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绪论1

0.1 真空管的发明让人类进入电子技术时代1

0.2 模拟电子技术基本电路及原理在20世纪40年代已经形成3

0.3 集成电路的萌芽：复合真空管3

0.4 真空管淡出电子技术的应用4

0.5 电子技术成为世界最大的科学门类4

第1章 从晶体管放大器到集成运算放大器6

1.1 简单的晶体管放大器存在的问题6

1.1.1 开环增益随晶体管的β而变化6

1.1.2 实际实现时的最大动态电压范围很难实现7

1.1.3 非线性失真7

1.1.4 不能放大直流或变化缓慢的信号8

1.1.5 没有共模抑制能力8

1.2 为了消除简单的晶体管放大器存在的问题而采用的措施9

1.2.1 稳定直流工作点9

1.2.2 稳定直流工作点不能稳定交流电压增益9

1.3 晶体管差分放大电路不能完全消除直流偏置对输出的影响10

1.4 交直流等权重的负反馈引入与负反馈的作用11

1.4.1 放大器开环增益变化的原因11

1.4.2 引入负反馈降低放大器增益的变化11

1.4.3 反馈深度12

1.5 负反馈对放大器的要求13

1.6 集成运算放大器的基本构成14

1.6.1 输入级14

1.6.2 中间放大级17

1.6.3 输出级18

1.6.4 偏置电路18

1.7 集成运算放大器发展历程19

1.7.1 早期集成运算放大器19

1.7.2 第二代集成运算放大器21

1.7.3 新型集成运算放大器24

1.8 应用集成运算放大器遇到的理论挑战与分析25

1.8.1 负反馈需要放大器具有更高的开环增益25

1.8.2 负反馈展宽带宽使放大器本身性能有了质的飞跃26

1.8.3 引入负反馈需要付出的代价26

1.8.4 负反馈不能解决所有问题27

1.9 真空管放大器不需要引入深度负反馈的原因27

1.10 集成运算放大器的优势28

1.10.1 集成运算放大器构成的电路具有几乎完美的功能28

1.10.2 集成运算放大器可以完成“所有的”模拟电路功能29

1.10.3 集成运算放大器可以尽可能地简化电路30

1.10.4 集成运算放大器构成的电路的性能价格比最高31

1.10.5 集成运算放大器可以减少电子工程师的劳动32

1.10.6 集成运算放大器的通用性32

第2章 集成运算放大器性能分析35

2.1 集成运算放大器的基本性能35

2.1.1 输入失调电压35

2.1.2 输入失调电流36

2.1.3 输入偏置电流37

2.1.4 单位增益带宽38

2.1.5 开环增益38

2.1.6 共模抑制比38

2.1.7 电源抑制比38

2.1.8 输出电压摆率38

2.2 通用集成运算放大器39

2.2.1 增益频率特性40

2.2.2 功率带宽41

2.2.3 共模抑制比的频率特性41

2.2.4 输出电压幅度与负载电阻的关系42

2.2.5 温度特性43

2.2.6 噪声特性43

2.3 精密集成运算放大器特性分析45

2.3.1 更高的开环增益45

2.3.2 低失调电压、电流45

2.3.3 高输入阻抗46

2.3.4 高精度运算放大器46

2.4 高速／宽带集成运算放大器特性分析48

2.4.1 常规宽带集成运算放大器基础49

2.4.2 展宽工作频带的途径和应用时须注意的问题49

2.4.3 高速集成运算放大器50

2.5 微功耗集成运算放大器特性分析50

2.5.1 通用型集成运算放大器的基础上发展起来的低功耗集成运算放大器51

2.5.2 MOSFET构成的新型微功耗集成运算放大器51

2.6 集成音频功率放大器特性分析52

2.7 超高压运算放大器53

2.8 优值集成运算放大器55

2.8.1 理想集成运算放大器和优值系数定义55

2.8.2 典型集成运算放大器的优值系数和优值型集成运算放大器55

2.8.3 采用FET构成输入级或全FET集成运算放大器的转换速率特性56

2.8.4 优值集成运算放大器57

2.9 集成比较器特性分析58

2.10 满幅放大器59

第3章 应用集成运算放大器的放大器设计61

3.1 基本集成运算放大器电路设计61

3.1.1 反相输入比例放大器61

3.1.2 同相输入比例放大器63

3.1.3 跟随器63

3.1.4 差动放大器63

3.2 精密运算电路设计64

3.3 小信号高共模抑制比放大器设计64

3.3.1 高共模抑制比的实现64

3.3.2 差动放大器参数64

3.3.3 高输入阻抗的获得65

3.3.4 同相并联差动放大器66

3.4 低噪声／微弱信号放大器设计68

3.4.1 器件的选择68

3.4.2 低噪声放大器设计实例70

3.5 单电源放大器设计73

3.5.1 集成运算放大器正常工作的电源电压73

3.5.2 参考端及设置73

3.5.3 参考电位置于电源中点的单电源供电解决方案74

3.5.4 输入端以电源负端为参考电位的单电源供电解决方案76

第4章 非线性电路设计78

4.1 比较器与运算放大器的区别78

4.2 现实中的比较器80

4.3 单电平比较器81

4.4 同相输入迟滞比较器82

4.5 反相输入迟滞比较器83

4.6 窗口比较器84

第5章 集成稳压器与线性稳压电源设计85

5.1 集成稳压器85

5.2 集成稳压器的命名85

5.3 集成稳压器的参数分析86

5.3.1 输出电压与输出电压的温度系数86

5.3.2 极限参数89

5.3.3 热特性90

5.3.4 源效应90

5.3.5 负载效应92

5.3.6 静态电流和调整端电流93

5.3.7 静态电流和调整端电流变化范围93

5.3.8 静态电流与输入电压／输入输出压差的关系95

5.3.9 纹波电压抑制比96

5.3.10 动态响应99

5.3.11 输出阻抗101

5.3.12 最小输入输出压差与结温的关系102

5.3.13 输出噪声电压103

5.3.14 短路电流限制值与输出峰值电流104

5.4 线性稳压电源设计105

5.4.1 固定输出电压集成稳压器的一般应用105

5.4.2 固定输出电压集成稳压器设计需要注意的问题106

5.4.3 可调输出电压集成稳压器的一般应用109

5.4.4 集成稳压器的特殊应用110

5.5 恒流型电子负载设计112

第6章 光电耦合器113

6.1 光电耦合器原理113

6.1.1 发光二极管工作原理113

6.1.2 光电管工作原理114

6.1.3 光电耦合器优点116

6.2 光电二极管输出的光电耦合器117

6.3 光电晶体管输出的光电耦合器117

6.3.1 晶体管输出的光电耦合器117

6.3.2 达林顿管输出的光电耦合器122

6.4 晶闸管输出的光电耦合器125

6.5 光电晶体管输出的光电隔离应用电路设计128

6.6 晶闸管输出的光电隔离电路设计129

第7章 有源滤波器设计130

7.1 无源滤波器存在的问题130

7.2 有源滤波器的基本原理130

7.3 滤波器的分类131

7.3.1 根据滤波器的选频作用分类131

7.3.2 根据通带滤波特性分类134

7.4 巴特沃斯滤波器设计136

7.5 贝塞尔滤波器设计139

7.6 椭圆滤波器设计141

7.7 切比雪夫滤波器设计144

7.8 开关电容滤波器简介145

7.8.1 开关电容电路的原理145

7.8.2 三阶椭圆函数低通滤波器的SCF电路设计146

第8章 高速／宽带放大器设计149

8.1 高速／宽带放大器的提出149

8.2 高速／宽带放大器对集成运算放大器性能的要求149

8.3 高速／宽带放大器设计150

8.3.1 集成运算放大器的选择150

8.3.2 参考电路150

8.3.3 增益的改变152

8.4 集成运算放大器带宽的展宽152

8.4.1 多级级联宽带放大器152

8.4.2 单级宽带放大器154

第9章 功率半导体器件特性分析155

9.1 一般用途二极管特性分析155

9.1.1 整流二极管的基本特性155

9.1.2 二极管的额定电流需要的散热条件156

9.1.3 不同的散热条件对额定电流的影响157

9.1.4 电流承受能力与瞬态电流特性158

9.1.5 应用状态与可承受电流的关系159

9.1.6 小结161

9.2 快速反向恢复二极管特性分析161

9.2.1 二极管的反向恢复特性162

9.2.2 按反向恢复特性分类163

9.2.3 反向恢复时间trr特性分析163

9.2.4 反向恢复峰值电流IRRM特性分析165

9.2.5 反向恢复电荷Qrr特性分析165

9.3 二极管的正向压降与低正向压降的肖特基二极管166

9.3.1 二极管的正向电压问题166

9.3.2 6A以下普通整流二极管的导通电压166

9.3.3 超快速二极管的导通电压166

9.3.4 肖特基二极管可以有效降低导通电压167

9.4 MOSFET特性分析168

9.4.1 功率MOSFET的原理分析168

9.4.2 功率MOSFET应用注意事项171

9.5 双极型晶体管逐渐退出功率器件的历史舞台173

9.5.1 少数载流子导电器件的速度低于多数载流子导电器件173

9.5.2 电压型栅控功率器件驱动非常简单173

9.5.3 低压MOSFET的导通电压极低174

9.6 IGBT特性分析174

第10章 反激式开关电源基本原理177

10.1 反极性变换器电路的获得177

10.2 反极性电路运行原理与电磁能量转换原理179

10.3 波形分析180

10.4 反激式变换器的定量分析182

10.4.1 开关管与二极管承受的峰值电压和峰值电流182

10.4.2 输出电压与电源电压的定量关系182

10.5 输入旁路电容器的工作状态183

10.5.1 输入电容叫作输入旁路电容183

10.5.2 电感电流连续状态下的电容器电流184

10.5.2 电感电流断续状态下的电容器电流184

10.6 输出电容器的工作状态185

10.7 电感电流断续状态下的电源电压与输出电压的关系185

10.8 反激式变换器的隔离演化与原理186

10.8.1 反极性变换器的等效变换186

10.8.2 反极性变换器向隔离型的演化187

第11章 功率驱动电路设计189

11.1 功率驱动问题的提出189

11.2 功率MOSFET的TTL栅极驱动191

11.3 功率MOSFET的CMOS栅极驱动192

11.3.1 标准功率MOSFET的CMOS栅极驱动192

11.3.2 逻辑电平功率MOSFET的CMOS栅极驱动194

11.4 脉冲变压器的栅极驱动196

11.5 光耦隔离型驱动198

11.6 小功率直流电机驱动电路设计199

11.6.1 功率MOSFET的H开关电路199

11.6.2 小功率电机双向控制199

11.6.3 电机脉宽调速201

11.7 无刷电机控制器的三器件方案201

11.7.1 功率级202

11.7.2 核心部件203

11.7.3 故障处理204

11.7.4 控制特征205

11.7.5 元件组合205

11.7.6 无刷直流电机闭环控制器207

附录209

附录1 晶体管交流放大器工作状态及元件取值依据209

附录2 反激式开关电源主要元器件选择与设计210

附录3 反激式开关电源设计简介230

附录4 开关电源测试入门239

参考文献246