具体描述
本书系统论述DC-DC高频开关电源的工作原理与工程设计方法。主要包括：PWM变换器和软开关PWM变换器的电路拓扑、原理、控制、动态分析及稳定校正；功率开关元件MOSFET、IGBT的特性及应用；智能功率开关变换器的原理与应用；磁性元件的特性与设计计算方法；开关电源中有源功率因数校正；同步整流与并联均流等技术；PWM开关电源的可靠稳定性与制作问题；开关电源的数字仿真方法、计算机辅助优化设计和最优控制方法等。
编著者力图反映自20世纪90年代至今的国内外工程界与学术界在高频开关电源方面的进展和所取得的研究成果，该书可作为国内高校有关专业的本科生与研究生的教材或参考书。
本书自1998年以业已多次重印，本版是在原书的基础上做较大修订、充实后，再版发行。
模拟电路设计与分析 本书导言： 在现代电子工程领域，模拟电路扮演着至关重要的角色。它们是连接真实世界信号（如声音、光线、温度）与数字处理系统的桥梁。本书旨在深入剖析模拟电路的基础理论、关键元件特性及其在实际系统设计中的应用。我们将以严谨的数学分析为基础，结合丰富的工程实例，构建读者对模拟电路设计与性能优化的全面理解。本书面向具备一定电子学基础的工程师、高级技术人员以及相关专业的高年级本科生和研究生。 第一部分：基础理论与元件特性 第一章：半导体基础与二极管模型 本章首先回顾PN结的形成与基本物理过程，包括载流子的扩散与漂移。随后，详细阐述理想二极管模型（如开关模型）与实际二极管模型（如Shockley模型）的差异与适用范围。重点分析温度对二极管特性的影响，引入齐纳二极管的稳压特性及其在电路中的应用。讨论瞬态响应，包括反向恢复时间和结电容效应，为高速电路设计打下基础。最后，介绍各类特殊二极管，如肖特基二极管、变容二极管和光电二极管的工作原理及其在射频和光通信中的应用。 第二章：双极性结型晶体管（BJT）的工作原理与建模 本章系统地讲解BJT的结构、工作区划分（截止、放大、饱和区）及其电流控制特性。深入探讨Ebers-Moll模型和混合$pi$模型，阐明它们在不同频率和偏置条件下的适用性。侧重于直流偏置电路的设计，确保晶体管工作在所需的线性区，并分析温度漂移对偏置点的冲击及稳定偏置电路的设计方法（如分压式偏置、发射极反馈偏置）。对于小信号分析，详细推导混合$pi$模型参数的求取方法，为后续放大器分析做准备。 第三章：场效应晶体管（FET）与MOSFET基础 本章聚焦于JFET和MOSFET的结构与工作原理。重点分析MOSFET的四种工作模式（截止、弱反型、强反型、饱和区），并详细推导其跨导$g_m$与沟道长度调制效应。详细阐述晶体管的工艺参数对阈值电压$V_{th}$和跨导的影响。在建模方面，介绍Shichman-Hodges模型及其局限性，并过渡到更精确的BSIM模型的基础概念。本章将强调CMOS结构作为数字电路基石的重要性，并探讨衬底效应和体效应。 第二章与第三章的融合应用：晶体管级联与反馈 本章将BJT和MOSFET的单管特性扩展到多级电路。分析共源、共射、共基（共源）级的增益、输入输出阻抗和频率响应。引入共源共栅（共射共基）结构，探讨其高输出阻抗和宽带宽特性。随后，详细介绍负反馈理论在模拟电路中的应用，包括电压串联、电流串联、电压并联和电流并联反馈组态。通过对比无反馈和有反馈电路的性能变化（增益稳定性、带宽、失真度），使读者深刻理解反馈在提升电路性能中的核心作用。 第二部分：关键模拟子电路的构建与优化 第四章：运算放大器（Op-Amp）的内部结构与性能指标 本章是模拟电路设计的核心。首先从差分对开始，解析其共模抑制和差模放大特性。随后，构建完整的经典双极型和CMOS运算放大器结构（包括输入级、增益级和输出级）。详细定义关键性能指标，如开环增益$A_{OL}$、单位增益带宽GBW、相位裕度PM、压摆率SR以及输入失调电压。本章将重点讲解如何通过米勒补偿（Miller Compensation）和零点/极点补偿技术，确保反馈放大器在不同负载下的稳定性。 第五章：有源滤波器设计 本章专注于利用有源器件（如运算放大器）构建高精度、低噪声的模拟滤波器。详细介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和贝塞尔（Bessel）滤波器的通性、幅频特性和相位特性。系统介绍Sallen-Key拓扑和多反馈（MFB）拓扑，并给出二阶和四阶滤波器元件值的精确计算方法。讨论有源滤波器与传统LC滤波器在集成化和可调性方面的优势。此外，还将涉及开关电容滤波器的基本原理。 第六章：电流镜与精密偏置技术 电流镜是所有集成电路设计的基础。本章详细分析理想电流镜、一级匹配电流镜、Wilson电流镜的结构、误差来源及精度提升方法。重点讨论如何设计高精度、高输出阻抗的恒流源，并分析其在晶体管偏置中的应用。引入有源负载的概念，并将其与电阻负载进行对比，阐明有源负载如何提升电压增益。本章还将覆盖使用晶体管构建精密电压基准源的方法。 第七章：数据转换器原理（ADC与DAC） 本章介绍模数（ADC）和数模（DAC）转换器的基本概念和主要架构。在DAC方面，详细分析R-2R梯形网络的工作原理和非线性误差。在ADC方面，重点讲解双积分型、逐次逼近型（SAR）和流水线（Pipelined）ADC的结构、采样-保持电路（Sample-and-Hold）的设计，以及量化噪声的分析。讨论关键参数，如有效位数（ENOB）、积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）。 第三部分：噪声、失真与高级主题 第八章：线性电路的噪声分析与抑制 噪声是模拟电路性能的终极限制因素。本章全面介绍电路中主要的噪声源：热噪声（Johnson-Nyquist噪声）、散粒噪声（Shot Noise）和闪烁噪声（Flicker Noise, $1/f$噪声）。通过功率谱密度和等效输入噪声电压/电流的概念，对放大器进行噪声性能评估。重点讨论如何通过电路拓扑选择（如输入级的BJT/MOSFET选择、共源共栅配置）和优化偏置点来降低整体系统噪声，并介绍噪声匹配技术。 第九章：非线性失真分析与降低策略 本章探讨电路非线性引起的信号失真问题，包括谐波失真（THD）和互调失真（IMD）。分析晶体管模型（如平方律或立方律）如何导致二阶和三阶谐波的产生。引入截点（$IP_2, IP_3$）来量化电路的线性度。针对失真问题，提出解决方案，例如使用差分结构消除偶次谐波、优化偏置点以及应用前馈（Feedforward）线性化技术。 第十章：高级模拟集成技术与布局实践 本章将理论设计与实际集成电路（IC）制造联系起来。讨论CMOS工艺对器件参数（如$V_{th}$失配、噪声系数）的影响。重点介绍模拟电路的版图设计规则，包括匹配技术（共质心、共流道布局）、噪声隔离（保护环、屏蔽）和衬底噪声耦合的抑制。分析电源抑制比（PSRR）和电源去耦在实际芯片中的重要性。最后，简要介绍低压差（LDO）稳压器和射频（RF）前端电路中的关键挑战。 结语： 通过本书的学习，读者将不仅掌握分析现有模拟电路的能力，更能独立设计出满足特定性能指标（如高增益、低噪声、高线性度）的复杂模拟系统模块。对深入理解和掌握现代信号处理与控制系统的核心构建块至关重要。
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