運算放大器權威指南(第5版)（簡體書）

運算放大器權威指南（第5版） 出自德州儀器公司前應用工程師之手，書中凝結了作者多年的工作經驗、智慧和專業知識，為工程師優化模擬電子設計提供了大量的方法、技術和技巧，從而以盡可能低的成本、盡可能小的尺寸設計出可靠且低功耗的電路。書中還利用分銷商提供的實際元件，將理論與實踐相結合，提出了實用的解決方案。第5版增加了關於故障診斷、負電源開關穩壓電路設計的內容，囊括了前幾版中關於單電源運放電路設計的內容，而且還總結了作者多年來在實際工作中存在的誤解和犯下的錯誤，讓讀者避免在設計中遇到類似的問題。

布魯斯.卡特（Bruce Carter）
電子工程師，在射頻、模擬和數字電路設計方面擁有30多年的經驗。曾在德州儀器公司擔任應用工程師多年，任職於3M公司。

羅恩.曼西尼（Ron Mancini）
電子工程師，在晶體管電路、固態子系統和模擬IC的應用工程設計等領域擁有30多年的經驗。曾在德州儀器公司工作多年，並在此期間累計申請了12項美國專利。

【譯者簡介】
孫宗曉
本科畢業於北京大學力學與工程科學系，碩士、博士畢業於北京大學工學院生物醫學工程系。主要研究方向：生物醫學信號的採集、傳輸與處理。

運算放大器權威指南出自德州儀器公司的多名技術科研人員之手，凝結了該公司數十年來在運算放大器設計與製造領域的經驗。書中不僅介紹了大量的電路實例，還提供了諸多優化電路設計的方法和技巧，旨在幫助讀者以盡可能低的成本設計出可靠的低功耗電路，是從事電子電路設計的工程技術人員不可或缺的參考指南。
第5版不僅囊括了前幾版中關於單電源運放電路設計的內容，還新增了關於故障診斷、負電源開關穩壓電路設計的內容。

·運放基礎理論，以及不同類型運放設計電路的方法：電壓反饋運放、電流反饋運放、全差分運放等
·電路故障診斷
·傳感器與模數轉換器的接口電路，以及數模轉換器與負載的接口電路
·濾波器的設計
·運放在不同環境下的應用

第1章運算放大器的地位1
1．1 問題1
1．2 解決方案1
1．3 運算放大器的誕生2
1．3．1 電子管時代2
1．3．2 晶體管時代3
1．3．3 集成電路時代3
1．4 參考文獻4
第2章理想運放公式的推導5
2．1 引言5
2．2 理想運放假設6
2．3 同相放大電路7
2．4 反相放大電路8
2．5 加法器9
2．6 差分放大器9
2．7 複雜的反饋網絡11
2．8 阻抗匹配放大器12
2．9 電容13
2．10 為什麼理想運放會毀滅整個宇宙14
2．11 小結15
第3章交流耦合單電源運放電路的設計16
第4章直流耦合單電源運放電路的設計23
4．1 引言23
4．2 簡單的入門例子23
4．3 電路分析25
4．4 聯立方程組29
4．4．1 情形1：VOUT = +mVIN + b 30
4．4．2 情形2：VOUT = +mVIN - b 33
4．4．3 情形3：VOUT = -mVIN + b 36
4．4．4 情形4：VOUT = -mVIN - b 38
4．5 小結40
第5章其他情形41
5．1 一系列的應用41
5．2 偏移量為零的同相衰減器42
5．3 偏移量為正的同相衰減器42
5．4 偏移量為負的同相衰減器42
5．5 偏移量為零的反相衰減器43
5．6 偏移量為正的反相衰減器43
5．7 偏移量為負的反相衰減器44
5．8 同相緩衝器44
5．9 設計輔助工具44
5．10 信號鏈設計46
第6章反饋與穩定性理論47
6．1 反饋理論導論47
6．2 框圖的運算與變換47
6．3 反饋方程與穩定性51
6．4 反饋電路的伯德分析52
6．5 伯德分析在運放上的應用55
6．6 環路增益圖是理解穩定性的關鍵工具57
6．7 二階方程與振鈴/過衝預測59
6．8 參考文獻60
第7章非理想運放方程的推導61
7．1 引言61
7．2 標準形式方程的回顧62
7．3 同相放大電路63
7．4 反相放大電路65
7．5 差分放大電路66
7．6 你是否比運放更聰明67
第8章電壓反饋運放的補償70
8．1 引言70
8．2 內部補償71
8．3 外部補償、穩定性與性能75
8．4 主極點補償75
8．5 增益補償78
8．6 超前補償79
8．7 在運放電路中應用的補償衰減器81
8．8 超前-滯後補償83
8．9 補償方案的比較85
8．10 小結86
第9章電流反饋運放87
9．1 引言87
9．2 電流反饋運放的模型88
9．3 穩定性方程的推導88
9．4 電流反饋同相放大電路89
9．5 電流反饋反相放大電路90
9．6 穩定性分析92
9．7 反饋電阻的選擇93
9．8 穩定性與輸入電容95
9．9 穩定性與反饋電容96
9．10 CF和CG的補償97
9．11 小結97
第10章電壓反饋運放與電流反饋運放的比較99
10．1 引言99
10．2 精度99
10．3 帶寬101
10．4 穩定性103
10．5 阻抗104
10．6 公式的比較105
第11章全差分運放107
11．1 引言107
11．2 “全差分”意味著什麼107
11．3 第二個輸出端如何使用108
11．4 差分放大級108
11．5 單端到差分的轉換109
11．6 一項新功能110
11．7 理解VOCM輸入110
11．8 儀表放大器112
11．9 濾波器電路113
11．9．1 單極點濾波器113
11．9．2 雙極點濾波器114
11．9．3 多重反饋濾波器114
11．9．4 雙二階濾波器116
第12章不同類型的運放118
12．1 引言118
12．2 無補償和欠補償的電壓反饋運放118
12．3 儀表放大器119
12．4 差動放大器120
12．5 緩衝放大器122
第13章電路故障診斷125
13．1 引言125
13．2 排除最簡單的問題：檢查電源125
13．3 不要忘記“使能”引腳125
13．4 檢查直流工作點126
13．5 增益錯誤126
13．6 輸出噪聲大126
13．6．1 傳導發射與輻射發射噪聲127
13．6．2 輻射敏感噪聲129
13．6．3 傳導敏感噪聲131
13．7 輸出帶有偏移量133
13．8 小結135
第14章傳感器與模數轉換器的接口電路136
14．1 引言136
14．2 系統的信息137
14．3 電源的信息138
14．4 輸入信號的特性139
14．5 模數轉換器的特性140
14．6 接口的特性140
14．7 結構的確定142
14．8 小結143
第15章數模轉換器與負載的接口電路144
15．1 引言144
15．2 負載的特性144
15．2．1 直流負載144
15．2．2 交流負載144
15．3 理解數模轉換器及其指標145
15．3．1 數模轉換器的種類145
15．3．2 最簡單的電阻階梯式數模轉換器145
15．3．3 加權電阻式數模轉換器145
15．3．4 R/2R數模轉換器146
15．3．5 增量求和式數模轉換器148
15．4 數模轉換器的誤差預算149
15．4．1 精度與分辨率149
15．4．2 直流應用的誤差預算150
15．4．3 交流應用的誤差預算151
15．4．4 射頻應用的誤差預算152
15．5 數模轉換器的誤差與參數152
15．5．1 直流誤差與參數152
15．5．2 交流誤差與參數156
15．6 數模轉換器電容的補償158
15．7 增加運放緩衝器電路的輸出電流與電壓159
15．7．1 擴流電路160
15．7．2 增壓電路161
15．7．3 功放電路162
15．7．4 單電源工作與直流偏移162
第16章有源濾波器的設計164
16．1 引言164
16．2 低通濾波器基礎165
16．2．1 巴特沃思低通濾波器168
16．2．2 切比雪夫低通濾波器169
16．2．3 貝塞爾低通濾波器169
16．2．4 品質因數Q 171
16．2．5 小結172
16．3 低通濾波器設計172
16．3．1 一階低通濾波器173
16．3．2 二階低通濾波器175
16．3．3 高階低通濾波器178
16．4 高通濾波器設計180
16．4．1 一階高通濾波器181
16．4．2 二階高通濾波器183
16．4．3 高階高通濾波器184
16．5 帶通濾波器設計185
16．5．1 二階帶通濾波器186
16．5．2 四階帶通濾波器（參差調諧） 189
16．6 帶阻濾波器設計192
16．6．1 有源雙T濾波器193
16．6．2 有源Wien-Robinson濾波器195
16．7 全通濾波器設計196
16．7．1 一階全通濾波器198
16．7．2 二階全通濾波器199
16．7．3 高階全通濾波器200
16．8 實際設計中需要注意的事項201
16．8．1 濾波電路的偏置201
16．8．2 電容的選擇203
16．8．3 元件的取值205
16．8．4 運放的選擇205
16．9 濾波器係數表207
16．10 延伸閱讀213
第17章設計濾波器的快速簡便方法214
17．1 引言214
17．2 快速實用濾波器設計214
17．3 設計濾波器216
17．3．1 低通濾波器216
17．3．2 高通濾波器217
17．3．3 窄（單頻點響應）帶通濾波器218
17．3．4 寬帶通濾波器218
17．3．5 陷波（單頻點抑制）濾波器219
17．4 使用一個運放完成盡可能多的工作221
17．4．1 三極點低通濾波器221
17．4．2 三極點高通濾波器222
17．4．3 參差調諧與多諧振峰帶通濾波器222
17．4．4 單運放陷波與多頻陷波濾波器225
17．4．5 結合使用帶通濾波器和陷波濾波器227
17．5 設計輔助工具228
17．5．1 低通、高通和帶通濾波器設計輔助工具228
17．5．2 陷波濾波器設計輔助工具230
17．5．3 雙T濾波器設計輔助工具231
17．6 小結232
第18章高速濾波器233
18．1 引言233
18．2 高速低通濾波器233
18．3 高速高通濾波器234
18．4 高速帶通濾波器234
18．5 高速陷波濾波器235
18．6 10 kHz陷波濾波器的結果236
18．7 小結238
第19章運放在射頻設計中的應用239
19．1 引言239
19．2 電壓反饋還是電流反饋239
19．3 射頻放大器的電路結構239
19．4 用於射頻設計的運放參數241
19．4．1 單級增益241
19．4．2 相位線性度242
19．4．3 頻響峰值的調節242
19．4．4 -1dB壓縮點243
19．4．5 噪聲係數244
19．5 無線系統245
19．5．1 寬帶放大器246
19．5．2 中頻放大器247
19．6 高速模擬輸入驅動電路249
19．7 小結249
第20章低壓運放電路的設計251
20．1 引言251
20．2 關鍵的指標251
20．2．1 輸出電壓擺幅251
20．2．2 動態範圍252
20．2．3 輸入共模電壓範圍253
20．2．4 信噪比254
20．3 小結256
第21章極端環境下的應用257
21．1 引言257
21．2 溫度257
21．2．1 噪聲258
21．2．2 速度258
21．2．3 輸出驅動能力和輸出級258
21．2．4 直流參數258
21．2．5 最重要的參數259
21．2．6 極端環境下運放參數的最終註記259
21．3 封裝259
21．3．1 集成電路本身259
21．3．2 集成電路的封裝260
21．3．3 集成電路的互聯260
21．4 當失效不可接受時262
21．5 當產品壽命要求很長時263
21．6 小結264
第22章穩壓器265
22．1 引言265
22．2 穩壓器的情形265
22．2．1 虛地：b = 0 265
22．2．2 正電壓和負電壓穩壓器：b > 0，b < 0 265
22．3 自製還是購買266
22．4 線性穩壓器266
22．5 開關穩壓器268
22．6 過壓保護電路269
22．7 有源負載電路271
22．8 設計輔助工具272
22．9 小結273
第23章負電壓開關穩壓電路274
23．1 引言274
23．2 典型的降壓開關穩壓電路274
23．3 電感的附加繞組276
23．4 附加電感277
23．5 用-VOUT而不是地作為穩壓器的參考點278
23．6 其他方案279
23．7 負電壓有源負載279
23．8 小結280
第24章其他應用281
24．1 運放振盪器281
24．2 組合運放與提高輸出功率的方法283
第25章常見的應用錯誤287
25．1 引言287
25．2 運放工作在小於單位增益（或規定增益）的情況287
25．3 運放用作比較器288
25．3．1 比較器290
25．3．2 運放290
25．4 未用運放的不恰當端接291
25．5 直流增益292
25．6 電流源293
25．7 電流反饋運放：短路的反饋電阻294
25．8 電流反饋運放：反饋環中的電容295
25．9 全差分運放：錯誤的單端端接295
25．10 全差分運放：錯誤的直流工作點296
25．11 全差分運放：錯誤的共模電壓範圍297
25．12 最普遍的應用錯誤：不恰當的退耦299
25．13 小結300
附錄A 電路理論回顧301
附錄B 理解運放的參數308
附錄C 運放的噪聲理論333
附錄D 印製電路板布圖技術346
附錄E 單電源運放電路集錦365
索引374