晶體管電路活用技巧檢視原始碼討論檢視歷史
《晶體管電路活用技巧》，[日] 柴田 肇 著；彭軍 譯 著，彭軍 譯，出版社： 科學出版社。
科學出版社是由中國科學院編譯局與1930年創建的龍門聯合書局於1954年8月合併成立的；目前公司年出版新書3000多種，期刊500多種，形成了以科學（S）、技術（T）、醫學（M）、教育（E）、人文社科（H）[1]為主要出版領域的業務架構[2]。
內容簡介
《活學活用電子技術：晶體管電路活用技巧》的前半部分介紹組成電路的基本單位的各種電路單元，後半部分是把所介紹的電路單元進行各種組合，作成OP放大器，以及A-D、D-A轉換器。另外，還將詳細介紹雙極晶體管*終的整合法則，即跨導線性原理。通過這《活學活用電子技術：晶體管電路活用技巧》，給大家奉獻出多種晶體管的美味菜餚，讀者如果能夠在組合晶體管的模擬與實驗中享受到樂趣。
目錄
第1章 晶體管的放大機理
1.1 有效地利用原料
1.1.1 I_C是由大量的晶體管構成的
1.1.2 如果掌握了1~4個器件組合成的電路單元就沒有什麼可擔心的
1.2 晶體管梗概
1.2.1 雙極晶體管的物理結構
1.2.2 晶體管擅長的技能——放大
1.3 理解二極管的行為
1.3.1 只有當V_F為正時,才有I_F的流動
1.3.2 V_F與I_F的關係
1.4 晶體管的基本工作
1.4.1 晶體管具有與二極管相同的指數特性,不過電壓和電流是分開的
1.4.2 稍詳細地描述工作狀態
1.5 使用晶體管的*初的放大
1.5.1 放大信號,用電壓取出
1.5.2 能放大多少倍?
1.5.3 放大倍數與R_C成比例地增大
1.5.4 輸入信號的偏置電壓V_OFF與放大倍數
1.6 晶體管放大的機理
1.6.1 雙極晶體管的放大能力與集電極電流成比例
1.6.2 解開18mV之謎
小結
第2章 高明地使用晶體管進行放大的方法
2.1 仔細地分析晶體管
2.1.1 I_C、I_E、I_B對於V_BE的變化
2.1.2 基極電流與集電極電流成比例
2.2 從二極管的角度考慮的晶體管的工作
2.2.1 二極管的I-V特性
2.2.2 晶體管的工作原理
2.2.3 電流放大倍數β
2.2.4 發射極電流與集電極電流相等
2.2.5 晶體管的工作狀態
2.3 晶體管的等效電路
2.3.1 直流工作的晶體管的等效電路
2.3.2 小信號解析時使用的晶體管的等效電路
2.4 晶體管的弱點
2.4.1 容易受偏置電壓變化的影響
2.4.2 容易受溫度變化的影響
2.5 高明地使用晶體管進行放大的方法
2.5.1 給集電極接入電流源,進行電流偏置
2.5.2 給發射極接入電阻,進行電流偏置
2.5.3 通過模擬確認發射極電阻的效果
2.5.4 插入發射極電阻時,求放大倍數的關係式
2.5.5 為什麼發射極插入電阻後,抗變化的能力增強了?
2.5.6 用晶體管變換阻抗
2.6 能克服這些弱點的差動放大電路
2.6.1 輸入電壓被兩個晶體管均等地分配
2.6.2 溫度或電壓發生變動時,差動放大電路可以穩定工作
2.6.3 電流偏置是晶體管電路的基本偏置方法
小結
第3章 用晶體管制作電流源
3.1 在與電壓源的比較中熟悉電流源的性質
3.1.1 電壓源——即使輸出電流改變,電壓也不改變
3.1.2 電流源——即使輸出電壓改變,流過的電流也不改變
3.2 用1個晶體管制作電流源
3.2.1 輸出阻抗的模擬分析
3.2.2 得到了r_o=∞Ω的不現實的解析結果
3.2.3 晶體管的模擬模型的分析
3.2.4 初始效應體現在模型中,再次進行解析
3.2.5 通過計算進行確認
3.2.6 加進輸出電阻後,得到接近實際的晶體管特性的等效電路
3.3 電流源在差動放大電路中的應用
3.3.1 如果把集電極電阻R_C也置換成電流源,就可以得到非常高的增益
3.3.2 電壓增益與集電極電流無關
3.4 進一步提高電流源的輸出阻抗的技巧
3.4.1 通過發射極電阻提高輸出阻抗
3.4.2 通過發射極電阻加反饋,能使集電極電流穩定
3.4.3 更精密地控制負反饋——增大迴路的放大倍數
3.4.4 用模擬的方法確認插入發射極電阻提高輸出阻抗的問題
3.4.5 用等效電路分析插入發射極電阻提高輸出阻抗的問題
3.4.6 插入發射極電阻,降低了輸出電壓範圍
3.4.7 希望獲得更高的輸出阻抗時,採用共射共基放大器連接
3.4.8 希望進一步提高輸出阻抗時——BJT
3.4.9 希望獲得更高的輸出阻抗時——FET
小結
第4章 複製電流的電流反射鏡電路
4.1 基本的電流反射鏡電路
4.1.1 使用晶體管的電流源的改進型
4.1.2 通過模擬確認電流反射鏡電路的工作
4.2 各種電流反射鏡電路
4.2.1 多輸出型電流反射鏡電路
4.2.2 電流比為1∶2的電流反射鏡電路
4.2.3 電流比為2∶1的電流反射鏡電路
4.2.4 電流比為M∶N的電流反射鏡電路
4.3 電流複製時的誤差
4.3.1 基極電流引起誤差的機理
4.3.2 追加晶體管,減小基極電流引起的誤差
4.3.3 既能減小基極電流引起的誤差又提高了穩定性的威爾森電流反射鏡電路
4.3.4 基極電流誤差以外的複製誤差
4.3.5 與差動放大電路組合,可以無拘束地輸入輸出電流
4.4 複雜的電流反射鏡電路
4.4.1 基於零增益放大器的電流源
4.4.2 任意倍率的電流反射鏡電路
4.5 電流反射鏡的應用:D-A轉換器
4.5.1 D-A轉換器的結構
4.5.2 電流輸出型D-A轉換器的工作
小結
第5章 複製電壓的射極跟隨器電路
5.1 複製電壓
5.1.1 電壓複製電路必備的性質
5.1.2 電壓複製電路的基本應用
5.2 用晶體管複製電壓
5.2.1 輸入輸出電壓的關係
5.2.2 射極跟隨器
5.2.3 輸出電壓的變動
5.2.4 阻抗變換
5.2.5 *大供給電流
5.3 射極跟隨器的應用電路
5.3.1 簡易型恆壓源電路
5.3.2 使用齊納二極管的恆壓源電路
5.3.3 達林頓連接
5.3.4 不同極性的達林頓連接
5.3.5 反向達林頓連接
5.3.6 對吸入和吐出都沒有限制的推挽射極跟隨器
5.3.7 菱形電路
5.3.8 失真補償型跟隨器
小結
第6章 OP放大器的基礎與負反饋的機構
6.1 OP放大器概要
6.1.1 OP放大器的三個性質
6.1.2 加上負反饋,OP放大器接近理想的放大器
6.2 認識OP放大器的**步——負反饋的作用
6.2.1 理解人工OP放大器中負反饋的機構
6.2.2 人工OP放大器的響應
6.2.3 負反饋動作
6.3 OP放大器的增益與負反饋後電路的性能
6.3.1 如果OP放大器的增益大,非反轉輸入端與反轉輸入端的電壓就變得相等
6.3.2 在OP放大器的增益小的情況下,輸入輸出增益不是1/β
6.3.3 在OP放大器的增益大的情況下,加負反饋後的增益接近1/β
6.4 OP放大器對交流信號的響應
6.4.1 使用晶體管的OP放大器的響應速度
6.4.2 當響應過於快時,有時會發生振盪
6.5 加負反饋後的性能由環路增益決定
6.5.1 負反饋電路的輸入輸出關係的一般表達式
6.5.2 環路增益越大,輸入輸出增益越接近1/β
小結
第7章 用晶體管制作的OP放大器:基礎篇
7.1 一個晶體管的OP放大器
7.2 基於差動對和電阻負載的OP放大器
7.3 基於差動對和電流反射鏡負載的OP放大器
7.4 基於差動對、電流反射鏡、發射極接地電路的OP放大器
7.5 基於差動對、電流反射鏡、發射極接地電路、電壓緩衝器的OP放大器
7.6 轉換速率
7.6.1 通過模擬確認
7.6.2 發生轉換的原因
7.6.3 改善轉換速率的方法
7.6.4 基於發射極退化改善轉換速率的缺點
小結
第8章 用晶體管制作的OP放大器:應用篇
8.1 摺疊共射共基型OP放大器
8.1.1 摺疊共射共基連接
8.1.2 摺疊共射共基型的OP放大器
8.1.3 摺疊共射共基型OP放大器的模擬
8.2 基於摺疊共射共基和共射共基自舉的OP放大器
8.3 電流反射鏡型的OP放大器
8.4 高轉換速率的OP放大器
8.4.1 OP放大器內部的電流源限制轉換速率
8.4.2 高轉換速率OP放大器的設計
8.4.3 高轉換速率OP放大器的模擬
8.5 基於緩衝器和電流反射鏡的電流反饋型OP放大器
8.5.1 GB積由外部的反饋電阻值決定
8.5.2 確定電流反饋型OP放大器的反饋電阻值的方法
8.5.3 電流反饋型OP放大器的模擬
小結
第9章 處理乘法運算的乘法電路
9.1 基於對數變換的乘法電路
9.2 基於差動放大電路的乘法電路
9.2.1 差動放大電路實際上也是乘法電路
9.2.2 乘法運算的狀態
9.2.3 由於差動放大電路的傳輸特性是tanh函數,所以乘法運算不能得到正確的結果
9.3 吉伯(Gilbert)增益單元
9.3.1 用tanh^-1產生失真後輸入
9.3.2 tanh^-1電路的結構
9.3.3 追加了tanh^-1電路的電流模式乘法電路
9.3.4 直線性得到大幅度的改善
9.3.5 能夠從屬連接的寬頻帶乘法器「吉伯增益單元」
9.4 吉伯乘法器
9.4.1 擴展為4象限乘法器
小結
第10章 高速型A-D轉換器
10.1 計時電壓比較器
10.1.1 用時鐘在工作的電壓比較器內採樣
10.1.2 準確的比較需要高的增益
10.1.3 需要多高的增益?
10.1.4 用正反饋獲得高的增益
10.2 正反饋放大電路的設計
10.2.1 簡化等效電路
10.2.2 設計合成電阻R_X使之成為負性電阻
10.2.3 增益隨着時間而增大
10.2.4 達到必要的增益所需的時間決定採樣頻率的極限
10.3 完成計時電壓比較器
10.3.1 追加變換計時控制電路
10.3.2 追加提供初始電壓的電路
10.3.3 把計時控制電路和提供初始電壓的電路組合到正反饋放大電路中
10.3.4 偏置電流I_0和負載電阻R_1、R_2的常數確定
10.3.5 時常數的確認
10.3.6 *高時鐘頻率是11MHz
10.4 通過模擬確認動作
10.4.1 計時電壓比較器的模擬
10.4.2 2bit高速型A-D轉換器工作的模擬
10.4.3 解析結果:A-D轉換器與所期待的一致
小結
第11章 ΔΣ型A-D轉換器
11.1 環路增益減小失真和噪聲
11.1.1 OP放大器與ΔΣ型A-D轉換器很相似
11.1.2 環路增益減小末級的失真和噪聲
11.1.3 給迴路的一部分加以數字信號
11.1.4 ΔΣ型A-D轉換器
11.1.5 分辨率提高了,頻帶卻變窄了
11.1.6 高階的迴路濾波器使特性得到改善
11.1.7 *終的輸出需要經濾波取出
11.1.8 即使1bit的數字路徑也OK
11.2 低通ΔΣ型A-D轉換器
11.2.1 g_m-C濾波器
11.2.2 未知參數的確定
11.2.3 狀態模型(behavior model)
11.2.4 內部8bitΔΣ型A-D轉換器的狀態模擬
11.2.5 環路濾波器的調整
11.2.6 內部3bit型ΔΣA-D轉換器
11.2.7 S/N的測量方法
11.2.8 內部1bitΔΣ型A-D轉換器
11.3 低通ΔΣ型A-D轉換器的晶體管化
11.3.1 內部1bit的A-D轉換器
11.3.2 內部1bit的D-A轉換器
11.3.3 跨導
11.3.4 調整
11.4 頻帶路徑型ΔΣ型A-D轉換器
11.4.1 中間頻率的A-D轉換
11.4.2 行為頻帶路徑ΔΣ型A-D轉換器的設計
11.4.3 行為頻帶路徑ΔΣ型A-D轉換器的模擬
11.4.4 頻帶路徑ΔΣ型A-D轉換器的晶體管化
11.4.5 晶體管化的頻帶路徑ΔΣ型A-D轉換器的模擬
小結
第12章 應用跨導線性原理
12.1 所謂跨導線性原理
12.1.1 定義
12.1.2 用雙極晶體管電路能夠表現任意函數
12.1.3 跨導線性原理的推導
12.1.4 溫度變化時,跨導線性電路是穩定的
12.2 基本的函數的合成
12.2.1 一次方電路
12.2.2 二次方電路
12.2.3 n次方電路
12.2.4 除法電路
12.2.5 乘法電路
12.2.6 用晶體管電路作成計算x^2+2x+1的電路
12.3 有多個跨導線性迴路情況下的解析方法
12.4 計算矢量振幅的電路
12.4.1 計算二維矢量振幅的電路
12.4.2 計算三維矢量振幅的電路
12.5 迴路內有並聯連接的晶體管時的解析方法
12.6 絕對值電路
12.6.1 正、負值的輸入輸出
12.6.2 函數的分解
12.6.3 輸入電路
12.6.4 輸出電路
12.6.5 把輸入電路與輸出電路組合起來
12.7 2象限平方電路
12.8 三角函數發生電路
12.8.1 差動結構分解
12.8.2 發生三角函數
12.8.3 正弦波函數電路的模擬
小結
第13章 把文字描繪到示波器上的電路
13.1 把文字「Q」描繪在示波器上
13.1.1 給示波器輸入信號的條件
13.1.2 生成平滑信號
13.2 把三角波變換為平滑信號的晶體管電路
13.2.1 1級差動對的輸入輸出特性——y=tanh x
13.2.2 擴大線性範圍
13.2.3 峰狀特性
13.2.4 正弦波狀
13.2.5 改變峰的高度
13.3 文字「Q」的生成電路
13.3.1 把差動對巧妙地組合起來,作成「Q」生成電路
13.3.2 把tanh函數轉換成電路
13.3.3 移動電壓的標定
13.3.4 用電阻和電流源作成電壓移動電路
13.3.5 尾電流值的設定
13.4 實際的電路
13.4.1 電路與電流源
13.4.2 在文字「Q」電路與信號源之間插入偏置電路
13.5 試製與工作的確認
13.5.1 基板的製作與連接
13.5.2 工作
小結
第14章 正確施加負反饋
14.1 用煤氣熱水器體驗不穩定的反饋
14.1.1 手動控制煤氣量時水的溫度不穩定
14.1.2 不穩定的主要原因是「遲鈍」
14.1.3 巧妙地施加反饋的方法——慢慢地控制
14.1.4 知道輸出結果之前施加前饋控制
14.2 用人工OP放大器體驗不穩定現象
14.2.1 關注電子電路工作滯後的「相位滯後」問題
14.2.2 人工OP放大器
14.2.3 體驗不穩定的工作
14.2.4 增加放大級數會產生相位滯後,使環路變得不穩定
14.3 負反饋放大器產生振盪的條件
14.3.1 振盪的機理
14.3.2 振盪難易的指標:相位餘量和增益餘量
14.3.3 電源電壓與振盪條件
14.3.4 振盪的條件
14.4 伯德圖的畫法與使用方法
14.4.1 R_C低通濾波器的頻率特性
14.4.2 伯德圖的描繪方法
14.4.3 使用伯德圖也可以簡單地求得放大電路的合成增益
14.4.4 使用伯德圖,簡單地理解相位補償的方法
14.5 晶體管放大電路的穩定性
14.5.1 頻率解析的**步從理解晶體管的等效電路開始
14.5.2 3級放大電路的頻率特性
14.5.3 頻帶寬的放大器
14.5.4 簡單的相位補償方法
14.6 從環路增益的頻率特性理解穩定的程度
14.6.1 OP放大器的相位補償概要
14.6.2 反饋率與穩定性的關係
14.6.3 穩定工作的條件
14.6.4 要求更高的穩定性時,需要犧牲GB積
14.6.5 消除基於零點的極點的例子
14.7 OP放大器穩定性的討論
14.7.1 用兩個放大級構成的電路的模擬解析
14.7.2 基於模擬的解析方法——不切斷迴路,解析環路增益的頻率特性
14.7.3 具體的解析方法
14.7.4 結果:在相位餘量為-20°處開始不穩定
14.7.5 尋找主極點和2次極點
14.8 相位補償法
14.8.1 窄頻帶法
14.8.2 米勒補償法
小結
Appendix A 從半導體物理看到的雙極晶體管的工作
Appendix B 米勒補償的原理與極點分離
Appendix C 正確地解析環路增益的方法
Appendix D 修正節點解析法
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參考文獻
- ↑ 論自然科學、社會科學、人文科學的三位一體，搜狐，2017-09-28
- ↑ 公司簡介，中國科技出版傳媒股份有限公司