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模拟电子技术(第二版)

中国水利水电出版社
    【作 者】主编 罗桂娥 【I S B N 】978-7-5170-8515-7 【责任编辑】周益丹 【适用读者群】本专通用 【出版时间】2020-09-07 【开 本】16开 【装帧信息】平装(光膜) 【版 次】第2版第1次印刷 【页 数】412 【千字数】481 【印 张】25.75 【定 价】49.8 【丛 书】普通高等教育电工电子类课程新形态教材 【备注信息】
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    内 容 提 要

    本书以“讲清基本原理,打好模拟电路基础,好教好学”为宗旨,强调物理概念的描述,避免复杂的数学推导,在若干知识点的阐述上,具有一定的特色,并期望从内容取舍、编排以及文字表达等方面解决初学者入门难的问题。每章以内容提要、学习目标及知识结构图为牵引;对难点问题及容易混淆的内容均以“问题引导”为引导;每个例题以“求解思路分析-问题求解-问题拓展”为指引;引入应用实例,引导学以致用。书内设有二维码,链接部分难点问题的教学视频、与教材内容相关的科学发明、与课程内容关联的新技术新成果知识点拓展、仿真案例研究、重要知识点的小结、课后习题解答等内容,方便学生课后扫码自学及知识面的拓展。

    本书从半导体基础知识出发,以“器件-电路-器件与电路相结合的应用”为主线,“兼顾分立,面向集成”来组织教学内容,主要内容包括:常用半导体器件、基本放大电路、模拟集成电路基础、负反馈放大电路、信号的运算与处理电路、波形产生与信号转换电路、直流稳压电源等。

    本书适合作为高等院校电气电子信息类及机电类各专业的教材,也可以作为其他相关工科专业及相关工程技术人员的参考书。

    本书配套资源可扫描相应的二维码查看学习。封底标签附有学习码,扫描二维码后输入学习码即可免费使用。

    形态新颖

    引入慕课、微课、仿真等新形态,适应互联网+ 时代需要

    思维导图

    引导学生快速、全方位明确每章学习内容及重难点

    视频资源

    丰富慕课及微课资源,使疑点难点迎刃而解

    应用实例

    课本知识结合工程实际,学以致用

    仿真案例

    建立理论与实践沟通的桥梁,培养学生高阶分析能力

    拓展阅读

    添加相关新技术和课程思政等拓展阅读,实现课内知识课外延伸

    习题解答

    全书习题均配有详细解答,答疑解惑不留死角

    课程思政

    将思政元素融入专业,构建全方位育人格局

    第二版前言

    “模拟电子技术”是工科院校电气类、电子信息类、自动化类、计算机类、航空与探测制导类等电类专业的一门主干技术基础课程,也是面向生医类、地信类、机电类、交设类等偏电类专业的一门重要的技术基础课,还是各高校相关专业研究生考试的必考课程。

    为了适应电子科学技术的飞速发展和21世纪教材结构和教学内容改革的要求,本书作者结合多年的教学实践经验,编写了《模拟电子技术基础》(中南大学出版社),该教材被遴选为普通高等教育“十一五”国家规划教材。在此基础上,本书作者进一步结合现代科学技术发展的形势和教学内容改革的要求,在2014年编写了《模拟电子技术》(中国水利水电出版社)。教材作为高校教学活动的载体和媒介,在达成人才培养目标中发挥着主要作用。以学习产出为中心思想的OBE工程教育模式已成为新一轮工程教育改革的主流,本书作者结合新形势下教材出版的新要求、新模式、新探索以及新形态教材的特点与数字化课程、MOOC资源等方面的相关情况,更新教育理念,将信息技术、创新背景下新工科教材建设的思路与教学改革深度融合,决定对该教材进行改版。

    本书作者一贯重视教学内容与方法的研究与改革,现进一步结合现代科学技术发展的形势,使得改编后的教材特色更加鲜明。本书具有以下特点:

    (1)力求少而精,在“精练”上取胜。精选内容,优选讲法,以符合教学基本要求为准。

    (2)在保证模拟电子技术课程传统内容的基础上,以二维码方式,适当引入新概念、新技术和课程思政等内容,如与模拟电子技术相关的科学家与科学发明、电流模电路及电流反馈型运放、开关电容滤波、集成电压比较器、集成功放、集成锁相环、集成开关稳压器等,来拓展学生知识面。

    (3)重视电子器件的外特性以及各种集成电路的输入、输出特性,对于电路问题的分析,力求简化推导过程,突出物理概念的讲述,提高读者分析问题和解决问题的能力。使读者不但能够学会定量计算的方法,而且能够掌握定性分析的技巧,为以后学习专业课程打下基础。

    (4)以集成电路为主,适当保留作为电子电路基础的部分分立元件的重要内容。对于集成电路的介绍,简化其内部结构及工作原理的分析,着重介绍集成电路的应用方法以及和应用有关的内部电路问题。重点放在讨论各种基本放大电路及其分析方法、放大电路中的反馈、模拟集成电路及其应用等方面。

    (5)每章以内容提要、学习目标及知识结构图为牵引;对难点问题及容易混淆的内容均以“问题引导”为引导;每个例题以“求解思路分析-问题求解-问题拓展”为指引;书内设有二维码,链接部分难点问题的教学视频、重要知识点的小结、课后习题解答等内容,方便学生课后自学。

    (6)每一章都增设与本章所学内容紧密相关的应用电路实例,以二维码方式引入仿真案例研究,在提高学生学习兴趣的同时,引导学生学以致用。

    “模拟电子技术”是一门研究电子器件及其应用的课程,主要讲解与现实世界的物理信号相对应的模拟电信号的产生、变换、放大、处理等功能。通过该课程的学习,学生可了解二极管、三极管、场效应管、集成运放等常用电子器件的工作原理、基本特性及主要参数;能够综合应用数学、物理学和电路的知识,对常用半导体器件进行建模及简化;了解相关器件组成的应用电路所遵循的基本规律及分析方法;能够运用数学、自然科学的基本方法对各种放大电路进行分析,分析电路的各项性能指标,研究参数变化对电路性能指标所产生的影响;能够分析和设计各类模拟信号的放大、产生、传输及处理电路;对于给定的系统要求,能够设计出满足功能要求的电子电路。此外,该课程一个更重要的作用就是直面应用,是一门通过知识点的学习直接学会解决实际工程问题的课程。它不仅可以为专业课程学习打基础,更主要的是可直接应用到工程实际。该课程教学与建设的好坏将直接影响相关专业后续课程的教学以及毕业生的质量。因此,本课程在专业培养计划中具有举足轻重的地位。

    我们从半导体基础知识出发,以“器件、电路、器件与电路相结合的应用”为主线,“兼顾分立,面向集成”来组织教学内容。首先,半导体器件主要学习二极管、双极型三极管、场效应管和集成运放等;然后,基于对器件伏安特性及性能的讨论,建立起相关的电路,包括基本放大电路、频率响应、功率放大电路、差动放大电路、反馈放大电路、振荡电路、电压比较器、整流电路、滤波电路、稳压电路等;最后,落脚于综合应用,包括信号的产生、信号的变换、信号的处理、直流电源等内容。器件学习的重点是外部特性及其在电路中的应用,对内部微观物理过程及生产工艺不做深入的讨论。电路学习的重点是基本结构、工作原理、分析方法。从器件到电路,再到应用,是一个循序渐进的过程,同时也是一个融会贯通的过程。

    编写一本既能在有限的学时内较好地达到本门课程的基本要求,又具有一定特色的教材是我们长期以来的愿望。我们在反复讨论基本要求的基础上,对教材内容进行了精选,突出基本概念、基本原理和基本分析方法,并注重从教材体系上进行探索,正确处理传统与前沿、理论与实际、深度与广度、分立元件与集成电路之间的关系。本书以“讲清基本原理,打好模拟电路基础,好教好学”为宗旨,强调物理概念的描述,避免复杂的数学推导。在若干知识点的阐述上,具有一定的特色,并期望从内容取舍、编排以及文字表达等方面解决初学者入门难的问题。

    本书是在总结中南大学电工电子教学与实验中心多年教学经验的基础上完成的。罗桂娥教授任主编,张静秋、李力争、罗群任副主编。其中,罗桂娥负责第3章、第4章的编写,张静秋负责第1章、第2章的编写,李力争负责第7章的编写;罗群负责第5章、第6章的编写。书中新技术延伸阅读、每章导读及重难点微课的扫码内容由罗桂娥完成,MOOC仿真案例研究扫码内容由张静秋完成,其他仿真研究扫码内容由罗群完成,课程思政案例扫码内容由罗桂娥、张静秋、罗群、刘献如共同完成。最后,全书由罗桂娥统稿定稿。本书在编写过程中,得到了中南大学电工电子教学与实验中心许多教师的支持与帮助,特别是宋学瑞、王磊、李飞、覃爱娜、吴显金、刘献如、陈革辉、刘曼玲、张亚鸣、罗瑞琼、姜霞、毛先柏、陈丽萍、彭卫韶等教师审阅了本书的编写提纲和书稿内容,提出了很多改进意见和建议,对我们的启发和帮助很大,在此表示衷心的感谢。同时对本书选用参考文献的著作者致以诚挚的谢意。

    国防科技大学邹逢兴教授担任本书的主审,邹教授在百忙之中精心审阅了全部书稿,提出了许多宝贵意见,对提高教材质量起到了重要的作用,在此向邹教授表示深深的谢意。

    编者深知,模拟电子电路范围广、新知识多,尽管在编写过程中做了很大努力,但由于水平和视野的限制,加之时间仓促,书中难免存在不妥之处,恳请广大读者批评指正。

    编 者

    2019年11月于中南大学


    第二版前言
    第一版前言
    第1章 常用半导体器件 1
    1.1 半导体基础知识 3
    1.1.1 本征半导体 3
    1.1.2 杂质半导体 5
    1.1.3 PN结的形成及其单向导电性 7
    1.2 半导体二极管 10
    1.2.1 二极管的结构与类型 10
    1.2.2 二极管的伏安特性 11
    1.2.3 二极管的主要参数 13
    1.2.4 二极管的常用电路模型 14
    1.2.5 稳压二极管 16
    1.2.6 二极管的应用举例 18
    1.3 双极型晶体三极管 23
    1.3.1 双极型晶体三极管的类型及结构 24
    1.3.2 双极型晶体三极管的电流放大原理 25
    1.3.3 双极型晶体三极管的特性曲线 27
    1.3.4 双极型晶体三极管的主要参数 30
    1.3.5 双极型晶体三极管的低频小信号模型 32
    1.3.6 双极型晶体三极管分析举例 35
    1.4 场效应管 39
    1.4.1 结型场效应管的结构与工作原理 40
    1.4.2 增强型MOS管的结构与工作原理 43
    1.4.3 耗尽型MOS管的结构与工作原理 47
    1.4.4 场效应管的主要参数 48
    1.4.5 场效应管的交流小信号模型 49
    1.5 应用实例:触摸延时照明开关电路 50
    本章小结 51
    习题1 53
    第2章 基本放大电路 59
    2.1 放大电路的基本概念与主要性能指标 61
    2.1.1 放大电路的基本概念 61
    2.1.2 放大电路的主要性能指标 62
    2.1.3 放大电路的组成 65
    2.1.4 放大电路的分析方法 67
    2.2 单管共射放大电路分析 68
    2.2.1 共射放大电路的静态分析 68
    2.2.2 共射放大电路的动态分析 71
    2.3 静态工作点稳定的放大电路分析 76
    2.3.1 影响静态工作点稳定的因素 76
    2.3.2 稳定静态工作点的措施 77
    2.3.3 分压偏置共射放大电路分析 79
    2.4 共集放大电路与共基放大电路分析 82
    2.4.1 共集基本放大电路分析 82
    2.4.2 共基基本放大电路分析 84
    2.5 场效应管放大电路分析 86
    2.5.1 场效应管放大电路的静态分析 86
    2.5.2 场效应管放大电路的动态分析 88
    2.6 多级放大电路 93
    2.6.1 多级放大电路的耦合方式及其特点 94
    2.6.2 多级放大电路分析举例 97
    2.7 放大电路的频率响应 100
    2.7.1 单时间常数RC电路的频率响应 100
    2.7.2 晶体管的高频等效模型 105
    2.7.3 阻容耦合共射放大电路的频率响应 108
    2.8 应用实例:电视机中的视频放大器 114
    本章小结 115
    习题2 117
    第3章 模拟集成电路基础 125
    3.1 模拟集成电路共性问题 126
    3.1.1 模拟集成电路的工艺特点 127
    3.1.2 集成运算放大电路的结构框图 128
    3.2 晶体管电流源电路及其应用 129
    3.2.1 晶体管电流源电路 130
    3.2.2 有源负载放大电路 136
    3.3 差动放大电路 136
    3.3.1 差动放大电路结构与抑制零漂的原理 137
    3.3.2 差动放大电路基本性能分析 141
    3.3.3 差动放大电路的改进 147
    3.4 功率放大电路 151
    3.4.1 功率放大电路的特点及主要性能指标 151
    3.4.2 功率放大电路的分类 152
    3.4.3 乙类互补对称OCL功率放大电路 154
    3.4.4 改进型OCL功率放大电路 163
    3.5 集成运算放大电路简介 169
    3.5.1 F007集成运放简介 169
    3.5.2 集成运放的主要性能指标 172
    3.5.3 集成运放的模型 174
    3.5.4 集成运放的电路符号与电压传输特性 175
    3.5.5 集成运放的使用与注意事项 176
    3.6 应用实例:集成功率放大器及其应用 179
    本章小结 181
    习题3 182
    第4章 负反馈放大电路 187
    4.1 反馈的基本概念与反馈的判别方法 188
    4.1.1 反馈的基本概念 189
    4.1.2 反馈的类型及其判别 190
    4.2 负反馈放大电路的方框图 198
    4.2.1 负反馈放大电路的方框图及一般表达式 198
    4.2.2 负反馈放大电路4种组态的方框图 200
    4.3 深度负反馈放大电路放大倍数的估算 201
    4.3.1 深度负反馈的实质 202
    4.3.2 4种组态负反馈电路放大倍数分析 204
    4.4 负反馈对放大电路性能的影响 210
    4.4.1 提高闭环放大倍数的稳定性 210
    4.4.2 改善输入电阻与输出电阻 211
    4.4.3 展宽放大电路的通频带 215
    4.4.4 减小非线性失真与抑制环内干扰 217
    4.5 应用实例:按需引入反馈举例 220
    4.5.1 放大电路中引入负反馈的一般原则 220
    4.5.2 按需引入反馈的实例分析 221
    本章小结 223
    习题4 225
    第5章 信号的运算与处理电路 232
    5.1 集成运放的两个工作区域及其特点 233
    5.2 基本运算电路 236
    5.2.1 比例运算电路 236
    5.2.2 求和运算电路 243
    5.2.3 积分运算电路与微分运算电路 246
    5.2.4 对数运算电路与指数运算电路 251
    5.3 模拟乘法器及其应用 256
    5.3.1 模拟乘法器简介 256
    5.3.2 模拟乘法器的工作原理 257
    5.3.3 模拟乘法器的应用 259
    5.4 有源滤波电路 264
    5.4.1 滤波电路的基础知识 265
    5.4.2 低通滤波器 269
    5.4.3 高通滤波器 276
    5.4.4 带通滤波器 277
    5.4.5 带阻滤波器 280
    5.5 应用实例:仪用放大器与长轴称重电路 284
    5.5.1 仪用放大器 284
    5.5.2 长辊轴称重电路 286
    本章小结 286
    习题5 287
    第6章 波形产生与信号转换电路 295
    6.1 正弦波产生电路 296
    6.1.1 正弦波振荡电路的起振与平衡条件 296
    6.1.2 RC正弦波振荡电路 299
    6.1.3 LC正弦波振荡电路 305
    6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路 316
    6.2 电压比较器 320
    6.2.1 单限比较器 320
    6.2.2 滞回比较器 323
    6.2.3 窗口比较器 329
    6.3 非正弦波产生电路 330
    6.3.1 矩形波产生电路 330
    6.3.2 三角波产生电路 335
    6.4 信号转换电路 339
    6.4.1 电压-电流转换电路 339
    6.4.2 电压-频率转换电路 341
    6.4.3 精密整流电路 343
    6.5 应用实例:滞回比较器在水位控制中的应用 346
    本章小结 347
    习题6 348
    第7章 直流稳压电源 356
    7.1 直流稳压电源的基本组成 357
    7.2 单相整流电路 358
    7.2.1 单相半波整流电路 358
    7.2.2 单相桥式全波整流电路 359
    7.3 滤波电路 362
    7.3.1 电容滤波电路的工作原理 362
    7.3.2 电容滤波电路的输出特性及主要参数 363
    7.3.3 其他滤波电路 365
    7.4 稳压二极管稳压电路 367
    7.4.1 稳压原理 367
    7.4.2 电路参数选择 368
    7.5 串联型稳压电路 370
    7.6 集成三端稳压器的应用 374
    7.6.1 固定式集成三端稳压器 374
    7.6.2 可调式集成三端稳压器 379
    7.7 应用实例:简单易制的直流稳压电源电路 383
    7.7.1 电路功能及主要参数 383
    7.7.2 工作原理分析 383
    本章小结 384
    习题7 385
    参考文献 392





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