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第一部分 固态电子学与器件2

第1章 电子学简介2

1.1电子学发展简史：真空管到甚大规模集成电路3

1.2电学信号分类6

1.3符号约定8

1.4问题解决方法9

1.5电路理论的重要概念10

1.6电学信号频谱14

1.7放大器15

1.8电路设计中的元器件参数值变化17

1.9数值精度23

小结23

关键词24

参考文献25

补充阅读25

习题25

第2章 固态电子学30

2.1固态电子材料31

2.2共价键模型31

2.3半导体中的漂移电流和迁移率33

2.4本征硅的电阻率35

2.5半导体中的杂质36

2.6掺杂半导体中的电子和空穴浓度36

2.7掺杂半导体的迁移率和电阻率38

2.8扩散电流40

2.9总电流41

2.10能带模型41

2.11集成电路制造概述43

小结46

关键词46

参考文献47

补充阅读47

重要公式48

习题48

第3章 固态二极管以及二极管电路52

3.1 PN结二极管53

3.2二极管的i-v特性56

3.3二极管方程：二极管的数学模型57

3.4反偏、零偏、正偏下的二极管特性59

3.5二极管的温度系数62

3.6反偏下的二极管63

3.7 PN结电容64

3.8肖特基势垒二极管65

3.9二极管的SPICE模型及版图66

3.10二极管电路分析67

3.11多二极管电路74

3.12二极管处于击穿区的工作情况分析77

3.13半波整流电路79

3.14全波整流电路87

3.15全波桥式整流88

3.16整流器比较及设计折中89

3.17二极管的动态开关行为91

3.18光电二极管，太阳能电池和发光二极管92

小结94

关键词95

参考文献96

补充阅读96

习题96

第4章 场效应晶体管105

4.1 MOS电容特性106

4.2 NMOS晶体管107

4.3 PMOS晶体管116

4.4 MOSFET电路模型118

4.5 MOS晶体管的电容119

4.6 MOSFET的SPICE模型121

4.7 MOS晶体管按比例缩小122

4.8 MOS晶体管的制作及版图设计规则125

4.9 NMOS场效应晶体管的偏置128

4.10 PMOS场效应晶体管的偏置136

4.11结型场效应管（JFET）137

4.12 JFET的SPICE模型143

4.13 JFET和耗尽型MOSFET的偏置144

小结145

关键词146

参考文献147

习题147

第5章 双极结型晶体管160

5.1双极型晶体管的物理结构161

5.2 NPN晶体管的传输模型162

5.3 PNP晶体管166

5.4晶体管模型的等效电路167

5.5双极型晶体管的i-v特性168

5.6双极型晶体管的工作区170

5.7简化传输模型171

5.8双极型晶体管的非线性行为181

5.9跨导186

5.10双极工艺和SPICE模型186

5.11 BJT的实际偏置电路189

5.12偏置电路的容差196

小结200

关键词201

参考文献202

习题202

第二部分 数字电子电路212

第6章 数字电子电路简介212

6.1理想逻辑门213

6.2逻辑电平定义和噪声容限214

6.3逻辑门的动态响应216

6.4复习布尔代数218

6.5 NMOS逻辑设计220

6.6晶体管替代负载电阻方案226

6.7 NMOS反相器小结与比较240

6.8 NMOS与非门及或非门241

6.9复杂NMOS逻辑设计244

6.10功耗249

6.11 MOS逻辑门的动态特性251

6.12 PMOS逻辑262

小结264

关键词265

参考文献266

补充阅读266

习题266

第7章CMOS逻辑电路设计278

7.1 CMOS反相器工艺278

7.2 CMOS反相器的静态特性280

7.3 CMOS反相器的动态特性285

7.4 CMOS中的功耗和功耗-延迟积289

7.5 CMOS或非门和与非门292

7.6 CMOS中复杂门的设计296

7.7最小尺寸逻辑门的设计及性能299

7.8动态多米诺CMOS逻辑301

7.9级联缓冲器303

7.10 CMOS传输门305

7.11 CMOS闩锁306

小结309

关键词310

参考文献310

习题311

第8章MOS存储器及存储电路320

8.1随机存取存储器320

8.2静态存储器单元323

8.3动态存储单元330

8.4敏感放大器335

8.5地址译码器340

8.6只读存储器（ROM）344

8.7触发器347

小结350

关键词351

参考文献351

习题352

第9章 双极型逻辑电路359

9.1电流开关（发射极耦合对）360

9.2发射极耦合逻辑（ECL）门363

9.3 ECL门的噪声容限分析365

9.4电流源的实现366

9.5 ECL或-或非门369

9.6射极跟随器370

9.7“射极点”或“线或”逻辑373

9.8 ECL功耗-延迟特性374

9.9电流模式逻辑（CML）378

9.10饱和双极型反相器382

9.11晶体管-晶体管逻辑（TTL）逻辑388

9.12标准7400系列TTL反相器393

9.13 TTL中的逻辑函数397

9.14肖特基钳位TTL399

9.15 ECL和Ttl的功耗-延迟对比400

9.16 BiCMOS逻辑401

小结404

关键词406

参考文献406

补充阅读406

习题406

第三部分 模拟电子电路418

第10章 模拟系统和理想运算放大器418

10.1一个模拟电子系统实例419

10.2放大作用420

10.3放大器的二端口模型424

10.4失配的源和负载电阻427

10.5运算放大器简介428

10.6放大器的失真431

10.7差分放大器模型432

10.8理想差分放大器和运算放大器434

10.9理想集成运算放大器分析435

10.10反馈的频率特性446

小结460

关键词461

参考文献462

补充阅读462

习题462

第11章 非线性运算放大器和反馈放大器的稳定性474

11.1经典的反馈系统475

11.2对包含非理想运算放大器电路的分析476

11.3串联和并联反馈电路484

11.4反馈放大器增益计算的统一方法486

11.5电压串联反馈——电压放大器487

11.6电压并联反馈放大器——跨阻放大器491

11.7跨导放大器——电流串联反馈放大器495

11.8电流放大器——电流并联反馈放大器498

11.9使用持续电压电流注入法计算回路增益502

11.10利用反馈减小失真505

11.11直流误差源和输出摆幅限制506

11.12共模抑制比和输入电阻510

11.13运算放大器的频率响应和带宽517

11.14反馈放大器的稳定性526

小结535

关键词536

参考文献536

习题537

第12章 运算放大器应用548

12.1级联放大器548

12.2仪表放大器559

12.3有源滤波器561

12.4开关电容电路572

12.5数/模转换577

12.6模/数转换583

12.7振荡器593

12.8非线性电路应用598

12.9含正反馈的电路601

小结606

关键词607

参考文献608

习题609

第13章 小信号建模与线性放大621

13.1晶体管放大器622

13.2耦合电容和旁路电容624

13.3用直流和交流等效电路进行电路分析625

13.4小信号模型简介628

13.5双极型晶体管的小信号模型631

13.6共射极放大器637

13.7重要限制及模型简化639

13.8场效应晶体管的小信号模型642

13.9 BJT和FET小信号模型的小结与对比648

13.10共源极放大器650

13.11共射极放大器和共源极放大器小结660

13.12放大器功率和信号范围661

小结664

关键词665

习题665

第14章 单晶体管放大器677

14.1放大器类型678

14.2反相放大器——共发射极和共源极电路683

14.3跟随器电路——共集电极和共漏极放大器698

14.4同相放大器——共基极和共栅极电路705

14.5放大器原型回顾和比较712

14.6采用MOS反相器的共源极放大器715

14.7耦合和旁路电容设计720

14.8放大器设计实例728

14.9多级交流耦合放大器739

小结748

关键词749

参考文献749

习题749

第15章 差分放大器和运算放大器设计765

15.1差分放大器766

15.2基本运算放大器的进化783

15.3输出级794

15.4电子电流源803

小结810

关键词811

参考文献812

补充阅读812

习题812

第16章 模拟集成电路设计技术828

16.1电路元件匹配829

16.2电流镜830

16.3高输出电阻电流镜840

16.4参考电流的产生846

16.5与电源电压无关的偏置847

16.6带隙基准源850

16.7电流镜作为有源负载853

16.8运算放大器中的有源负载862

16.9 μA741运算放大器866

16.10 Gilbert模拟乘法器877

小结879

关键词879

参考文献880

习题880

第17章 放大器频率响应893

17.1放大器频率响应894

17.2直接确定低频极点和零点——共源放大器898

17.3用短路时间常数法估算ωL的值902

17.4高频晶体管模型909

17.5混合π模型中的基区电阻915

17.6共发射极和共源极放大器的高频响应917

17.7共基极和共栅极放大器的高频响应930

17.8共集电极和共漏极放大器的高频响应932

17.9单级放大器高频响应小结934

17.10多级放大器的频率响应935

17.11射频电路介绍945

17.12混频器和平衡调制器955

小结961

关键词962

参考文献963

习题963

第18章 晶体管反馈放大器与振荡器976

18.1基本反馈系统回顾977

18.2中频带反馈放大器分析979

18.3反馈放大器电路举例981

18.4反馈放大器稳定性回顾996

18.5单极点运算放大器补偿1003

18.6高频振荡器1016

小结1024

关键词1025

参考文献1025

习题1026

附录A标准分立元件值1037

附录B固态器件模型及SPICE仿真参数1040

附录C二端口回顾1046