电子电路设计 (2010 年度畅销榜NO.14024 )

本书以清晰、直观的文体论述了电子电路设计的技术基础及应用。内容包括基本放大电路及应用、放大器模型和频率特性、半导体二极管和非线性建模、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）放大器、双极型晶体管（BJT）放大器、运算放大器、反馈放大器、大信号电路，并以较大的篇幅介绍了集成电路的设计方法，包括用MOSFET和BJT进行集成电路设计，最后对CMOS逻辑电路做了简要介绍。全书概念清晰、取材新颖、深入浅出、易于理解，各章均配有大量富有特色的例题和习题，并在附录中给出了部分习题的解答。
可作为电类本科生教材，也可作为研究生的参考书和工程技术人员的自学用书。

第1章 电子学导论
1.1 电子学的意义
1.2 电子电路的设计
1.3 电子学的简要发展概况
1.4 电子学教学
1.5 本书的适用范围
参考文献
第2章 电子电路的应用
2.1 放大器
2.2 数字电路
2.3 电子仪器
2.4 调制电路
2.5 滤波器
2.6 电力电子
2.7 电子电路设计中戴维南定理的复习
2.8 密勒效应
2.9 暂态波
小结
习题
第3章 放大器模型及频率响应
3.1 放大元件的一般模型
3.2 增益元件
3.3频率相关系数
3.4放大器的低频响应
3.5放大器的高频响应
3.6多级放大器
小结
习题
第4章 建模及运算放大器
4.1 建模
4.2运算放大器
4.3运放电路举例
4.4最大带宽的设计
小结
习题
第5章 半导体二极管与非线性模型
5.1 半导体材料与掺杂
5.2 小结
5.3非线性模型
5.4 极管的等效电路
5.5二极管的应用
小结
习题
第6章 MOSFET
6.1 场效应晶体管
6.2 MOSFET的定性描述
6.3 MOSFET特性的数学描述
6.4 MOSFET的放大功能
6.5 其他类型的放大电路结构
6.6分离MOSFET级的偏置
6.7 MOSFET的高频率等效电路
小结
习题
第7章 双极型晶体管
7.1 BJT的特性
7.2 BJT的图形分析法
7.3 分立电路的偏置
7.4小信号(线性)模型
7.5 BJT的高频特性
小结
习题
第8章 集成电路设计
8.1 集成电路和分立元件电路的比较
8.2 1C设计仿真
8.3 BJT电路设计中的近似
第9章 用MOSFET设计集成电路
9.1 MOSFET镜像电流源
9.2 MOSFET集成电路的放大器结构
小结
习题
第10章 用BJT设计集成电路
10.1 应用镜像电流源的集成电路偏署
10.2 应用有源负载的高增益级
10.3 BJT集成电路的放大器结构
小结
习题
第11章 差分级和运算放大器
11.1 差分放大器
11.2 典型的运算放大器结构和技术指标
11.3 实际应用中的运算放大器
小结
习题
第12章 反馈放大器
12.1 理想反馈放大器
12.2 实际的电压反馈放大器
12.3 反馈系统的稳定
小结
习题
第13章 大信号电路
13.1 开关
13.2 在开头电路中使用半导体元体
13.3 多谐振荡器电路
13.4 555定时器
小结
习题
第14章 基本的CMOS逻辑电路
14.1 CMOS反相器
14.2 CMOS逻辑门
14.3 逻辑函数的实现
小结
习题
附录A 放大器设计的基本公式
附录B 部分练习题答案

当前，一个以全球性互联网络为主要载体、以信息高速公路为代表、以微电子技术为核心的信息革命正在世界各地蓬勃兴起。信息革命已对人类社会的发展产生了巨大的影响。作为信息技术的先导和核心，电子电路设计与制作已发生了本质性的变化。从最初的真空管及其电路，经过晶体管及其电路阶段，现已发展成集成电路乃至超大规模集成电路。但是，目前国内电子电路课程的一些教材内容陈旧，课程体系老化，已不适应现代科学技术对人才的要求。 美国布里格姆扬大学David Comer和Donald Comer教授所著的本书，给人以耳目一新的感觉。本书重点突出，讲解细致精辟，内容编排合理，理论与工程实际结合紧密，反映了近十几年来电子电路设计发展变化的新成就。本书的特点主要有：(1)内容以集成电路为主，适当保留了作为电子电路基础的分立电路的部分内容，对分立元件以MOSFET为主做了阐述，重点讨论了各种基本放大电路及其分析方法、放大电路中的反馈、模拟集成电路及其应用等；(2)对电子器件以及各种集成电路内部的工作原理做了适当的压缩，注重电子电路的组成及结构的基本分析方法，突出了电子电路设计原理的阐述，减少了繁琐复杂的数学推导；(3)在电路设计的有关章节中，本书添加了一些集成电路设计的模拟实例，通过使用Spice软件的仿真技术，可以大大提高学生理论与实践相结合的能力(目前在国内电子电路课程的教材中，有关Spice软件的介绍还不多见)；(4)将理论阐述与具体的例题相结合，通过大量丰富的例题和练习题来说明有关电子电路的设计方法。这些例题，在数据计算上并不繁琐，但在形式类别上别具一格，既突出重要概念，又联系实际应用，这就更增加了本书的应用价值。 本书可供大专院校电子、通信、计算机、自动化、电力等专业作为电子技术基础课程的教材，也可供有关科技工作者自学参考。 本书的翻译由王华奎主持，第1章至第4章由马建芬翻译，第.5章至第7章由赵菊敏翻译，第8章至第10章由张晓琴翻译，第1，1章至第14章及附录由王华奎翻译。参加本书翻译的还有张立毅、康亦佳、杨琨、贾兰芳、李静、王旭鹏等，在此向他们表示感谢。 由于全书篇幅较大，时间仓促，加之译者水平有限，译文中难免有错误和不妥之处，敬请广大读者批评指正。

最近二十年，由于科学技术的迅猛发展，大学中有关电气工程和电子工程的课程发生了很大的变化。许多教学计划都是通过压缩数字信号处理方面的基础课程来增加计算机工程的系列教程，这就导致了电子电路课时数的减少。某些教学计划甚至安排电气工程专业的学生只学一门电子电路课程。 当今，金属—氧化物—半导体场效应晶体管(MOSFET)已经代替了双极型晶体管(BJT)而成为电子工业的宠儿。尽管BJT仍用于分立电路设计和高速异质结技术，但与用CMOS工艺制造的集成电路相比，体积过大。MOSFET不仅将个人电脑的时速提高到了千兆赫兹，而且广泛用于模拟电路设计。所以不论从事哪个领域的电气工程师都应掌握用MOSFET设计集成电路的方法。 现代研究方法 本书对电子技术的这些发展趋势做了解释，重点讨论MOSFET和BJT，对那些不常使用的器件则很少涉及。电路设计的基本概念在本书占据了一定的篇幅。有关电子设计的课题和内容可安排为6学分小时①。本书若用于3学分2门课的教学，教师应补充少量的课外材料；若用于4学分1门课的教学，本书内容富余，教师应做适当取舍。 考虑到MOSFET的重要性，在教材内容的安排上，首先介绍MOSFET，然后介绍BJT。另外，在关于集成电路设计的章节中又对MOSFET做了重点阐述。 集成电路的重要性决定了其在初级电子教程中是不能忽略的。现在几乎所有的工业公司都会有机会接触各种半导体厂。为此，本书在第8章、第9章、第10章专门对集成电路设计做了介绍。根据过去所学的课程，虽然学生对电路仿真的基本概念以及分析方法有了大致的了解，但是鉴于电路模拟对集成电路设计的重要性，本书专门在电路设计章节中添加了一些模拟实例，试图从各方面来调动学生的学习兴趣。 本书的组织结构 第1章介绍电子的发展史以及在这个领域做出过重大贡献的杰出人士。通过了解这些内容可以激发同学为这一领域做出贡献的潜力。第2章回顾一些重要的电路分支，以及一些对电路设计比较重要的理论，如戴维南定理、密勒效应。通过学习这部分内容可以使同学们掌握更多的电路和器件。第3章讨论普通放大器模型、放大元件以及频率相关因子。通过讨论这部分内容，为后面介绍的MOSFET和BJT做铺垫。’我们希望通过对这些知识的回顾，使学生了解在以后的章节学习放大器设计时，需要懂得哪些知识。 第4章介绍最重要的放大器件即运算放大器。之所以首先介绍它，是因为其代表了一种近似理想化的模型，便于引入建模课题。尽管在以前有关电路分析的课程中已经讨论过运算放大器，但是本章增加了运算放大器对放大器频率响应的一些限制。第5章讨论半导体物理 学和pn结的基本概念，非线性元件建模机理也予以涉及。在本章的结尾还讨论了二极管和 击穿二极管的应用。 第6章讨论了简单的MOSFET放大器和MOSFET的基本工作原理。第7章采用与第6章类似的方法，论述了以BJT为放大元件的BJT放大器。这两章主要是让学生理解放大器的基本原理，而对这些放大器的详尽构造则涉及较少。 在前面各章的基础上，第8章、第9章、第10章阐述了集成电路的设计方法。第8章着重介绍了分立电路和集成电路的区别、集成电路的基础设计以及SPice模拟的方法。第9章介绍了在MOSFET集成电路放大设计中常用的单级放大器或基本组件。第10章介绍了与BJT集成电路放大器有关的知识。 第11章从集成电路观点出发，论述了差分输入级和运算放大器的设计。其中运算放大器的稳定性和补偿度也在讨论范围之内。第12章的论题是反馈放大器，重点叙述了反馈的一般理论以及反馈放大器的部分组态，并用电压反馈来说明反馈电路的分析方法。 第13章、第14章论述数字电路。第13章首先论述了开关电路的基本概念，接着介绍了分立多谐振荡器，最后分析了集成电路定时器。第14章介绍了组合逻辑电路，如与非门、或非门。在论述完如何用CMOS电路实现组合逻辑功能之后重点介绍了与非门。更多先进的数字CMOS电路将在今后的数字电路设计课程里进行讨论。 本书的教学特征 为了帮助学生更好地理解电路设计，本书中增加了一些提示性的语句。 概述。位于每章的主标题之后，告诉学生本章研究内容的要点及范围。 重要概念。位于每节的开头，是对本节主要观点的总结，有助于学生将学习的重点集中在这些内容上。 范例。大多数章节在其开头都提供了一个典型电路设计范例作为本章的引子，然后将完成这一设计问题的基本原理贯穿于整个章节中。在该章的末尾，会应用这些原理去求解这个范例。 实际考虑。以整节的形式广泛分布在本书中，将电路设计的理论研究与工程实践相结 合。通过这些内容的学习，可使学生更加彻底地了解理论对实践的指导意义。 练习题。在学习新的内容之前，学生可以通过做一些附有答案的练习题来检查自己对所学内容的掌握情况。 小结。放在每章的最后，用于总结本章所论述的重点概念。 习题。出现在各章末尾，冠以各节的标题对这些习题分段。这样做有助于教师选择适宜的习题，同时也有助于学生知悉求解该题需要哪些知识。题目前加“太”表示该题的难度较大。设计题目前加字母“D” 例题。本书提供了大量的例题，用于验证前面陈述的理论，以便学生巩固所学的知识。 Spice实例。全书一直用Spice举例，有关集成电路设计的三章，即第8章、第9章、第10章对Spice模拟进行了重点论述。为了说明Spice的用法，每个示范电路都附有netlist文件和原理图。尽管用图解捕获程序对基本电路进行模拟非常普遍，但是通晓netlist中所使用的符号也很重要。更先进的电路图形设计工具如LVS程序，其输出结果也是nefiist形式。正确使用netlist的有关信息，对一个设计者来说是必不可少的。因此对所有要模拟的电路都给出了netlist文件。我们试图使用Web构建一些附录为本书提供补充内容。登录删.既.byu.edu／circuit，可以了解到更多关于Spice的知识并可查询一些模拟结果。 尽管本书用到的微分公式并不多，但在学习本书时，还是需要预先掌握这部分数学知识和一些基本电路分析方法，如基尔霍夫节点与回路法、戴维南定理、诺顿定理和一些有关频率响应的概念。本书对一些常用的电子学专业词汇给出了相应的工程解说，为学生学习电路设计术语提供了机会。另外，本书对那些在校期间未曾系统地学习过电子设计的电气专业和计算机专业的大学毕业生也有一定的参考价值。 感谢 作者感谢下列同仁，感谢他们审阅了本书的原稿，他们富有想像的意见使本书臻于完善。 RobertBemick，加利福尼亚理工学院，波莫纳 DanChen，弗吉呢.亚理工学院 YogendraP.Kakad，北卡罗莱纳大学，夏洛特 RobertJ.Krueger，威斯康星大学，密尔沃基 JeffSchowalter，威斯康星大学，麦迪逊 GuruSubramanyam，代顿大学 TrevorJ.Thornton，亚利桑那大学 DouglasTougaw，瓦尔帕莱索大学 JosephTront，弗吉尼亚理工学院 很高兴与BillZobrist编辑一起负责这项工作。他给了我很多鼓励，并对本书的内容和封面提出了很多宝贵的建议。最后感谢BarbaraHeaney编辑和ChristineCervoni编辑以及整个团队，感谢他们所做的出色工作。