電子電路與系統(tǒng)基礎

李國林，清華大學電子工程系副教授。于1993年、2002年獲得清華大學電子工程系電磁場與微波技術專業(yè)學士、碩士和博士學位。2002年入職清華大學電子工程系電路與系統(tǒng)研究所至今，主要從事電路與系統(tǒng)、電子醫(yī)療、人機交互等方面的研究工作。2003年至今，本科生專業(yè)基礎課程“通信電路”主講教師之一，該課程于2009年、2010年分獲清華大學、北京市和國家精品課稱號。2011年至今，教改課程本科生專業(yè)核心課“電子電路與系統(tǒng)基礎”課程負責人和主講教師，2014年獲清華大學第5屆“清韻燭光我最喜愛的教師”稱號。

第1章緒論1

1.1電路及其功用1

1.2電子系統(tǒng)構成與功能單元電路4

1.3課程內容及課程要求14

1.4習題20

第2章電阻與電源22

2.1基本電量22

2.2系統(tǒng)概念30

2.3端口抽象與網(wǎng)絡33

2.4理想電源和理想電阻41

2.5各種形式的電阻54

2.6各種形式的電源70

2.7習題78

第3章電路基本定律和基本定理85

3.1電路方程列寫的基本方法86

3.2降低方程規(guī)模的電路方程列寫方法93

3.3降低分析復雜度的等效電路法102

3.4單端口線性網(wǎng)絡的等效電路109

3.5對偶關系118

3.6線性受控源121

3.7線性阻性二端口網(wǎng)絡的等效電路134

3.8二端口網(wǎng)絡的連接158

3.9系統(tǒng)傳函163

3.10網(wǎng)絡分類171

3.11典型線性阻性網(wǎng)絡及其應用189

3.12列寫電路方程的例子218

3.13習題223

第4章非線性電阻電路237

4.1數(shù)值法：牛頓拉夫遜迭代法238

4.2分段線性化之單端口非線性電阻：二極管電路246

4.3分段線性化之二端口非線性電阻：反相器和電流鏡267

4.4局部線性化之單端口非線性電阻：負阻放大器324

4.5局部線性化之二端口非線性電阻：晶體管放大器339

4.6解析法：差分對放大器368

4.7741運算放大器內部電路直流分析和交流分析393

4.8習題404

第5章運算放大器422

5.1電壓轉移特性曲線的分段折線化模型423

5.2運放負反饋線性應用430

5.3運放非線性應用452

5.4習題465

第6章電路抽象475

6.1電路抽象原則475

6.2從場到路的抽象482

6.3數(shù)字抽象517

6.4習題523

第7章數(shù)字邏輯電路524

7.1組合邏輯電路525

7.2時序邏輯電路550

7.3習題567

第8章電容和電感576

8.1電容和電感的特性577

8.2時域分析：數(shù)值法和狀態(tài)轉移相圖597

8.3頻域分析：向量法分析619

8.4習題652

第9章一階動態(tài)電路661

9.1一階動態(tài)電路的狀態(tài)方程661

9.2線性時不變一階動態(tài)電路時頻分析662

9.3非線性一階動態(tài)電路之分段線性化分析716

9.4習題738

第10章二階動態(tài)電路751

10.1線性時不變二階動態(tài)電路時域分析753

10.2二階濾波器的時頻分析780

10.3阻抗匹配與變換電路808

10.4二階非線性動態(tài)電路之局部線性化：高頻放大及其穩(wěn)定性分析844

10.5二階非線性動態(tài)電路之準線性化：正弦波振蕩器分析856

10.6二階非線性動態(tài)電路之分段線性化：DCAC，DCDC電路分析905

10.7習題916

附錄A938

參考文獻1028

第1章緒論

1.1電路及其功用

1.1.1電路定義

1.1.2電路功用

1.對電能量進行處理

2.對電信息進行處理

1.2電子系統(tǒng)構成與功能單元電路

1.2.1電子信息系統(tǒng)構成

1.2.2完成遠距離信息傳遞的射頻通信系統(tǒng)例

1.需求分析

2.系統(tǒng)框架

1.2.3基本功能單元電路

1.放大器

2.濾波器

3.調制器和解調器

4.振蕩器

5.模數(shù)轉換器和數(shù)模轉換器

6.存儲器

7.數(shù)字信號處理器

8.整流器

9.穩(wěn)壓器

10.逆變器

11.變壓器

1.3課程內容及課程要求

1.3.1內容安排

1.3.2課程體系和目標要求

1.體系框架

2.目標要求

1.4習題

第2章電阻與電源

2.1基本電量

2.1.1電流

1.帶電粒子運動形成電流

2.電流描述

3.電流參考方向

4.直流和交流

2.1.2電動勢

1.電動勢驅動電荷運動

2.電源提供能量或信號

2.1.3電壓

1.電壓是對電場能量的描述

2.電壓參考方向

3.電位與參考地

4.電壓與電動勢

2.1.4功率

2.2系統(tǒng)概念

2.2.1電路系統(tǒng)

2.2.2系統(tǒng)屬性

1.線性與非線性

2.時變與時不變

3.記憶與無記憶

2.3端口抽象與網(wǎng)絡

2.3.1端口

1.端口條件

2.單端口網(wǎng)絡與多端口網(wǎng)絡

3.端口描述方程形式

2.3.2端口連接

1.串聯(lián)

2.并聯(lián)

3.對接

2.3.3有源網(wǎng)絡與無源網(wǎng)絡

2.4理想電源和理想電阻

2.4.1理想電壓源

1.電路符號

2.源關聯(lián)參考方向與圖解法

3.恒壓源伏安特性曲線

2.4.2理想電流源

1.恒流源電路符號和伏安特性曲線

2.時變與時不變

2.4.3理想線性時不變電阻

1.電阻器件與電阻元件

2.歐姆定律

3.功率與有效值

4.電導

2.4.4線性內阻電源

1.戴維南電壓源

2.諾頓電流源

3.等效電路

4.額定功率：最大功率傳輸匹配

2.5各種形式的電阻

2.5.1短路和開路

1.短路

2.開路

3.電路屬性

2.5.2開關

1.單端口

2.二端口

3.基本應用

2.5.3PN結二極管

1.伏安特性

2.理想整流模型

3.二極管半波整流電路圖解法分析

2.5.4N型和S型負阻二極管

1.N型負阻：0/1狀態(tài)存儲器

2.S型負阻：有記憶的開關

2.5.5晶體管：二端口非線性電阻

1.NMOSFET電路符號及其伏安特性

2.NMOSFET反相電路分析：圖解法和解析法

3.對解的解析：邏輯求非與反相放大

4.其他類型的晶體管

2.5.6等效電阻

2.6各種形式的電源

2.6.1交流發(fā)電機

2.6.2直流電池

1.化學電池

2.太陽能電池

3.線性化內阻抽象

4.電源額定功率

2.6.3傳感器等效信號源

1.光電二極管

2.接收天線

3.信號無失真

2.6.4信號發(fā)生器

2.6.5噪聲源

1.電阻熱噪聲

2.信噪比

2.7習題

第3章電路基本定律和基本定理

3.1電路方程列寫的基本方法

3.1.1元件約束關系方程

3.1.2元件連接關系方程

1.KCL方程

2.KVL方程

3.1.3支路電壓電流法

3.2降低方程規(guī)模的電路方程列寫方法

3.2.1支路電流法

3.2.2回路電流法

3.2.3結點電壓法

3.2.4修正結點電壓法

3.3降低分析復雜度的等效電路法

3.3.1等效電路

1.等效電路的建立方法

2.等效電路的描述方法

3.一些等效電路例

3.3.2替代定理

3.3.3用等效電路簡化電路分析

1.非線性電阻電路中的線性電阻網(wǎng)絡等效與簡化

2.動態(tài)電路中的線性電阻網(wǎng)絡等效與簡化

3.4單端口線性網(wǎng)絡的等效電路

3.4.1電阻串并聯(lián)等效

3.4.2電源串并聯(lián)等效

3.4.3單端口電阻網(wǎng)絡的一般性等效方法

1.加壓求流法/加流求壓法

2.純阻網(wǎng)絡的純阻等效

3.含源線性電阻網(wǎng)絡的戴維南源等效

3.4.4疊加定理

3.4.5戴維南諾頓定理

3.5對偶關系

3.6線性受控源

3.6.1受控源元件的引入

3.6.2理想受控源

1.四種理想受控源

2.受控源抽象的必要性

3.6.3有源與無源

1.有源性來源

2.網(wǎng)絡邊界對有源性的影響

3.6.4含有受控源的線性電阻網(wǎng)絡的戴維南諾頓定理

3.7線性阻性二端口網(wǎng)絡的等效電路

3.7.1戴維南等效：阻抗參量

1.戴維南等效

2.阻抗參量矩陣

3.7.2諾頓等效：導納參量

1.諾頓等效

2.導納參量矩陣

3.病態(tài)網(wǎng)絡

3.7.3戴維南諾頓等效：混合參量

3.7.4諾頓戴維南等效：逆混參量

3.7.5傳輸參量

1.同時加壓加流測試和分別加壓加流測試

2.傳輸參量與本征增益

3.逆?zhèn)鲄⒘?

4.噪聲系數(shù)分析例

3.7.6網(wǎng)絡參量之間的相互轉換

1.轉換表格

2.轉換公式

3.最適參量

3.8二端口網(wǎng)絡的連接

3.8.1串聯(lián)連接：串串連接

3.8.2并聯(lián)連接：并并連接

3.8.3混合連接

1.串并連接

2.并串連接

3.8.4級聯(lián)連接

3.9系統(tǒng)傳函

3.9.1傳遞函數(shù)

3.9.2輸入阻抗和輸出阻抗

3.9.3特征阻抗

3.10網(wǎng)絡分類

3.10.1阻性網(wǎng)絡和動態(tài)網(wǎng)絡

3.10.2線性網(wǎng)絡和非線性網(wǎng)絡

3.10.3互易網(wǎng)絡和非互易網(wǎng)絡

1.特勒根定理

2.互易定理

3.互易網(wǎng)絡和非互易網(wǎng)絡

3.10.4對稱網(wǎng)絡和非對稱網(wǎng)絡

3.10.5有源網(wǎng)絡和無源網(wǎng)絡

1.有源性定義

2.有源二端口網(wǎng)絡

3.功率增益

1)轉換功率增益

2)資用功率增益

3)工作功率增益

4.最大功率增益

5.有源性與功率增益

3.10.6無損網(wǎng)絡和有損網(wǎng)絡

1.無損定義

2.理想環(huán)行器：無損網(wǎng)絡典型例

1)環(huán)行器應用1：反射型負阻放大器

2)環(huán)行器應用2：收發(fā)分離

3.10.7雙向網(wǎng)絡和單向網(wǎng)絡

1.單向與雙向

2.雙向網(wǎng)絡具有阻抗變換功能

3.基本放大器：典型的單向網(wǎng)絡

1)有源性與功率增益

2)基本放大器單向網(wǎng)絡的隔離作用

3)單向化條件

4.弱耦合網(wǎng)絡

3.11典型線性阻性網(wǎng)絡及其應用

3.11.1典型無源網(wǎng)絡之有損網(wǎng)絡

1.分壓分流與合壓合流及其在ADC/DAC中的應用

2.衰減器

3.電橋電路

1)電阻測量應用

2)溫度傳感器例：用電橋檢測外界物理量變化

3.11.2典型無源網(wǎng)絡之無損網(wǎng)絡

1.理想變壓器：理想傳輸與阻抗變換

1)理想傳輸特性

2)阻抗變換功能

3)單雙端信號轉換

2.理想回旋器：對偶變換

3.多端口理想變壓器：信號無損分解與合成

3.11.3典型有源網(wǎng)絡

1.線性放大器

1)放大網(wǎng)絡是有源網(wǎng)絡

2)放大器基本功能

3)實現(xiàn)放大功能的放大器簡單模型

4)基本電壓放大器電路符號及等效電路

2.反饋項的消除：雙向變單向

3.添加反饋項：負反饋放大器

1)負反饋一般原理

2)理想受控源需求下的負反饋網(wǎng)絡連接方式選擇

3)負載效應

4)線性流壓轉換器設計例

3.12列寫電路方程的例子

3.12.1線性網(wǎng)絡簡化后和非線性網(wǎng)絡對接

3.12.2線性電阻網(wǎng)絡簡化后和動態(tài)元件對接

3.13習題

第4章非線性電阻電路

4.1數(shù)值法：牛頓拉夫遜迭代法

4.1.1非線性電阻保護電路例解

4.1.2牛頓拉夫遜迭代法

4.2分段線性化之單端口非線性電阻：二極管電路

4.2.1微分電阻

4.2.2PN結二極管

1.非線性伏安特性

2.分段折線電路模型

3.二極管混頻器

4.二極管整流器

5.二極管門電路

6.二極管ESD保護電路

7.二極管限幅器

4.2.3齊納二極管穩(wěn)壓器

4.3分段線性化之二端口非線性電阻：反相器和電流鏡

4.3.1晶體管分類

1.雙極型和單極型

2.場效應和勢效應

4.3.2MOSFET分段線性化

1.NMOS結構與端口伏安特性

1)場效應結構及其受控機制

2)伏安特性的三個分區(qū)

3)元件約束方程

4)PMOS是NMOS的互補

2.NMOSFET分段線性化電路模型

1)截止區(qū)電路模型

2)歐姆區(qū)電路模型

3)開關模型

4)恒流區(qū)電路模型

5)通過直流偏置使MOSFET工作于恒流區(qū)

6)二極管連接方式：恒流區(qū)

3.MOS電流源

1)二極管提供直流偏置：電流鏡結構

2)電阻分壓電路提供直流偏置

3)穩(wěn)定恒流輸出：電流鏡和負反饋

4)厄利效應影響被忽略不計

4.MOS反相器

1)線性/非線性偏置電阻：圖解法

2)線性/非線性偏置電阻：分段折線法

3)NMOS反相器工作原理

4)CMOS反相器

5)不同電阻偏置比較：有源的負載

6)反相器基本應用：邏輯求非與反相放大

4.3.3BJT分段線性化

1.BJT結構與端口伏安特性

1)BJT結構及其伏安特性分區(qū)特點

2)NPNBJT和NMOSFET伏安特性分區(qū)對應關系

3)NPNBJT有源區(qū)端口描述方程

4)PNPBJT和NPNBJT是互補的

2.NPNBJT分段線性化電路模型

1)截止區(qū)電路模型

2)飽和區(qū)電路模型

3)開關模型

4)有源區(qū)電路模型

3.分壓偏置電路

1)三種典型偏置電路比較

2)靈敏度分析

3)兩種負反饋偏置的靈敏度分析

4.BJT電流源

1)有源區(qū)恒流源等效

2)分壓偏置：串聯(lián)負反饋結構

3)二極管偏置：電流鏡結構

5.BJT反相器

4.4局部線性化之單端口非線性電阻：負阻放大器

4.4.1局部線性化原理

1.泰勒展開線性項

2.交直流分析

3.先直流非線性分析獲得直流工作點

4.再在直流工作點上做交流小信號分析

5.交直流分析不同于疊加定理

4.4.2負阻放大器

1.交直流分析

2.耦合電容和射頻扼流圈

3.直流功率到交流功率的轉換

4.線性度描述：總諧波失真與1dB線性范圍

4.5局部線性化之二端口非線性電阻：晶體管放大器

4.5.1局部線性化原理

1.泰勒展開與交直流分析

2.有源區(qū)晶體管交直流分析電路模型

1)BJT電路模型

2)MOSFET電路模型

3.交直流分析的一般工作流程

4.5.2晶體管放大器

1.CE組態(tài)放大器交直流分析例

2.CE組態(tài)晶體管理想跨導器模型

3.放大器的二端口網(wǎng)絡抽象

4.有源性來源

5.負反饋分析

6.有源負載

7.三種組態(tài)

1)CE組態(tài)：跨導器模型

2)CB組態(tài)：電流緩沖器模型

3)CC組態(tài)：電壓緩沖器模型

4)三種組態(tài)小結

8.典型雙晶體管跨導器

1)cascode結構(CSCG級聯(lián))

2)CCCB雙管組合結構

3)CCCE級聯(lián)結構

4)Darlington復合管

4.6解析法：差分對放大器

4.6.1差分放大的基本概念

1.差模與共模

2.共模抑制

4.6.2差分對管實現(xiàn)的差分跨導放大

1.共模抑制與差模放大的電橋理解

2.共模輸入范圍

3.差?？鐚мD移特性

4.差模輸入范圍

5.尾電流源的作用

1)分離差模和共模

2)提高共模抑制比

6.雙端輸出轉單端輸出

4.6.3非線性轉移特性的線性化處理

1.分段折線化

2.負反饋擴大線性范圍

3.局部線性化

1)交流小信號電路模型

2)差模地

4.6.4差分對乘法器

1.乘法器實現(xiàn)方案：可變增益放大器

2.單差分對乘法器

3.雙差分對乘法器：Gilbert單元

4.模擬乘法器典型應用

1)二倍頻

2)二分頻

3)幅度調制與解調

4)窄帶角度調制與解調

5)變頻器

4.7741運算放大器內部電路直流分析和交流分析

4.7.1直流偏置

1.直流偏置參考源

2.差分輸入級

3.中間放大級

4.輸出緩沖級

5.輸出短路保護

6.靜態(tài)功耗

4.7.2小信號交流分析

1.差分輸入級

2.中間放大級

3.輸出緩沖級

1)A類緩沖器

2)AB類緩沖器

4.7.3二端口電路模型

4.8習題

第5章運算放大器

5.1電壓轉移特性曲線的分段折線化模型

5.1.1運放二端口網(wǎng)絡封裝與外端口特性

5.1.2分段折線電路模型

5.1.3線性區(qū)電壓放大器模型

5.1.4理想運放模型

1.線性區(qū)：虛短和虛斷

2.飽和區(qū)：比較器

5.2運放負反饋線性應用

5.2.1負反饋連接

1.負反饋確保運放直流工作點可位于線性區(qū)

2.負反饋判定

3.深度負反饋

4.負反饋好處

5.2.2負反饋應用

1.理想受控源

1)電壓放大器例

2)電壓緩沖器例

3)流壓轉換例：光傳感器

4)信號相加例：調音器

5)數(shù)模轉換例

2.差模放大與共模抑制

3.多運放負反饋應用

5.3運放非線性應用

5.3.1負反饋結構

1.對數(shù)運算

2.限幅電路

3.半波信號產(chǎn)生電路

4.PSK調制電路

5.3.2開環(huán)結構：比較器

1.FlashADC例

2.PWM調制例

5.3.3正反饋結構

1.施密特觸發(fā)器：滯回比較器

2.等效負阻

5.4習題

第6章電路抽象

6.1電路抽象原則

6.1.1抽象概念

6.1.2電路抽象

1.端口抽象

2.分層抽象

3.電路抽象三原則

1)離散化原則

2)極致化原則

3)限定性原則

6.1.3電路分析中的抽象例

1.等效電路法

2.分段折線法

3.局部線性化

6.2從場到路的抽象

6.2.1Maxwell方程與Kirchhoff定律

1.Maxwell方程

1)高斯定律

2)磁高斯定律

3)全電流安培定律

4)法拉第電磁感應定律

2.Kirchhoff定律

1)基爾霍夫電壓定律

2)基爾霍夫電流定律

6.2.2對電場與磁場的空間離散化抽象：電壓與電流

1.電場離散化抽象為電壓

2.磁場離散化抽象為電流

3.場到路抽象的限定性條件

6.2.3靜場電阻電路抽象

1. 安培定律離散化為基爾霍夫電流定律

2.法拉第電磁感應定律離散化為基爾霍夫電壓定律

3.傳導電流：電阻元件抽象

1)金屬導線：線性電阻例

2)PN結二極管：非線性電阻例

4.場源激勵：電源元件的抽象

5.電阻電路抽象

6.2.4非靜場動態(tài)電路抽象

1.位移電流支路納入KCL方程：電容元件抽象

1)電荷守恒與KCL方程

2)單端口電容：平板電容例

3)多端口電容

2.感生電動勢支路納入KVL方程：電感元件抽象

1)能量守恒與KVL方程

2)單端口電感：繞線磁芯電感例

3)多端口電感

3.動態(tài)電路抽象

6.2.5多端口網(wǎng)絡與受控源抽象

1.單端口元件抽象

2.二端口線性元件描述

1)二端口線性電阻

2)二端口線性電導

3)二端口線性電容

4)二端口線性電感

3.多端口網(wǎng)絡描述與受控源抽象

1)互易二端口網(wǎng)絡

2)非互易二端口網(wǎng)絡

3)晶體管：非互易二端口網(wǎng)絡例

6.2.6開關抽象

6.2.7短接線與傳輸線抽象

6.2.8從場到路的抽象

1.從麥克斯韋方程到電路基本定律

2.電路器件的寄生效應

6.3數(shù)字抽象

6.3.1數(shù)字化的必要性

6.3.2電壓狀態(tài)離散化

6.3.3邏輯電平的傳遞

6.3.4邏輯電平的映射

6.3.5反相器的噪聲容限

6.3.6數(shù)字和模擬

6.4習題

第7章數(shù)字邏輯電路

7.1組合邏輯電路

7.1.1與或非邏輯運算

7.1.2邏輯運算的真值表

7.1.3邏輯運算的基本規(guī)則

7.1.4用卡諾圖進行邏輯表達式化簡

7.1.5邏輯運算的開關實現(xiàn)方案

1.二端口開關

2.開關串聯(lián)與運算

3.開關并聯(lián)或運算

4.開關旁路非運算

7.1.6CMOS門電路

1.非門

2.與非門

3.或非門

4.標準CMOS門電路基本結構

7.1.7CMOS門電路設計例：加法器

1.加法器結構設計

2.一位全加器設計

3.一位全加器的一種晶體管級電路設計方案

7.1.8奇偶校驗例：異或與同或

7.1.9CMOS傳輸開關

7.1.10多路選擇器

7.2時序邏輯電路

7.2.1狀態(tài)記憶

1.無穩(wěn)

2.單穩(wěn)

3.雙穩(wěn)

7.2.2SR鎖存器

7.2.3D鎖存器

7.2.4D觸發(fā)器

7.2.5時序邏輯電路設計例：計數(shù)器

7.2.6存儲器

1.寄存器

2.RAM陣列結構

3.SRAM

4.DRAM

5.NVM

6.半導體存儲器對比

7.2.7數(shù)字系統(tǒng)綜合

7.3習題

第8章電容和電感

8.1電容和電感的特性

8.1.1單端口電容和電感

1.定義

1)電容定義

2)電感定義

2.平板電容和磁環(huán)電感例

1)平板電容例

2)磁環(huán)電感例

3.電容、電感的三個基本特性

1)記憶性

2)連續(xù)性

3)無損性

4)基于器件特性的元件分類說明

4.電容、電感的基本用途

8.1.2二端口電感和電容

1.互感變壓器

2.同名端

3.儲能關系

4.理想變壓器抽象

5.等效電路

6.二端口電容

8.1.3純容和純感網(wǎng)絡的化簡

1.串并聯(lián)分析

2.加流求壓或加壓求流

8.1.4非線性和時變

8.2時域分析：數(shù)值法和狀態(tài)轉移相圖

8.2.1動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)方程的一般形式

8.2.2狀態(tài)方程的數(shù)值解法

1.前向歐拉法

2.后向歐拉法

1)后向歐拉法的電阻電路理解

2)負阻型LC正弦波振蕩器時域仿真例

8.2.3相圖

1.二階動態(tài)系統(tǒng)

2.一階動態(tài)系統(tǒng)

3.高階動態(tài)系統(tǒng)

8.3頻域分析：向量法分析

8.3.1向量表述

1.時域微分在向量域是乘jω運算

2.向量域的電容和電感

3.向量域電路定律和定理及其應用

1)單端口網(wǎng)絡的阻抗與導納

2)分壓例

3)電橋例

4)戴維南等效分析例

4.功率

1)瞬時功率

2)平均功率

3)視在功率

4)復功率

5)品質因數(shù)

5.最大功率傳輸匹配

8.3.2二端口網(wǎng)絡分析

1.有源無源、有損無損

2.傳遞函數(shù)

3.頻率特性伯特圖

4.晶體管小信號放大器頻率特性

8.4習題

第9章一階動態(tài)電路

9.1一階動態(tài)電路的狀態(tài)方程

9.2線性時不變一階動態(tài)電路時頻分析

9.2.1時域積分法

1.零輸入響應

2.零狀態(tài)響應

3.全響應

9.2.2三要素法

1.直流激勵例

2.正弦激勵例

3.方波激勵例

9.2.3沖激響應和階躍響應

1.階躍信號的電路抽象

2.沖激信號的電路抽象

3.沖激函數(shù)構造及其性質

4.初始狀態(tài)的源等效

5.沖激響應和階躍響應

6.沖激抽象是對能量快速釋放的數(shù)學抽象

9.2.4一階濾波器的時頻分析

1.系統(tǒng)傳遞函數(shù)

2.一階低通

1)頻率特性

2)沖激響應與階躍響應

3.一階高通

1)沖激響應和階躍響應

2)頻率特性

4.一階全通

1)頻率特性

2)階躍響應

9.2.5應用分析

1.晶體管寄生電容的影響

2.一階RC有源電路

3.示波器探頭補償

4.開關電容：電荷再分配

1)電荷再分配：電荷守恒

2)開關電容放大器

3)開關電容積分器

9.3非線性一階動態(tài)電路之分段線性化分析

9.3.1狀態(tài)轉移時間

1.恒流線性充電

2.恒壓源通過電阻對電容充電

9.3.2分段線性化

1.二極管兩段折線：半波整流與倍壓整流

2.非線性負阻三段折線：無記憶與有記憶的雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無穩(wěn)

3.平均電流法：數(shù)字非門延時分析

4.張弛振蕩器

1)負阻型張弛振蕩

2)帶負反饋的施密特觸發(fā)器

3)數(shù)字非門多諧振蕩

4)三角波產(chǎn)生原理

5)鋸齒波產(chǎn)生原理

9.4習題

第10章二階動態(tài)電路

10.1線性時不變二階動態(tài)電路時域分析

10.1.1電路方程的列寫

1.狀態(tài)方程列寫

2.微分方程列寫

3.系統(tǒng)參量：自由振蕩頻率，阻尼系數(shù)，特征阻抗

10.1.2時域積分法求解(狀態(tài)變量法)

1.對數(shù)值解結果的直觀理解

2.時域積分法給出的解析解

10.1.3觀察法

1.特征函數(shù)待定系數(shù)法

2.五要素法

10.2二階濾波器的時頻分析

10.2.1二階低通系統(tǒng)

1.頻域特性

2.時域特性

10.2.2二階高通系統(tǒng)

1.頻域特性

2.時域特性

10.2.3二階帶通系統(tǒng)

1.時頻特性

2.諧振

10.2.4二階帶阻系統(tǒng)

1.頻率特性

2.時頻對應

10.2.5二階全通系統(tǒng)

10.3阻抗匹配與變換電路

10.3.1最大功率傳輸匹配

1.共軛匹配

2.純阻特征阻抗情況下的雙端匹配

3.共軛匹配阻抗

4.絕對穩(wěn)定

5.雙共軛匹配與最大功率增益

10.3.2阻抗匹配電路

1.變壓器阻抗匹配網(wǎng)絡

1)簡單匹配網(wǎng)絡

2)互感耦合雙并聯(lián)諧振匹配網(wǎng)絡設計

3)互容耦合雙并聯(lián)諧振匹配網(wǎng)絡設計

2.LC阻抗匹配網(wǎng)絡

1)用電壓諧振或電流諧振實現(xiàn)阻抗變換

2)用共軛匹配獲得阻抗匹配網(wǎng)絡設計

3)用特征阻抗實現(xiàn)阻抗匹配網(wǎng)絡設計

10.3.3阻抗變換原理

1.基本原理：雙向網(wǎng)絡的阻抗變換功能

2.串并轉換

3.部分接入

10.4二階非線性動態(tài)電路之局部線性化：高頻放大及其穩(wěn)定性分析

10.4.1晶體管小信號高頻電路模型

10.4.2晶體管核心模型的穩(wěn)定性分析

10.4.3晶體管小信號高頻電路模型的有源性分析

1.Mason單向功率增益

2.最高振蕩頻率fmax

3.特征頻率fT

4.穩(wěn)定性分析

10.5二階非線性動態(tài)電路之準線性化：正弦波振蕩器分析

10.5.1負阻振蕩原理

1.RLC串聯(lián)諧振中的能量轉換

2.S型負阻和N型負阻

3.準線性負阻：描述函數(shù)法

4.振蕩條件

5.一個負阻型LC正弦波振蕩器分析例

6.正弦振蕩與張弛振蕩

10.5.2正反饋振蕩原理

1.基本原理：振蕩條件

2.文氏電橋振蕩器

3.RC移相振蕩器

4.互感耦合LC振蕩器

5.考畢茲振蕩器

6.LC正弦波振蕩器中正反饋的負阻等效

7.三點式LC正弦波振蕩器

8.克拉潑振蕩器

10.5.3負反饋穩(wěn)定性分析

1.負反饋放大器如何變成了正反饋振蕩器

2.確保負反饋放大器良好性能的相位裕度取值

3.741運放中的MILLER補償

10.6二階非線性動態(tài)電路之分段線性化：DCAC，DCDC電路分析

10.6.1C類放大器

10.6.2DCAC轉換：逆變器

10.6.3DCDC轉換

1.降壓型轉換器

2.升壓型轉換器

3.升降型轉換器

10.7習題

本課程是對原“電路原理”“模擬電路”“通信電路”和“數(shù)字電路”等課程重構形成的新電路原理課程，體系架構為一條主干四個分支。電路抽象為主干，包括端口或支路抽象下的電路基本定律、定理，電路方程列寫方法和電路基本分析方法，開關抽象、數(shù)字邏輯、CMOS門電路，有源、無源等。四個分支為線性電阻電路，包括電阻分壓、電橋、衰減電路，理想變壓、回旋、環(huán)行器，理想受控源、負阻、負反饋放大器，噪聲、阻抗、傳輸?shù)?；非線性電阻電路，包括二極管、晶體管，反相器、電流鏡、差分對、乘法器，CE、CB、CC組態(tài)和cascode結構，運放電路及其正負反饋應用，ADC、DAC，非線性失真，線性化處理方法等；一階動態(tài)電路，包括一階RC、RL濾波器時頻分析，半波整流器、張弛振蕩器，開關電容，延時、帶寬等；二階動態(tài)電路，包括二階RLC濾波器時頻分析，阻抗匹配與變換電路，高頻放大器，正弦波振蕩器，DC-AC，DC-DC，諧振、匹配等。

本書是與《通信電路與系統(tǒng)》理論課程配套的實驗課教程。全書共編排15個實驗，包括正弦波振蕩、調幅與檢波、集成混頻、相位鑒頻、鎖相環(huán)路、變容二極管調頻等。書中還簡單介紹了實驗必備知識、測量誤差和實驗數(shù)據(jù)處理的基本概念，以及實驗常用電子儀器的工作原理、性能特點和使用方法，并附有常用電子元器件的型號和性能參數(shù)。

本書對相應課程原有配套實驗教材中各項基礎實驗內容做了必要補充與適當更新；對新編人的系統(tǒng)綜合應用實驗，給出了較完整的設計思路和具體建議。

本書可作為高等院校電子信息類專業(yè)本科生的實驗課教材，也可供從事電子線路設計和研制的工程技術人員參考。

基本信息

作 者： 張建強，等 編

出 版 社： 西安電子科技大學出版社

ISBN： 9787560624815

出版時間： 2010-12-01

版　次： 1

頁　數(shù)： 327

裝　幀： 平裝

開　本： 16開

所屬分類： 圖書>科技>電子與通信

內容簡介

《電子制作基礎》以電子設計制作流程為主線，從元器件的選用方法、常用儀器儀表及工具的使用、電路的計算機仿真、印刷電路板的設計與制作、電路的組裝與調試等方面，通過以圖代文的編寫形式，讓初學者從實踐的角度掌握電子作品的設計、制作、調試全過程。

《電子制作基礎》內容充實，注重制作方法和經(jīng)驗，以大量實例照片為讀者直觀、真實、生動地展現(xiàn)了電子制作的過程，使熱愛電子制作的初學者一看就懂，一看就會，極大地提高了電子制作的興趣。

《電子制作基礎》可作為廣大愛好電子制作的初學者的入門指導書，也可作為高等院校（高職高專院校）計算機、電子、控制及信息等相關專業(yè)的在校大學生科技創(chuàng)新、第二課堂活動培訓用書或參考書。2100433B

數(shù)字邏輯設計課程編寫的教材。書稿經(jīng)兵器工業(yè)總公司電子技術專業(yè)指導委員會復查，兵工教材編審室審定定稿。

隨著半導體集成技術的迅速發(fā)展，已經(jīng)生產(chǎn)出快速、可靠、價格適當?shù)臄?shù)字/模擬和模擬/數(shù)字集成轉換器，以及各種集成規(guī)模（SSl、MSl、LSI）的其它數(shù)字電路，很多過去只能靠模擬方法解決的問題，今天可以用數(shù)字概念和方法來實現(xiàn)。當前數(shù)字概念和方法以及微處理器幾乎滲透到所有領域，并將繼續(xù)發(fā)展下去。

微處理器和系統(tǒng)級大規(guī)模數(shù)字集成電路的出現(xiàn)，并不意味著可以取消基本邏輯設計方法，而只需要強調邏輯設計的接口設計。事實上，根據(jù)數(shù)字集成電路的現(xiàn)狀和新的進展，為適應新的需要，應讓學生從基本邏輯設計開始，進而實現(xiàn)接口設計。因此，邏輯設計者當前和今后的任務是通過邏輯和接口設計，將各種規(guī)模的邏輯器件和部件連接起來，構成預定的數(shù)字系統(tǒng)。本教村首先解決基本邏輯分析和設計方法，進而闡明通過邏輯和接口設計實現(xiàn)小型數(shù)字系統(tǒng)的設計方法。此外，本教材也為通過微程序設計實現(xiàn)更復雜的數(shù)字系統(tǒng)——微處理器、單片機和微型計算機，打下硬件基礎。2100433B