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页数:144

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出版时间:2010-6

价格:22.00元

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isbn号码:9787118068740

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晶体管电路设计与应用：从器件到系统 作者： [此处留空，或填写虚构作者名，例如：王立军] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社名，例如：电子工业出版社] ISBN： [此处留空，或填写虚构ISBN] --- 内容简介 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化、微电子学等相关专业的学生、工程师以及技术爱好者提供一本全面、深入且注重实践的晶体管电路设计与应用教程。它将带领读者系统地探索半导体器件的物理基础，剖析各类晶体管的工作原理，并聚焦于如何利用这些基础单元构建出高性能、高可靠性的模拟和数字电子系统。 本书不涉及数字逻辑门电路的布尔代数简化、组合逻辑和时序逻辑的系统性学习，也不深入探讨集成电路（IC）设计流程和VLSI技术，而是将重点完全放在分立晶体管（尤其是BJT和MOSFET）作为核心有源元件的电路实现和性能分析上。 第一部分：半导体器件基础与晶体管物理 本部分奠定坚实的理论基础，着重于对晶体管工作机制的物理理解，而非仅仅停留在黑箱模型的应用。 第一章：半导体物理回顾与PN结特性 本章首先快速回顾导体、半导体、绝缘体的能带结构，重点阐述本征与掺杂半导体的载流子浓度、漂移与扩散电流。 深入分析PN结的形成、耗尽区、内置电势、以及在正向、反向偏置下的I-V特性曲线。 讨论温度对PN结特性的影响，并介绍肖特基势垒二极管的基本原理。 第二章：双极性结型晶体管（BJT）的结构与工作原理 详细介绍NPN和PNP晶体管的结构、载流子注入与传输过程。 核心内容包括：共源（共射极）、共基极、共集电极三种基本组态的电流和电压放大原理。 重点解析晶体管的Ebers-Moll模型和混合$pi$模型，用于精确预测小信号放大特性。 深入探讨晶体管的开关模式（饱和区、截止区、放大区），以及其开关速度和存储时间的影响因素。 第三章：金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的原理 本章详细讲解MOSFET的横截面结构、栅氧层的重要性以及阈值电压的形成机制。 解析增强型和耗尽型MOSFET的导电模式：截止区、线性区（欧姆区）和饱和区的I-V特性曲线。 推导和应用平方律模型进行直流偏置分析。 引入增强型MOSFET作为开关的优势，特别是其高输入阻抗的特性。 --- 第二部分：晶体管作为放大电路元件 本部分聚焦于如何利用晶体管构建高质量的模拟信号放大电路，分析其性能指标和设计权衡。 第四章：晶体管直流偏置电路设计 系统介绍BJT和MOSFET的直流偏置技术：定电阻偏置、分压器偏置、发射极/源极反馈偏置等。 强调偏置点稳定性分析，引入$S_{eta}$（或$S_{V_{th}}$）等参数，确保电路对器件参数（如$eta$或$V_{th}$）和温度漂移的鲁棒性。 讲解使用电流镜（Current Mirror）技术实现精确的电流源和偏置电压的设定，包括二极管连接和威尔逊电流镜。 第五章：单级晶体管小信号放大器分析 详细分析共射极、共源极放大器（CE/CS）的电压和电流增益、输入输出阻抗的计算。 探讨采用发射极/源极（BJT/MOSFET）的自举/分流反馈对输入阻抗和稳定性（负反馈）的影响。 研究共基极（CB）和共集电极（CC/共源跟随器）的特性，着重于其电压跟随和阻抗匹配功能。 分析频率响应：低频响应（由耦合电容决定）和高频响应（由内部密勒效应和寄生电容决定）。 第六章：多级放大器与反馈网络 介绍多级放大器的级联设计，包括共源共基（Cascode）结构和共集共基（折叠共源）结构，重点分析它们在提高输出阻抗和带宽方面的作用。 深入讲解负反馈原理：串联串联、并联并联、串联并联、并联串联四种基本反馈组态。 分析负反馈对增益、带宽、输入/输出阻抗和失真的改善，以及稳定性（相位裕度和增益裕度）的判断。 --- 第三部分：晶体管在特定功能电路中的应用 本部分展示晶体管如何被组织成实现特定功能的实用电路模块，这些模块是构建更复杂系统（如电源管理和信号调理）的基础。 第七章：功率放大器与输出级设计 区别A类、B类、AB类、C类和D类功率放大器的基本工作原理和效率。 详细分析互补对称（推挽）输出级的设计，重点解决交越失真问题，并计算热设计参数。 讨论晶体管的功耗管理和散热考虑，介绍热反馈机制。 第八章：晶体管开关电路与驱动 侧重于将晶体管用作高速、大电流的开关元件。 分析BJT开关的饱和时间、存储时间，以及如何通过电路拓扑（如使用肖特基二极管箝位）来加速关断过程。 MOSFET作为开关的导通电阻($R_{DS(on)}$)分析，以及驱动大负载（如电机或LED阵列）所需的高侧/低侧驱动电路设计。 第九章：振荡器与波形发生器 探讨晶体管作为有源元件在振荡电路中的应用。 分析LC振荡器（如Hartley、Colpitts）和RC振荡器（如Wien桥式）的起振条件和频率稳定性。 讲解使用晶体管构建多谐振荡器（无稳态和双稳态）的基本方法，以及如何利用晶体管的非线性特性产生特定波形。 --- 本书特点： 1. 强调器件级分析： 从载流子运动到I-V曲线，深入理解“为什么”电路会这样工作。 2. 注重实际设计： 提供了大量实际的电路配置、元件选择和性能参数的计算流程。 3. 侧重分立元件实现： 专注于使用分立BJT和MOSFET构建功能模块，为理解集成电路设计打下坚实基础。 4. 侧重模拟/混合信号基础： 聚焦于信号的放大、处理和偏置，而非纯粹的数字逻辑处理。 本书适合作为高等院校电子工程类专业的高年级本科生或研究生教材，也可作为从事硬件设计、电路调试和系统集成的工程师提升器件级理解和电路设计能力的参考资料。

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这本书的价值，绝不仅仅体现在对各种标准逻辑IC（集成电路）家族特性的罗列上，它更深层次地探讨了数字系统化简的哲学。作者对于卡诺图（Karnaugh Map）和Quine-McCluskey算法的介绍，细致入微，不仅仅是教你如何去画圈圈或找最小项，更是阐述了在多变量约束下，寻找最优逻辑表达式的思维模型。这种思维模型对于任何需要进行资源优化的工程设计都是通用的。此外，书中对存储单元，尤其是触发器的特性分析，那种对“边沿触发”和“主从结构”的精确区分，体现了作者对数字电路同步性问题的深刻洞察。它迫使读者去思考，在高速系统中，信号在哪个瞬时点决定了系统的状态，这种对时间敏感性的培养，是构建可靠系统的关键。读完之后，看待任何一个时序电路都会多一层审慎的敬畏感。

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这本书的阅读体验，对我而言更像是一次沉浸式的“反向工程”训练。它摒弃了那些花哨的、短期内就会过时的前沿技术描述，而是聚焦于那些历经时间考验的、不可动摇的数字系统核心原理。其中关于半加器、全加器、寄存器组等基本功能单元的介绍，详尽到令人发指的地步，每一步逻辑推导都标注得清清楚楚。作者似乎深知初学者在面对大量符号和波形图时容易产生的迷茫，因此在关键步骤，会用非常口语化、带着思考引导性的文字进行批注，仿佛有一位经验丰富的前辈在你身边手把手地进行辅导。这种近乎唠叨的细致，反而构建了一种极强的安全感，让人敢于在复杂的电路图中大胆地走下去，因为你知道，任何一个细节都不会被轻易放过。这是一本真正从读者角度出发，精心雕琢的教材。

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这本书的结构安排堪称教科书级别的典范，逻辑链条紧密得几乎找不到一丝松动。它并没有急于跳跃到高深的微处理器设计，而是耐心地将每一块基石——比如布尔代数、逻辑函数化简——都打磨得光亮可见。我尤其喜欢其中关于组合逻辑和时序逻辑的划分处理，作者巧妙地引入了一些经典的实际应用案例，比如数据选择器和状态机的设计，这些案例的剖析深入浅出，将抽象的电路图转化为了鲜活的、可操作的模型。更令人称道的是，书中对电路特性的讨论，不仅仅停留在理论层面，还涉及到了实际工程中必须考虑的噪声容限、功耗平衡等“软性”指标，这使得读者在掌握“如何做”的同时，也明白了“为什么这么做”背后的工程权衡。对于一个渴望从理论走向实践的工程技术人员而言，这种深度和广度的平衡是极其宝贵的，它确保了学习者不仅能通过考试，更能胜任实际项目中的挑战。

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说实话，刚拿到手的时候，我对它是否能真正帮我跨越从模拟到数字的鸿沟有些疑虑，但阅读体验远超预期。这本书最出彩的地方在于它对基础器件特性的精妙解读。它没有将晶体管仅仅视为一个开关符号，而是花了大量篇幅去解释PN结的物理原理如何影响开关的速度和稳定性，以及MOS管的阈值电压、跨导等参数在实际电路设计中的意义。这种自底向上的构建方式，极大地增强了我对电路行为的直觉判断能力。每当遇到一个复杂的数字电路模块，我总能迅速回溯到它最底层的电子学原理，而不是盲目地记忆电路结构。这种深层次的理解，让我在面对新型器件或非标准逻辑设计时，能够快速适应并找到解决方案。它更像是一本“内功心法”，而非简单的招式手册，是建立稳固电子学认知的必备良方。

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这本厚重的精装书，装帧典雅，封面设计简洁却又不失专业感，初次翻阅时，便被它严谨的学术气息所吸引。内页的纸张质感上乘，排版疏密有致，让人阅读起来非常舒适，即便是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到过分疲劳。我特别欣赏作者在阐述复杂概念时所采用的类比和图示，它们如同精准的导航图，即便面对初学者也显得清晰易懂。书中对基本逻辑门电路的演化历史追溯得非常详尽，从早期的机械开关到后来的半导体器件，脉络清晰，为理解现代集成电路的根基打下了坚实的基础。对于那些希望深入了解电子系统底层运作原理的人来说，这本书无疑提供了一个极佳的起点。它不仅仅是知识的罗列，更像是一次精心设计的探索之旅，引导读者逐步揭开数字世界的神秘面纱，让我对整个电子工程领域产生了更浓厚的兴趣。这种对细节的极致追求，让我在每一次翻阅时都能发现新的启发点，实在是一本值得珍藏的工具书。

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