具體描述
本書係統論述DC-DC高頻開關電源的工作原理與工程設計方法。主要包括：PWM變換器和軟開關PWM變換器的電路拓撲、原理、控製、動態分析及穩定校正；功率開關元件MOSFET、IGBT的特性及應用；智能功率開關變換器的原理與應用；磁性元件的特性與設計計算方法；開關電源中有源功率因數校正；同步整流與並聯均流等技術；PWM開關電源的可靠穩定性與製作問題；開關電源的數字仿真方法、計算機輔助優化設計和最優控製方法等。
編著者力圖反映自20世紀90年代至今的國內外工程界與學術界在高頻開關電源方麵的進展和所取得的研究成果，該書可作為國內高校有關專業的本科生與研究生的教材或參考書。
本書自1998年以業已多次重印，本版是在原書的基礎上做較大修訂、充實後，再版發行。
模擬電路設計與分析 本書導言： 在現代電子工程領域，模擬電路扮演著至關重要的角色。它們是連接真實世界信號（如聲音、光綫、溫度）與數字處理係統的橋梁。本書旨在深入剖析模擬電路的基礎理論、關鍵元件特性及其在實際係統設計中的應用。我們將以嚴謹的數學分析為基礎，結閤豐富的工程實例，構建讀者對模擬電路設計與性能優化的全麵理解。本書麵嚮具備一定電子學基礎的工程師、高級技術人員以及相關專業的高年級本科生和研究生。 第一部分：基礎理論與元件特性 第一章：半導體基礎與二極管模型 本章首先迴顧PN結的形成與基本物理過程，包括載流子的擴散與漂移。隨後，詳細闡述理想二極管模型（如開關模型）與實際二極管模型（如Shockley模型）的差異與適用範圍。重點分析溫度對二極管特性的影響，引入齊納二極管的穩壓特性及其在電路中的應用。討論瞬態響應，包括反嚮恢復時間和結電容效應，為高速電路設計打下基礎。最後，介紹各類特殊二極管，如肖特基二極管、變容二極管和光電二極管的工作原理及其在射頻和光通信中的應用。 第二章：雙極性結型晶體管（BJT）的工作原理與建模 本章係統地講解BJT的結構、工作區劃分（截止、放大、飽和區）及其電流控製特性。深入探討Ebers-Moll模型和混閤$pi$模型，闡明它們在不同頻率和偏置條件下的適用性。側重於直流偏置電路的設計，確保晶體管工作在所需的綫性區，並分析溫度漂移對偏置點的衝擊及穩定偏置電路的設計方法（如分壓式偏置、發射極反饋偏置）。對於小信號分析，詳細推導混閤$pi$模型參數的求取方法，為後續放大器分析做準備。 第三章：場效應晶體管（FET）與MOSFET基礎 本章聚焦於JFET和MOSFET的結構與工作原理。重點分析MOSFET的四種工作模式（截止、弱反型、強反型、飽和區），並詳細推導其跨導$g_m$與溝道長度調製效應。詳細闡述晶體管的工藝參數對閾值電壓$V_{th}$和跨導的影響。在建模方麵，介紹Shichman-Hodges模型及其局限性，並過渡到更精確的BSIM模型的基礎概念。本章將強調CMOS結構作為數字電路基石的重要性，並探討襯底效應和體效應。 第二章與第三章的融閤應用：晶體管級聯與反饋 本章將BJT和MOSFET的單管特性擴展到多級電路。分析共源、共射、共基（共源）級的增益、輸入輸齣阻抗和頻率響應。引入共源共柵（共射共基）結構，探討其高輸齣阻抗和寬帶寬特性。隨後，詳細介紹負反饋理論在模擬電路中的應用，包括電壓串聯、電流串聯、電壓並聯和電流並聯反饋組態。通過對比無反饋和有反饋電路的性能變化（增益穩定性、帶寬、失真度），使讀者深刻理解反饋在提升電路性能中的核心作用。 第二部分：關鍵模擬子電路的構建與優化 第四章：運算放大器（Op-Amp）的內部結構與性能指標 本章是模擬電路設計的核心。首先從差分對開始，解析其共模抑製和差模放大特性。隨後，構建完整的經典雙極型和CMOS運算放大器結構（包括輸入級、增益級和輸齣級）。詳細定義關鍵性能指標，如開環增益$A_{OL}$、單位增益帶寬GBW、相位裕度PM、壓擺率SR以及輸入失調電壓。本章將重點講解如何通過米勒補償（Miller Compensation）和零點/極點補償技術，確保反饋放大器在不同負載下的穩定性。 第五章：有源濾波器設計 本章專注於利用有源器件（如運算放大器）構建高精度、低噪聲的模擬濾波器。詳細介紹巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和貝塞爾（Bessel）濾波器的通性、幅頻特性和相位特性。係統介紹Sallen-Key拓撲和多反饋（MFB）拓撲，並給齣二階和四階濾波器元件值的精確計算方法。討論有源濾波器與傳統LC濾波器在集成化和可調性方麵的優勢。此外，還將涉及開關電容濾波器的基本原理。 第六章：電流鏡與精密偏置技術 電流鏡是所有集成電路設計的基礎。本章詳細分析理想電流鏡、一級匹配電流鏡、Wilson電流鏡的結構、誤差來源及精度提升方法。重點討論如何設計高精度、高輸齣阻抗的恒流源，並分析其在晶體管偏置中的應用。引入有源負載的概念，並將其與電阻負載進行對比，闡明有源負載如何提升電壓增益。本章還將覆蓋使用晶體管構建精密電壓基準源的方法。 第七章：數據轉換器原理（ADC與DAC） 本章介紹模數（ADC）和數模（DAC）轉換器的基本概念和主要架構。在DAC方麵，詳細分析R-2R梯形網絡的工作原理和非綫性誤差。在ADC方麵，重點講解雙積分型、逐次逼近型（SAR）和流水綫（Pipelined）ADC的結構、采樣-保持電路（Sample-and-Hold）的設計，以及量化噪聲的分析。討論關鍵參數，如有效位數（ENOB）、積分非綫性（INL）和微分非綫性（DNL）。 第三部分：噪聲、失真與高級主題 第八章：綫性電路的噪聲分析與抑製 噪聲是模擬電路性能的終極限製因素。本章全麵介紹電路中主要的噪聲源：熱噪聲（Johnson-Nyquist噪聲）、散粒噪聲（Shot Noise）和閃爍噪聲（Flicker Noise, $1/f$噪聲）。通過功率譜密度和等效輸入噪聲電壓/電流的概念，對放大器進行噪聲性能評估。重點討論如何通過電路拓撲選擇（如輸入級的BJT/MOSFET選擇、共源共柵配置）和優化偏置點來降低整體係統噪聲，並介紹噪聲匹配技術。 第九章：非綫性失真分析與降低策略 本章探討電路非綫性引起的信號失真問題，包括諧波失真（THD）和互調失真（IMD）。分析晶體管模型（如平方律或立方律）如何導緻二階和三階諧波的産生。引入截點（$IP_2, IP_3$）來量化電路的綫性度。針對失真問題，提齣解決方案，例如使用差分結構消除偶次諧波、優化偏置點以及應用前饋（Feedforward）綫性化技術。 第十章：高級模擬集成技術與布局實踐 本章將理論設計與實際集成電路（IC）製造聯係起來。討論CMOS工藝對器件參數（如$V_{th}$失配、噪聲係數）的影響。重點介紹模擬電路的版圖設計規則，包括匹配技術（共質心、共流道布局）、噪聲隔離（保護環、屏蔽）和襯底噪聲耦閤的抑製。分析電源抑製比（PSRR）和電源去耦在實際芯片中的重要性。最後，簡要介紹低壓差（LDO）穩壓器和射頻（RF）前端電路中的關鍵挑戰。 結語： 通過本書的學習，讀者將不僅掌握分析現有模擬電路的能力，更能獨立設計齣滿足特定性能指標（如高增益、低噪聲、高綫性度）的復雜模擬係統模塊。對深入理解和掌握現代信號處理與控製係統的核心構建塊至關重要。
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