本書全面講解了現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)中的基本技術(shù)。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者可以對模擬電路、數(shù)字電路及分立元件與集成電路技術(shù)有深入的理解。盡管大多數(shù)讀者可能不會從事集成電路設(shè)計(jì)的相關(guān)工作，但對于集成電路結(jié)構(gòu)的深入理解，有助于讀者從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度加深認(rèn)識，從而消除系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的隱患，增強(qiáng)集成電路的可靠性。

數(shù)字電路是電路設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，但許多關(guān)于電子學(xué)的入門書僅將這部分內(nèi)容列為補(bǔ)充知識，本書對數(shù)字電路和模擬電路的內(nèi)容做了均衡的介紹。本書的創(chuàng)作完成得益于作者在精密數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域多年的豐富工作經(jīng)歷以及多年的教學(xué)總結(jié)。書中涉及內(nèi)容廣泛，讀者可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)容用于兩個(gè)學(xué)期或者連續(xù)三個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)。

本書說明

本書第5版對書中內(nèi)容進(jìn)行了更新，強(qiáng)化和改進(jìn)了一些概念的講解，更利于讀者學(xué)習(xí)和掌握。

第2章強(qiáng)化了速度飽和的概念。第4章增加Rabaey和Chandrakasan的統(tǒng)一MOS模型的方式。本書第二部分和第三部分多次給出速度限制對數(shù)字電路和模擬電路的影響分析。

第7章在CMOS邏輯電路設(shè)計(jì)中介紹了觸發(fā)器和鎖存器等基本邏輯電路。近年來，閃存技術(shù)發(fā)展迅速，第8章重點(diǎn)補(bǔ)充了與閃存相關(guān)的存儲技術(shù)、主要電路及存在的問題等內(nèi)容。當(dāng)前，TTL電路已經(jīng)被逐步取代，因此在第9章中相應(yīng)減少了對該電路的介紹，增加了對正射極耦合邏輯電平（PECL）電路的簡短討論。

同時(shí)，在本書第三部分討論了速度飽和狀態(tài)下的偏置、失真及由此引起的一些新問題。第15章新增了達(dá)林頓對的相關(guān)內(nèi)容。第16章改進(jìn)了偏移電壓計(jì)算的方法，修正了帶隙材料的基準(zhǔn)。第17章對FET中柵極電阻的討論則映射了在BJT中對基極電阻的討論，同時(shí)增加了對互補(bǔ)射極跟隨器頻率響應(yīng)的擴(kuò)展討論，也增加了FET頻率相關(guān)的電流增益影響的討論，包括其對源極跟隨器配置的輸入和輸出阻抗的影響。最后，更新了經(jīng)典和普適的JONES混頻器討論方法。第18章用實(shí)例講解了新的偏移電壓計(jì)算方法，同時(shí)增加了對MOS運(yùn)算放大器補(bǔ)償?shù)挠懻摗?/p>

本書具有鮮明的特點(diǎn)，可以歸納如下：

�r 所有實(shí)例均采用了結(jié)構(gòu)性問題求解方法。

�r 每章都提供了相關(guān)的電子應(yīng)用案例。

�r 每章開始都介紹了與本章內(nèi)容相關(guān)的電子學(xué)領(lǐng)域技術(shù)的重要發(fā)展歷程。

�r 重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，給出了大量的實(shí)際電路設(shè)計(jì)案例。

�r 本書設(shè)計(jì)實(shí)例中充分利用了SPICE仿真軟件。

�r 在SPICE中整合了器件模型。

�r 整合了網(wǎng)站素材。

�r 至少增加了35%的習(xí)題。

�r 可以從McGraw�睭ill獲得最新的PowerPoint幻燈片。

�r 提供流行的自適應(yīng)學(xué)習(xí)工具：Connect、LearnSmart及SmartBook。

�r 修訂和擴(kuò)展了流行的Electronice�瞚n�睞ction功能，包括IEEE社團(tuán)、SPICE的歷史發(fā)展、身體傳感器網(wǎng)絡(luò)、JONES混頻器、高級CMOS技術(shù)、閃存增長、低壓差分信號（LVDS）和全差動放大器。

深入理解微電子電路設(shè)計(jì)

前言

書中首先介紹了數(shù)字電路，便于非電子工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，尤其是計(jì)算機(jī)工程或計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，因?yàn)樗麄兺�往只學(xué)習(xí)電子學(xué)系列課程中的第一門課程。

本書數(shù)字電路部分主要介紹邏輯門和存儲單元設(shè)計(jì)。第6章和第7章全面介紹了NMOS和PMOS邏輯設(shè)計(jì)。第8章介紹了存儲器單元及其周邊電路。第9章介紹了有關(guān)雙極型邏輯設(shè)計(jì)，包含ECL、CML和TTL等。由于MOS工藝的重要性，書中對雙極型邏輯相關(guān)內(nèi)容做了刪減。書中沒有涉及任何有關(guān)邏輯模塊層次的設(shè)計(jì)，因?yàn)樵跀?shù)字設(shè)計(jì)課程中會對此進(jìn)行全面介紹。

本書第一和第二部分僅僅關(guān)注的是晶體管的大信號特征，這樣可以讓讀者在學(xué)會將電路拆分成不同模塊（可能是不同結(jié)構(gòu)）進(jìn)行直流和交流小信號分析之前，對器件特性和電流�搽妷禾匦赃M(jìn)行深入了解（小信號概念在第三部分的第13章中介紹）。

盡管本書涉及數(shù)字電路的篇幅比大多數(shù)圖書要多，但仍有超過50%的篇幅介紹的是傳統(tǒng)的模擬電路，即本書第三部分。第10章介紹了放大器概念和經(jīng)典的理想運(yùn)算放大器電路。第11章詳細(xì)討論了非理想運(yùn)算放大器。第12章給出了大量運(yùn)算放大器應(yīng)用實(shí)例。第13章全面介紹了二極管、BJT晶體管和FET（場效應(yīng)管）的小信號模型的研究方法，其中的BJT晶體管和FET采用的都是混合π模型和π模型。第14章深入討論了單級放大器設(shè)計(jì)和多級交流耦合放大器，對耦合電容和旁路電容設(shè)計(jì)。第15章討論了直流耦合多級放大器，并介紹了運(yùn)算放大器的原型電路。第16章繼續(xù)介紹集成電路設(shè)計(jì)中的重要結(jié)論，并研究了經(jīng)典μA741運(yùn)算放大器。第17章研究了晶體管的高頻模型，討論了高頻電路特性，并詳細(xì)介紹了用于估算低頻和高頻主極點(diǎn)的重要的短路和開路時(shí)間常數(shù)技術(shù)。第18章給出了晶體管反饋放大器的實(shí)例，并探討了它們的穩(wěn)定性和補(bǔ)償，同時(shí)在第18章中總結(jié)了關(guān)于高頻LC、負(fù)gm和晶體振蕩器的相關(guān)討論。

設(shè)計(jì)

在工程師培訓(xùn)中，設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)較難的課題。本書定義了非常清晰的問題求解方法，利用該方法可以加深學(xué)生對于設(shè)計(jì)相關(guān)問題的理解能力。書中提供的設(shè)計(jì)實(shí)例有助于建立對設(shè)計(jì)流程的了解。

本書第二部分直接切入與NMOS和CMOS邏輯門設(shè)計(jì)相關(guān)的問題。在整本書中都討論了器件的影響和無源元件的容限問題。當(dāng)前，由于電池供電的低功耗、低電壓設(shè)計(jì)變得越來越重要，邏輯設(shè)計(jì)實(shí)例的電源電壓關(guān)注更低的電源電壓。同時(shí)，書中一直貫穿著對計(jì)算機(jī)技術(shù)的利用，包括利用MATLAB、電子表格或者利用計(jì)算機(jī)高級語言來開發(fā)設(shè)計(jì)選項(xiàng)等。

本書模擬電路部分一直強(qiáng)調(diào)采用設(shè)計(jì)模擬決策的方法。在任何適合的情況下，都在標(biāo)準(zhǔn)混合π模型表示的基礎(chǔ)上將放大器特性表達(dá)式進(jìn)行了簡化。例如，在絕大多數(shù)圖書中放大器的電壓增益表達(dá)式只能寫為Av=gmRL，而隱藏了電源電壓作為基本設(shè)計(jì)變量這一事實(shí)。本書對此表達(dá)式進(jìn)行了改進(jìn)，將雙極型晶體管的電壓增益近似為gmRL��10VCC，或?qū)�FET的電壓增益近似為gmRL�礦DD，明確地揭示了放大器設(shè)計(jì)與電源供電電壓選擇的關(guān)系，為共發(fā)射極放大器和共源極放大器的電壓增益提供了一種簡單的一階設(shè)計(jì)估算方法。雙極型放大器的增益優(yōu)勢也顯而易見。只要有可能，書中經(jīng)常會給出近似估算此類性能的技巧和方法。雙極型電路和FET電路之間的比較和設(shè)計(jì)權(quán)衡貫穿了第三部分內(nèi)容。

在第1章結(jié)尾處介紹了最差情況分析和蒙特卡洛分析技術(shù)。傳統(tǒng)的本科生課程并不會包含這些內(nèi)容，但是這卻是在面臨較多的元件容限和差異情況下進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)需要具備的重要技能，在本書的例子和習(xí)題中對采用標(biāo)準(zhǔn)元件和給定元件容限的電路利用該技術(shù)都進(jìn)行了討論。

習(xí)題與指導(dǎo)

在每章的最后都給出專門的設(shè)計(jì)習(xí)題、計(jì)算機(jī)習(xí)題和SPICE習(xí)題。設(shè)計(jì)習(xí)題用符號表示，計(jì)算機(jī)習(xí)題用符號表示，SPICE習(xí)題用符號表示。習(xí)題對書中的內(nèi)容而言十分重要，更難或需要花費(fèi)更多時(shí)間的習(xí)題用*和**表示。此外，書中所有圖標(biāo)都制成了PowerPoint文件，可以從Connect提供的教師資源部分獲得，也可從網(wǎng)站上進(jìn)行檢索。從中還可以找到制作成PowerPoint幻燈片的指導(dǎo)和注意事項(xiàng)。

McGraw�睭ill SmartBook

SmartBook由智能和自適應(yīng)LearnSmart引擎提供支持，是目前第一個(gè)也是唯一一個(gè)提供持續(xù)自適應(yīng)閱讀體驗(yàn)的平臺。通過區(qū)分學(xué)生所知道的內(nèi)容和他們最容易忘記的概念，SmartBook為每個(gè)學(xué)生提供個(gè)性化內(nèi)容。閱讀不再是一種被動和線性的體驗(yàn)，而是一種引人入勝且充滿活力的體驗(yàn)，學(xué)生更有可能掌握并記住重要的概念，為課堂做好準(zhǔn)備。SmartBook包含功能強(qiáng)大的報(bào)告，可識別學(xué)生需要學(xué)習(xí)的特定主題和學(xué)習(xí)目標(biāo)。這些有價(jià)值的報(bào)告還可以讓教師深入了解學(xué)生如何通過教材內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，并有助于掌握課堂效果，從而集中寶貴的課堂時(shí)間為學(xué)生提供個(gè)性化的反饋及定制評估。

SmartBook如何運(yùn)作？每個(gè)SmartBook包含四個(gè)組件：預(yù)習(xí)、閱讀、練習(xí)和復(fù)習(xí)。從每章的初步預(yù)習(xí)和關(guān)鍵目標(biāo)學(xué)習(xí)開始，讓學(xué)生閱讀材料，并根據(jù)他們對練習(xí)不斷適應(yīng)的反應(yīng)，引導(dǎo)他們實(shí)踐最需要的主題，繼續(xù)閱讀和練習(xí)。SmartBook指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)他們最有可能忘記的內(nèi)容，以確保學(xué)生掌握概念，并記住重要的內(nèi)容。

電子版教材

教師和學(xué)生都可以從CourseSmart購得此書。CourseSmart是一個(gè)在線資源，學(xué)生可以從中購買完整的電子版在線教材，而花費(fèi)幾乎是傳統(tǒng)教材的一半。購買電子教材可以讓學(xué)生充分利用CourseSmart網(wǎng)絡(luò)工具的優(yōu)勢進(jìn)行學(xué)習(xí)，這些工具包括全文搜索、做筆記和高亮顯示，以及便于同學(xué)之間分享筆記的email工具。如要了解有關(guān)CourseSmart的更多信息，請與銷售代理聯(lián)系或登錄www.CourseSmart.com進(jìn)行咨詢。

COSMOS

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利用計(jì)算機(jī)和SPICE電路分析軟件

本書將計(jì)算機(jī)作為輔助工具，作者堅(jiān)信這樣做絕對要比只采用SPICE電路分析軟件要好。如今，相比費(fèi)力地將復(fù)雜的方程組簡化成某種易于處理的分析形式，大家通常更愿意利用計(jì)算機(jī)來研究復(fù)雜設(shè)計(jì)問題。書中多處給出了利用計(jì)算機(jī)，采用電子表格、MATLAB和（或）高級語言程序來建立迭代估算方程的實(shí)例。MATLAB還可用于生成奈奎斯特圖和伯德圖，對于蒙特卡洛分析而言非常有用。

另外，整本書中都有SPICE的使用，SPICE仿真結(jié)果也全都給出，在習(xí)題集中也包含了大量SPICE習(xí)題。只要有所幫助，在絕大多數(shù)實(shí)例中都采用了SPICE分析。本書仍然強(qiáng)調(diào)了SPICE中直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析以及傳輸函數(shù)分析模式的區(qū)別與使用。在每種半導(dǎo)體器件的介紹之后都對其SPICE模型進(jìn)行了討論，每種模型都給出了典型的SPICE模型參數(shù)。使用SPICE可以輕松檢查本書中的絕大多數(shù)問題，并建議學(xué)生自己尋找答案。

致謝

感謝對本書編寫及籌備做出貢獻(xiàn)的工作者。我們的學(xué)生在對原稿的潤色上提供了極大的幫助，并盡力完成了原稿的多次修訂。一直以來，我們的系領(lǐng)導(dǎo)，奧本大學(xué)的J. D. Irwin和弗吉尼亞大學(xué)的J. C. Lach，高度支持員工努力寫出更高水平的教材。

感謝下面所有的審閱和審查人員：

David Borkholder， 羅切斯特理工學(xué)院；

Dimitri Donetski， 布法羅大學(xué)；

Barton Jay Greene， 北卡羅來納州立大學(xué)；

Marian Kazimierczuk， 萊特州立大學(xué)；

Jih�睸heng Lai， 弗吉尼亞理工學(xué)院和州立大學(xué)；

Dennis Lovely， 新不倫瑞克大學(xué)；

Kenneth Noren， 愛達(dá)荷大學(xué)；

Marius Orlowski， 弗吉尼亞理工大學(xué)。

還要感謝J. F. Pierce和T. J. Paulus的課堂練習(xí)“電子應(yīng)用”給我們帶來的靈感。Blalock教授多年前就跟隨Pierce教授學(xué)習(xí)有關(guān)電子學(xué)內(nèi)容，至今仍盛贊他們早已絕版的教材中所采用的諸多分析技術(shù)。

那些熟悉Don Pederson教授的“Yellow Peril”的人會在整本書中看到它的影響力。在Jaeger教授成為佛羅里達(dá)大學(xué)Art Brodersen教授的學(xué)生之后不久，他很幸運(yùn)地獲得了Pederson的書，并從頭到尾進(jìn)行了仔細(xì)研究。

我們要感謝羅馬尼亞Cluj�睳apoca技術(shù)大學(xué)的Gabriel Chindris幫助創(chuàng)建NI Multisim示例的模擬。

最后，感謝McGraw�睭ill團(tuán)隊(duì)的支持，包括環(huán)球出版社的Raghothaman Srinivasan、產(chǎn)品開發(fā)員Vincent Bradshaw、市場經(jīng)理Nick McFadden、項(xiàng)目經(jīng)理Jane Mohr。

在寫作本書的過程中，我們盡力將自身在模擬和數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域的業(yè)界背景與多年的課堂經(jīng)驗(yàn)融合在一起，希望能獲得一定程度的成功。歡迎大家提出建設(shè)性意見和建議。

Richard C. Jaeger

奧本大學(xué)

Travis N. Blalock

弗吉尼亞大學(xué)