电子电路分析与设计（第四版）——模拟电子技术

内容丰富，视野开阔，知识面广，涵盖高等院校模拟电子技术课程大部分教学要求，可作为电子技术基础教材和参考书。
各章结构合理、层次清楚、思路清晰、叙述详细、文字流畅。每章节讲解结束均附有例题及其讲解和讨论，能够让读者对本章内容理解更加透彻。

 

本书主要讲解高级模拟电路，包括理想运算放大器及其应用、集成电路恒流偏置和有源负载及其在IC设计中的应用、差分及多级放大电路、反馈及稳定性、集成电路应用和设计，在IC应用中重点讲解有源滤波器和振荡器电路分析与设计。

尼曼(Donald A. Neamen) ，新墨西哥大学电气与计算机工程系的名誉教授，他已在该系执教25年以上。他在新墨西哥大学获得博士学位后，在位于汉斯科姆空军基地的固态科学实验室担任电子工程师。1976年，他担任新墨西哥大学电气和计算机工程系的教师，专门从事半导体物理与器件和电子线路课程的教学工作。
任艳频，清华大学自动化实验教学中心主任，高级工程师。“控制工程”优秀教学团队成员，北京市高教学会电子线路分会秘书长，全国大学生智能汽车竞赛秘书处成员。

第1章理想运算放大器及运算放大器电路

1.1运算放大器

1.1.1理想参数

1.1.2理想参数的推导

1.1.3分析方法

1.1.4实际的性能指标

1.1.5PSpice建模

1.2反相放大电路

1.2.1基本放大电路

1.2.2带T形网络的放大电路

1.2.3有限增益效应

1.3求和放大电路

1.4同相放大电路

1.4.1基本放大电路

1.4.2电压跟随器

1.5运算放大器的应用

1.5.1电流?电压转换电路

1.5.2电压?电流转换电路

1.5.3差分放大电路

1.5.4仪用放大电路

1.5.5积分电路和微分电路

1.5.6非线性电路应用

1.6跨导运算放大电路

1.7运放电路的设计

1.7.1求和运算放大电路的设计

1.7.2基准电压源的设计

1.7.3差分放大电路和桥式电路的设计

1.8设计应用：带仪用放大电路的电子温度计

1.9本章小结

习题

第2章集成电路偏置技术和有源负载

2.1双极型晶体管电流源

2.1.1双晶体管电流源

2.1.2改进型电流源电路

2.1.3维德拉电流源

2.1.4多晶体管电流源

2.2场效应管电流源

2.2.1基本双晶体管MOSFET电流源

2.2.2多MOSFET电流源电路

2.2.3独立偏置电流源

2.2.4JFET电流源

2.3有源负载电路

2.3.1BJT有源负载电路的直流分析

2.3.2BJT有源负载电路的电压增益

2.3.3MOSFET有源负载电路的直流分析

2.3.4MOSFET有源负载电路的电压增益

2.3.5讨论

2.4有源负载电路的小信号分析

2.4.1BJT有源负载电路的小信号分析

2.4.2MOSFET有源负载电路的小信号分析

2.4.3改进型MOSFET有源负载的小信号分析

2.5设计应用：一个NMOS电流源

2.6本章小结

习题

第3章差分和多级放大电路

3.1差分放大电路

3.2基本BJT差分放大电路

3.2.1BJT差分放大电路工作原理——定性分析

3.2.2直流传输特性

3.2.3小信号等效电路分析

3.2.4共模抑制比

3.2.5双端输出

3.2.6差模增益和共模增益的进一步研究

3.2.7差模和共模输入阻抗

3.3基本FET差分放大电路

3.3.1直流传输特性

3.3.2差模和共模输入阻抗

3.3.3小信号等效电路分析

3.3.4双端输出

3.3.5JFET差分放大电路

3.4有源负载差分放大电路

3.4.1有源负载BJT差分放大电路

3.4.2BJT有源负载的小信号分析

3.4.3有源负载MOSFET差分放大电路

3.4.4共源?共栅有源负载MOSFET差分放大电路

3.5BiCMOS电路

3.5.1基本放大级

3.5.2电流源

3.5.3BiCMOS差分放大电路

3.6增益级和简单输出级

3.6.1复合管和简单射极跟随器输出

3.6.2输入阻抗、电压增益和输出阻抗

3.7简化的运算放大器电路

3.8差分放大电路的频率响应

3.8.1差模输入信号

3.8.2共模输入信

3.8.3带射极负反馈电阻

3.8.4有源负载

3.9设计应用：一个CMOS差分放大电路

3.10本章小结

习题

第4章反馈及其稳定性

4.1反馈简介

4.1.1负反馈的优点和缺点

4.1.2计算机仿真的使用

4.2反馈的基本概念

4.2.1理想的闭环信号增益

4.2.2增益敏感度

4.2.3带宽拓展

4.2.4噪声敏感度

4.2.5减小非线性失真

4.3理想的反馈拓扑结构

4.3.1串联?并联结构

4.3.2并联?串联结构

4.3.3串联?串联结构

4.3.4并联?并联结构

4.3.5结果总结

4.4电压(串联?并联)放大电路

4.4.1运放电路表示

4.4.2分立电路表示

4.5电流(并联?串联)放大电路

4.5.1运放电路表示

4.5.2简单分立电路表示

4.5.3分立电路表示

4.6跨导(串联?串联)放大电路

4.6.1运放电路表示

4.6.2分立电路表示

4.7互阻(并联?并联)放大电路

4.7.1运放电路表示

4.7.2分立电路表示

4.8环路增益

4.8.1基本方法

4.8.2计算机分析

4.9反馈电路的稳定性

4.9.1稳定性问题

4.9.2单极点、双极点和三极点放大电路的波特图

4.9.3奈奎斯特稳定判据

4.9.4相位和增益裕度

4.10频率补偿

4.10.1基本理论

4.10.2闭环频率响应

4.10.3密勒补偿

4.11设计应用：一个MOSFET反馈电路

4.12本章小结

习题

第5章运算放大器电路

5.1通用运放电路的设计

5.1.1通用设计准则

5.1.2电路元件匹配

5.2双极型运算放大器电路

5.2.1电路概述

5.2.2直流分析

5.2.3小信号分析

5.2.4频率响应

5.3CMOS运算放大器电路

5.3.1MC14573CMOS运算放大器电路

5.3.2三级CMOS运算放大器

5.3.3折叠式共源?共栅CMOS运算放大器电路

5.3.4CMOS镜像电流源运算放大器电路

5.3.5CMOS共源?共栅镜像电流源运算放大器电路

5.4BiCMOS运算放大器电路

5.4.1BiCMOS折叠式共射?共基运放电路

5.4.2CA3140BiCMOS电路概述

5.4.3CA3140的直流分析

5.4.4CA3140的小信号分析

5.5JFET运算放大器电路

5.5.1LH002/42/52系列混合FET运放电路

5.5.2LF155系列混合FET运放电路

5.6设计应用：一个与给定输出级匹配的两级CMOS运算放大器

5.7本章小结

习题

第6章运算放大电路的非理想效应

6.1实际的运放参数

6.1.1实际运放参数的定义

6.1.2输入和输出电压极限

6.2有限开环增益

6.2.1反相放大电路的闭环增益

6.2.2同相放大电路的闭环增益

6.2.3反相放大电路的闭环输入电阻

6.2.4同相放大电路的闭环输入电阻

6.2.5非零输出电阻

6.3频率响应

6.3.1开环和闭环频率响应

6.3.2增益带宽积

6.3.3压摆率

6.4失调电压

6.4.1输入级失调电压的影响

6.4.2失调电压补偿

6.5输入偏置电流

6.5.1偏置电流的影响

6.5.2偏置电流的补偿

6.6其他非理想效应

6.6.1温度效应

6.6.2共模抑制比

6.7设计应用：一个失调电压补偿网络

6.8本章小结

习题

第7章集成电路的应用和设计

7.1有源滤波电路

7.1.1有源网络设计

7.1.2一般双极点有源滤波电路

7.1.3双极点巴特沃斯低通滤波电路

7.1.4双极点巴特沃斯高通滤波电路

7.1.5高阶巴特沃斯滤波电路

7.1.6开关电容滤波电路

7.2振荡电路

7.2.1振荡的基本原理

7.2.2移相式振荡电路

7.2.3文氏桥振荡电路

7.2.4其他振荡电路

7.3施密特触发电路

7.3.1比较器

7.3.2基本反相施密特触发电路

7.3.3其他施密特触发电路

7.3.4带限幅电路的施密特触发电路

7.4非正弦波振荡电路和定时电路

7.4.1施密特触发器振荡电路

7.4.2单稳态多谐振荡电路

7.4.3555电路

7.5集成电路功率放大器

7.5.1LM380功率放大器

7.5.2PA12功率放大器

7.5.3桥式功率放大电路

7.6稳压器电路

7.6.1稳压器的基本介绍

7.6.2输出电阻和负载调节率

7.6.3简单的串联旁路稳压器电路

7.6.4正电压稳压器电路

7.7设计应用：一个有源带通滤波电路

7.8本章小结

习题

附录A物理常数与转换因子

附录B制造商数据手册节选

B.12N2222NPN双极型三极管

B.22N2907PNP双极型三极管

B.3NDS9410N沟道增强型MOSFET

B.4LM741运算放大器

附录C标准电阻值和电容值

C.1碳膜电阻

C.2精密电阻(容差为1%)

C.3电容

参考文献

Donald A.Neamen教授主编的《电子电路分析与设计》第四版和读者见面了。该书自清华大学出版社于2000年引进以来，颇受国内广大高校师生的欢迎。新版不但秉承了前几版“为模拟和数字电子电路的分析和设计提供基础教程”的宗旨，而且在诸多方面进行了改进、补充和重新编排，使之具有更加鲜明的特色，突出了科学性、基础性、系统性和适用性。
一、 本书的结构和内容
第四版与第三版在总体结构上基本相同；  全书包括三部分，共17章。
第1~8章为部分，主要阐述分立元件模拟电子电路的分析和设计方法。内容包括半导体材料、二极管基本原理及其基本应用电路、场效应管工作原理及其线性放大电路、双极型三极管工作原理及其线性放大电路和应用、频率响应、输出级和功率放大电路等。 
第9~15章为第二部分，主要阐述更复杂的模拟电子电路的分析和设计，即运算放大器及构成集成放大电路的基本模块以及运放的应用等，包括理想运放及其基本应用、集成电路的恒流源偏置电路和有源负载、差分放大电路、反馈及放大电路的稳定性、构成运算放大器的各种电路的分析和设计、模拟集成电路中非理想因素的影响以及有源滤波电路和振荡电路等。
第16章和17章为第三部分，主要阐述数字电子电路的分析和设计。第16章的内容是CMOS数字电路的分析和设计，包括基本逻辑门电路、触发器、寄存器、基本A/D和D/A转换器等。第17章的内容是双极型数字电路的分析与设计，包括射极耦合逻辑电路（ECL）和三极管三极管逻辑电路（TTL）。
二、 本书内容编排的特点
(1) 每章均以内容简介开篇，对前一章和新一章的内容起承上启下的作用；  预览部分以列表形式呈现，使读者一目了然。每章以小结和复习题结尾，仍以列表形式回顾本章建立的基本概念和方法，提出学过本章后应达到的水平和应具有的能力，并可通过习题完成自我评估，以便更好地进入下一章的学习。开头和结尾相互呼应，教学目标性很强。
(2) 各章每一大节开始均重申本节的学习目标，结尾大都有理解测试题，做到一节一测试。同时，各章节配有充分的例题，每一道例题后面均紧跟一道与例题相似的练习题，随时检查刚刚学过的内容；  使学习过程循序渐进，一步一个脚印。这些例题包含了电子电路分析和设计的各个细节，因此不断加深读者对基本概念和基本方法的理解和应用。 
(3) 每章的后一节为设计应用，阐述一个与本章内容紧密相关的具体的电子电路设计，以期达到理论联系实际、学以致用的目的。例如，利用二极管、MOSFET管和BJT管设计电子温度计，利用集成运放设计有源滤波器，利用CMOS和ECL电路的基本结构设计门电路，等等，使读者逐渐掌握电子电路自上而下的设计方法。
三、 本书的主要特色
本书加强了教学的严密性，修改了部分电路参数和元件参数，使之更适于现代电子学的发展。与国内众多同类教材相比，以下特色更为显著。
(1) 突出鲜明的教学目的
本书在每一章甚至每一节都给出了明确的学习目标，使读者“心中有数”，了解学后应掌握的基本元件、基本概念、电路和方法以及应当达到的能力。

(2) 满足灵活的教学安排
本书具有很强的适应性，各个重要部分在叙述上既相互独立，又相互联系，使得教学安排能够灵活多变。在全局上，既可以先讲数字电子电路，又可以先讲模拟电子电路；  在模拟电子电路部分，既可以先讲集成运放及其应用，又可以先讲分立元件放大电路及其应用；  在分立元件放大电路部分，既可以先讲场效应管及其放大电路，又可以先讲双极型三极管及其放大电路；  在数字电子电路部分，既可以先讲单极型逻辑电路，又可以先讲双极型逻辑电路。

 

(3) 强调电子设计的重要性
电子技术课程具有很强的工程性，作者认为“设计是工程的核心。好的设计源于相当丰富的分析经验。” 因此，本书在对电子电路进行分析时特别强调它们不同的特性，以期读者能够建立一种可以“在设计过程中应用的直觉”。这种将分析和设计紧密结合的方法，使得学生将分析中获得的感悟立刻用于设计之中，从而逐步掌握电子电路的设计方法。
(4) 提高习题的丰富性
本书在各种习题的丰富性上做了大量工作，共新增250多道练习题和理解测试题，580多道章后习题；  其中包含50多道开放设计题，60多道计算机仿真题；  并提供习题答案，读者可以在每一章、每一节甚至每一个例题后进行自我测试，一步一步地达到学习目标。
(5)  明确EDA（Electronic Design Automation）应用的目的
电子电路计算机辅助分析和设计的方法已日臻成熟，EDA软件的应用已成为电子技术类课程不可或缺的组成部分。本书特别强调人工分析与设计，以便读者透彻地理解基本的电路概念。但是，对于某些复杂电路和问题，作者则大量使用较为流行的PSpice软件进行分析，并在不少章节同时给出人工分析结果和PSpice分析结果，使得读者不但可深入掌握电子电路的基本概念，而且能理解EDA工具的应用场合和使用方法。
总之，本书在各个章节中，分析与设计紧密结合，启发引导，循序渐进，叙述详尽；  在总体内容上，充分体现知识的系统和完整型；  各种习题丰富多彩，自我测评细致入微。本书内容涵盖了我国高等院校模拟电子技术和数字电子技术课程大部分教学要求，内容丰富，视野开阔；  虽然篇幅较大，但层次清楚、思路清晰、文字流畅、易于阅读；  因而不但可以作为电子技术基础及同类课程的教材，还可以作为相关课程的参考书。
华成英2021年2月于清华园