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《运算放大器权威指南》适合从事电路设计的工程技术人员,也可供高校相关专业师生参考。书中每一章内容都是相对独立的,除了介绍大量的电路实例,还包括了诸多珍贵的使用技巧。任何从事电子电路设计的工程技术人员都会从中受益匪浅。

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图书封面年经验结晶,从运算放大器的历史入手,重点介绍运算放大器近些年的研发成果、新出现的设计工具和技术,旨在帮助设计者快速掌握好的设计方法,为具体的工作选择最佳的放大器。

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运算放大器在现代电子设计中扮演着至关重要的角色,发展至今,已经进入RF设计领域,回归到了全差分结构,也开启了在差分信号链接口中的新应用领域。如何得心应手地应用运算放大器,快速、准确地设计满足需求的电路系统,是工程师们必须认真面对的问题。《运算放大器权威指南》出自全球领先的半导体公司TI的多名技术专家之手,体现了TI公司多年运算放大器设计与制造的经验。作者将运算放大器作为一个整体元件,叙述电路级的计算,重在帮助设计者快速找到理想的设计方法,选择最佳的放大器。

运算放大器权威指南_《运算放大器权威指南》 -作者简介

科特尔,资深电子工程师,具有20余年工作经验,主要从事RF、模拟和数字电路设计,他发表了大量的技术文章,将自己的从业经验与所有人分享,并为此专门开设了博客。

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“与其他介绍运算放大器理论的书不同,本书的分析讲解都是建立在实际的运算放大器及其应用基础上的,并且不局限于特定型号产品,适用于所有运算放大器集成电路。”
――EDACafe.com

运算放大器权威指南_《运算放大器权威指南》 -目录

第1章运放在电子技术中的位置1
1.1问题的提出1
1.2解决的办法1
1.3运放的诞生2
1.4真空管时代2
1.5晶体管时代3
1.6IC时代3
参考文献4

第2章电路理论回顾5
2.1引言5
2.2物理定理5
2.3分压器规则6
2.4分流器规则7
2.5戴维宁定理8
2.6叠加定理10
2.7饱和晶体管电路的计算11
2.8晶体管放大器12

第3章理想运放方程的导出14
3.1理想运放的假设14
3.2同相运放15
3.3反相运放16
3.4加法器17
3.5差分放大器17
3.6复杂反馈网络19
3.7视频放大器20
3.8电容21
3.9为什么理想运放会摧毁已知宇宙22
3.10小结23

第4章单电源运放设计技术24
4.1单电源与双电源24
4.2电路分析26
4.3联立方程组30
4.3.1范例1:VOUT=mVIN+b31
4.3.2范例2:VOUT=+mVIN-b34
4.3.3范例3:VOUT=-mVIN+b36
4.3.4范例4:VOUT=-mVIN-b39
4.4小结41

第5章四个范例以外的电路43
5.1应用的延伸43
5.2零偏移的同相衰减器43
5.3正偏移的同相衰减器44
5.4负偏移的同相衰减器44
5.5零偏移的反相衰减器44
5.6正偏移的反相衰减器45
5.7负偏移的反相衰减器45
5.8小结45

第6章反馈与稳定性理论46
6.1为什么要研究反馈理论46
6.2框图数学与操作46
6.3反馈方程与稳定性50
6.4反馈电路的伯德分析法51
6.5环路增益曲线是理解稳定性的关键56
6.6二次方程和振铃与过冲的预测58
参考文献59

第7章非理想运放方程的导出60
7.1引言60
7.2典范方程的回顾61
7.3同相运放63
7.4反相运放64
7.5差分运放65

第8章电压反馈运放的补偿67
8.1引言67
8.2内部补偿68
8.3外部补偿、稳定性与电路性能72
8.4主极点补偿73
8.5增益补偿75
8.6超前补偿76
8.7把补偿衰减器用于运放79
8.8超前滞后补偿81
8.9各种补偿方法的比较83
8.10小结84

第9章电流反馈运放的分析85
9.1引言85
9.2CFA模型85
9.3稳定性方程的导出86
9.4同相CFA87
9.5反相CFA88
9.6稳定性分析89
9.7反馈电阻的选择91
9.8稳定性与输入电容93
9.9稳定性与反馈电容94
9.10CF与CG的补偿95
9.11小结96

第10章电压与电流反馈运放的比较97
10.1引言97
10.2精度97
10.3带宽98
10.4稳定性101
10.5阻抗102
10.6方程的比较103

第11章全差分运放105
11.1引言105
11.2全差分是什么意思105
11.3单端运放的环路闭合105
11.4全差分放大级106
11.5单端到差分的转换107
11.6输入信号的端接108
11.7一个新功能109
11.8VOCM输入是什么意思109
11.9测量111
11.10滤波器电路111
11.10.1单极点滤波器112
11.10.2双极点滤波器113
11.10.3多路反馈滤波器113
11.10.4双二阶滤波器115

第12章运放的噪声理论与应用116
12.1引言116
12.2特征化116
12.2.1均方根与峰到峰噪声116
12.2.2本底噪声116
12.2.3信号噪声比117
12.2.4多个噪声源117
12.2.5噪声的单位118
12.3噪声的类型118
12.3.1散弹噪声119
12.3.2热噪声120
12.3.3闪变噪声122
12.3.4突发噪声122
12.3.5雪崩噪声122
12.4噪声的颜色123
12.4.1白噪声123
12.4.2粉噪声124
12.4.3红棕噪声124
12.5运放的噪声125
12.5.1噪声的转角频率和总噪声125
12.5.2转角频率125
12.5.3运放电路的噪声模型126
12.5.4反相运放电路的噪声127
12.5.5同相运放电路的噪声128
12.5.6差分运放电路的噪声模型129
12.5.7小结129
12.6把所有因素加在一起129
参考文献133

第13章运放参数134
13.1引言134
13.2输入失调电流的温度系数αIIO136
13.3输入失调电压的温度系数αVIO或αVIO136
13.4差分增益误差AD136
13.5增益裕度参数Am136
13.6开环电压增益参数AOL137
13.7大信号电压放大倍数条件AV137
13.8差分大信号电压放大参数AVD137
13.9单位增益带宽参数B1138
13.10最大输出摆幅带宽参数BOM138
13.11带宽参数BW138
13.12输入电容参数CI138
13.13共模输入电容参数Cic或Ci(c)139
13.14差分输入电容参数Cid139
13.15负载电容条件CL139
13.16电源电压灵敏度ΔVDD±(或CC±)/ΔVIO或kSVS139
13.17共模抑制比参数CMRR或kCMR140
13.18频率条件f140
13.19运放的增益带宽积参数GBW140
13.20电源电流(关断)参数ICC-(SHDN)或IDD-(SHDN)141
13.21电源电流参数ICC或IDD141
13.22输入电流范围参数II141
13.23输入偏置电流参数IIB141
13.24输入失调电流参数IIO142
13.25输入噪声电流参数In142
13.26输出电流参数IO142
13.27低电平输出电流条件IOL142
13.28短路输出电流参数IOS或ISC142
13.29电源抑制比参数kSVR143
13.30功耗参数PD143
13.31电源抑制比参数PSRR143
13.32结至周围环境的热阻参数θJA143
13.33结至外壳的热阻参数θJC145
13.34输入电阻参数ri145
13.35差分输入电阻参数rid或ri(d)146
13.36负载电阻条件RL146
13.37调零电阻条件Rnull146
13.38输出电阻参数ro146
13.39信号源条件RS146
13.40开环跨阻参数Rt146
13.41运放的摆速参数SR147
13.42自由空气工作温度条件TA147
13.43关断时间(关断)参数tDIS或t(off)148
13.44接通时间(关断)参数tEN148
13.45下降时间参数tf148
13.46总谐波失真参数THD149
13.47总谐波失真与噪声参数THD+N149
13.48最高结温参数Tj151
13.49上升时间参数tr151
13.50稳定时间参数ts151
13.51存储温度参数TS或Tstg152
13.52电源电压条件VCC或VDD152
13.53输入电压范围条件或参数VI152
13.54共模输入电压条件VIC152
13.55共模输入电压范围参数VICR152
13.56差分输入电压参数VID153
13.57差分输入电压范围参数VDIR153
13.58接通电压(关断)参数VIH-SHDN或V(ON)153
13.59关断电压(关断)参数VIL-SHDN或V(OFF)153
13.60输入电压条件VIN153
13.61输入失调电压参数VIO或VOS154
13.62等效输入噪声电压参数Vn155
13.63宽带噪声参数VN(PP)155
13.64高电平输出电压条件或参数VOH155
13.65低电平输出电压条件或参数VOL156
13.66最大峰到峰输出电压摆幅参数VOM±156
13.67峰到峰输出电压摆幅条件或参数VO(PP)157
13.68阶跃电压峰到峰条件V(STEP)PP157
13.69串扰参数XT157
13.70输出阻抗参数Zo157
13.71开环跨阻抗参数Zt158
13.72差分相位误差参数ΦD158
13.73相位裕度参数Φm158
13.740.1dB平坦度带宽158
13.7560s壳温159
13.76连续总功耗参数159
13.77短路电流持续时间参数159
13.78输入失调电压长期漂移参数159
13.7910s或60s引脚温度159

第14章测量:传感器与模数转换器的连接160
14.1引言160
14.2传感器类型164
14.3设计方法167
14.4系统指标的审阅168
14.5基准电压的特征化169
14.6传感器的特征化169
14.7ADC的特征化171
14.8运放的选择171
14.9放大器电路的设计172
14.10测试178
14.11小结178
参考文献178

第15章运放与模数转换器的连接179
15.1引言179
15.2系统信息179
15.3电源信息180
15.4输入信号的特性180
15.5模数转换器的特性181
15.6运算放大器的特性182
15.7结构的确定183

第16章无线通信:IF采样信号的调整187
16.1引言187
16.2无线系统187
16.3ADC与DAC的选择191
16.4影响运放选择的因素194
16.5抗混叠滤波器195
16.6通信DAC的重构滤波器196
16.7用于ADC和DAC的外部VREF电路198
16.8高速模拟输入驱动电路201
参考文献204

第17章运放用于RF设计205
17.1引言205
17.2优点205
17.3缺点205
17.4电压反馈还是电流反馈206
17.5传统RF放大器的回顾206
17.6放大器增益的回顾209
17.7散射参数210
17.7.1输入和输出VSWRS11和S22210
17.7.2反射损耗211
17.7.3正向传输S21212
17.7.4反向传输S12213
17.8相位线性度214
17.9频率响应的峰值调节214
17.10-1dB压缩点215
17.11双音与三次交调相交点216
17.12噪声指数217
17.13小结218

第18章DAC与负载的连接219
18.1引言219
18.2负载特性219
18.2.1DC负载219
18.2.2AC负载219
18.3理解DAC与它的指标219
18.3.1DAC的类型及其结构特点220
18.3.2电阻阶梯DAC220
18.3.3权电阻DAC220
18.3.4R/2RDAC221
18.3.5Σ-ΔDAC223
18.4DAC的误差预算224
18.4.1精度与分辨率224
18.4.2DC应用的误差预算224
18.4.3AC应用的误差预算225
18.4.4RF应用中的误差预算226
18.5DAC的误差与参数227
18.5.1DC误差与参数227
18.5.2AC误差与参数230
18.6DAC电容的补偿232
18.7增加运放缓冲放大器的电流和电压233
18.7.1电流提升器234
18.7.2电压提升器234
18.7.3功率提升器236
18.7.4单电源操作与DC失调236

第19章正弦波振荡器238
19.1什么是正弦波振荡器238
19.2振荡的条件238
19.3振荡器中的相移239
19.4振荡器的增益240
19.5有源元件(运放)对振荡器的影响241
19.6振荡器工作(电路)的分析243
19.7正弦波振荡器电路244
19.7.1文氏电桥振荡器244
19.7.2相移振荡器(单级放大器)249
19.7.3相移振荡器(带缓冲的)250
19.7.4布巴振荡器251
19.7.5正交振荡器253
19.8小结254
参考文献254

第20章有源滤波器设计技术256
20.1引言256
20.2低通滤波器基础257
20.2.1巴特沃斯低通滤波器260
20.2.2切比雪夫低通滤波器260
20.2.3贝塞尔低通滤波器261
20.2.4品质因子Q263
20.2.5小结264
20.3低通滤波器的设计264
20.3.1一阶低通滤波器264
20.3.2二阶低通滤波器266
20.3.3更高阶的低通滤波器270
20.4高通滤波器的设计272
20.4.1一阶高通滤波器273
20.4.2二阶高通滤波器275
20.4.3更高阶的高通滤波器277
20.5带通滤波器的设计277
20.5.1二阶带通滤波器278
20.5.2四阶带通滤波器(参差调谐)281
20.6带阻滤波器的设计285
20.6.1有源双T滤波器286
20.6.2有源Wien-Robinson滤波器287
20.7全通滤波器的设计289
20.7.1一阶全通滤波器290
20.7.2二阶全通滤波器291
20.7.3更高阶的全通滤波器292
20.8实际的设计提示293
20.8.1滤波器电路的偏置293
20.8.2电容的选择296
20.8.3元件值298
20.8.4运放的选择298
20.9滤波器系数表299
参考文献306

第21章初学者实用滤波器的快速设计307
21.1引言307
21.2选取响应曲线307
21.3低通滤波器309
21.4高通滤波器310
21.5窄(单频)带通滤波器310
21.6宽带通滤波器313
21.7点阻(单频抑制)滤波器313
21.8带阻滤波器315
21.9滤波器特性小结316

第22章高速滤波器设计317
22.1引言317
22.2高速低通滤波器317
22.3高速高通滤波器317
22.4高速带通滤波器317
22.4.1Deliyannis结构的改进318
22.4.2改进型Deliyannis与MFB的比较320
22.4.3实验室结果322
22.5高速点阻滤波器324
22.5.1仿真324
22.5.2实验室结果327
22.5.31MHz的结果327
22.5.4100kHz的结果328
22.5.510kHz的结果329
22.6小结331

第23章电路板布图技术332
23.1一般考虑332
23.1.1PCB是运放设计中的一个元件332
23.1.2初样、初样、初样332
23.1.3噪声源333
23.2PCB的机械构造333
23.2.1材料:为应用选择正确的材料333
23.2.2多少层最好334
23.2.3印制板的层序:铜箔层的次序336
23.3接地336
23.3.1最重要的规则:地线分离336
23.3.2其他接地规则337
23.3.3一个良好的布图举例339
23.3.4一个明显的例外339
23.4无源元件的频率特性340
23.4.1电阻340
23.4.2电容340
23.4.3电感341
23.4.4未曾想到的PCB无源元件342
23.5去耦347
23.5.1数字电路:模拟电路的一大问题347
23.5.2选择正确的电容348
23.5.3IC的去耦349
23.5.4电路板的去耦350
23.6输入端和输出端的隔离350
23.7封装350
23.7.1插孔的考虑352
23.7.2表面贴装353
23.7.3未用部分的连接353
23.8小结353
23.8.1一般的要点354
23.8.2电路板结构354
23.8.3元件354
23.8.4布线354
23.8.5旁路354
参考文献355

第24章低压运放电路的设计356
24.1引言356
24.2动态范围357
24.3信噪比359
24.4输入共模范围360
24.5输出电压摆幅364
24.6断电和低电流吸取365
24.7单电源电路设计366
24.8传感器与ADC之间的模拟接口366
24.9DAC与执行器之间的模拟接口368
24.10运放的比较372
24.11小结373

第25章常见的使用错误375
25.1引言375
25.2工作在单位(或规定)增益以下的运放375
25.3运放用做比较器376
25.3.1比较器378
25.3.2运放378
25.4未用运放的不恰当端接379
25.5DC增益380
25.6电流源381
25.7电流反馈放大器:反馈电阻的短接381
25.8电流反馈放大器:反馈环路中的电容382
25.9全差分放大器:不正确的单端端接383
25.10全差分放大器:不正确的DC工作点384
25.11全差分放大器:不正确的共模范围385
25.12头号设计错误386

附录A单电源电路集388
A.1引言388
A.2测量放大器388
A.3简化的测量放大器389
A.4T型网络用于反馈环路390
A.5反相积分器390
A.6带有输入电流补偿的反相积分器391
A.7带有漂移补偿的反相积分器392
A.8带有机械复位的反相积分器392
A.9带有电子复位的反相积分器393
A.10带有电阻复位的反相积分器394
A.11带有反相缓冲器的同相积分器395
A.12同相积分器的近似电路395
A.13双积分器396
A.14差值积分器396
A.15AC积分器397
A.16增强型积分器397
A.17反相微分器398
A.18带有噪声滤波器的反相微分器398
A.19增强型微分器399
A.20基本文氏电桥振荡器399
A.21带有非线性反馈的文氏电桥振荡器400
A.22带有AGC的文氏电桥振荡器401
A.23正交振荡器402
A.24经典相移振荡器402
A.25带缓冲的相移振荡器403
A.26布巴振荡器404
A.27三角波振荡器405
A.28衰减器405
A.29仿真电感407
A.30双T单运放带通和点阻滤波器408
A.31恒电流发生器410
A.32反相电压基准源411
A.33功率提升器411
A.34绝对值电路412
A.35峰值跟随器413
A.36精密整流器413
A.37AC至DC变换器413
A.38全波整流器414
A.39音调控制415
A.40曲线拟合滤波器415
参考文献418

附录B差分放大器的端接419
B.1引言419
B.2差分放大器的端接420
B.3反相端的计算422
B.4同相端的计算422
B.5差分输出424
B.6对结果进行测试424

  

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