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微电子电路(第五版)(下册)

作译者：周玲玲等译

出版时间：2006-07 千字数：650 版次：重印页数：339

开本：16(185*260) 装帧： I S B N ：9787121026713

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纸质书定价：￥36.0

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内容简介

前言

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作者简介

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10 数字CMOS逻辑电路
    10.1 数字电路设计——概述
    10.2 CMOS反相器设计与性能分析
    10.3 CMOS逻辑门电路1
    10.4 伪NMOS逻辑电路
    10.5 传输晶体管逻辑电路
    10.6 动态逻辑电路
    10.7 SPICE仿真实例
    小结
    习题
    
    11 存储器与高级数字电路
    11.1 锁存器与触发器
    11.2 多谐振荡器电路
    11.3 半导体存储器的类型与结构随机存储器单元
    11.4 随机存储器单元
    11.5 读放大器与地址译码器
    11.6 只读存储器
    11.7 射频耦合逻辑
    11.8 BiCMOS数字电路
    11.9 SPICE仿真实例
    小结
    习题
    
    12 滤波器与调谐放大器
    12.1 滤波器传输、分类和规范
    12.2 滤波器传输函数
    12.3 巴特沃斯和切比雪夫滤波器
    12.4 一阶和二阶滤波器函数
    12.5 二阶LCR谐振器
    12.6 基于电感替代的二阶有源滤波器
    12.7 基于双积分环结构的二阶有源滤波器
    12.8 带单级放大的双二次有源滤波器
    12.9 灵敏度
    12.10 开关电容滤波器
    12.11 调谐放大器
    12.12  SPICE仿真实例
    小结
    习题
    
    13 信号发生器与波形整形电路
    13.1 正弦波振荡器的基本原理
    13.2 运算放大器RC振荡器电路
    13.3 LC振荡器和晶体振荡器
    13.4 双稳态多谐振荡器
    13.5 基于非稳态多谐振荡器的方波和三角波发生器
    13.6 标准脉冲发生器——单稳态多谐振荡器
    13.7 集成电路计时器
    13.8 非线性波形整形电路
    13.9 精密整流电路
    13.10 SPICE仿真实例
    小结
    习题
    
    14 输出级与功率放大器
    14.1 输出级的分类
    14.2  A类输出级
    14.3  B类输出级
    14.4  AB类输出级
    14.5  AB类电路的偏置
    14.6  BJT功率管
    14.7 各种不同结构的AB类电路
    14.8 集成功率放大器
    14.9  MOS功率晶体管
    14.10  SPICE仿真实例
    小结
    习题
    
    部分习题答案
    附录A  VLSI制造技术
    附录B  二端口网络
    附录C  一些有用的网络定理
    附录D  单时间常数电路
    附录E  s域分析——极点、零点和波特图
    附录F  参考文献

前言
    
    微电子电路（第五版）是电气工程和计算机工程专业电子电路核心课程的教材，同时对于那些想通过自学提高自己知识的工程师和其他技术人员也非常有用。
    如同前面四版，本书的目的是使读者具有分析和设计电子电路的能力，包括模拟电路和数字电路，分立元件电路和集成电路。在涉及集成电路的应用时，重点放在晶体管电路的设计上。这是因为我们相信，即使大多数学习本书的读者不从事IC设计，IC封装芯片内部的知识也会有助于他们合理的、创新的应用这些芯片。此外，由于VLSI技术和设计方法学的进步，越来越多的工程师可以接触到IC设计本身。
    
    预修课程
    学习本书内容的预修课程是电路分析。作为回顾，本书的附录中包含了一些线性电路知识。具体而言，附录B是有关二端口网络参数的；附录C是关于一些有用的网络定理的；附录D总结的是单时间常数电路；附录E是s域分析。学习本书不需要更深入的电子物理的知识，所有要讲述的器件其物理知识本书均有介绍，并且附录A还对IC制造工艺作了简单描述。
    
    本版新增内容
    尽管保留了前面四版的教学方法，本版在组织和内容上还是作了一些改变。
1.	    每章的组织结构如下：重要的必须涉及的内容放在前面，比较专业的内容放在后面。这可以使本书的教和学有相当的灵活性。
2.	    第4章MOSFET和第5章BJT进行了重写和更新，并且这两章内容相互之间完全独立。把MOSFET这一章放在前面，完全是因为现在MOSFET在很多领域都是最重要的电子器件。但是如果需要，也可以将BJT放在前面。此外，这两章的内容具有相同的结构，因此第二种器件的教和学会更加简单和快捷。
3.	    为了使第一门课程更完整，第4章和第5章都包含了放大器和数字逻辑电路的内容。而且也包括了基本的共源（共发射极）放大器的频率响应。这对于可能不修电子学第二门课程的学生来说非常重要。
4.	    增加了一章新内容：集成电路（IC）放大器（第6章）。在这一章中，首先对MOSFET和BJT进行了全面的比较，给出了利用现代亚微米制造工艺得到的器件的典型参数值，并在例题、练习和章后习题中使用了这些参数。每种放大器组态都包含它的频率响应，这使得放大器频率响应的学习更加有趣，在某种程度上也更加简单。
5.	    第七章差分放大器和多级放大器的内容也是重写的，最先给出的是MOSFET差分对，并对例题、练习和习题进行了扩展和更新，采用了反映现代亚微米技术的器件参数值。
6.	    本书的重点是MOSFET电路。
7.	    为了给更多的新内容留出空间，本书去掉了一些已经不太流行的内容，如JFET和TTL，或者更专业化的内容，如砷化镓器件和电路。但是，这些内容可以在本书的CD光盘和网站上得到。
8.	    为有助于学习和方便参考，第五版增加了许多总结性的表格。
9.	    更新了练习，例题和章后习题，并且增加了它们的数量和种类。
10.	    重写了SPICE章节，而且SPICE实例现在使用原理图输入。为能够进一步进行仿真实验，在CD光盘和网站上提供了所有SPICE实例的相关文件。
    
    
    光盘和网站
    本书附光盘一张。它包含许多有用的补充材料，希望能够丰富学生学习的经历。具体包括：（1）OrCAD Pspice 9.2 学生版。（2）本书中所有SPICE实例的输入文件。（3）链接本书网站，可以访问本书中每个插图的PowerPoint幻灯片，学生可以打印出来并带到课堂上，方便记笔记。（4）第五版中未包含的一些很专业的主题的文本内容。包括：JFET，GaAs器件和电路以及TTL电路。
    	本书建立了一个网站（www.sedrasmith.org），内容更新较快以反映该领域最新的发展。主要包括所有Pspice实例的SPICE模型和文件，与感兴趣的业界和学术界网站的链接，以及与作者交流的信息中心。还包含一个与牛津大学出版社高等教育组的链接，这样教授们可以收到完整的文本材料。
    
    强调设计
    我们认为教好电路设计的最好方法，是指出在选择电路结构和为特定结构选择元件值时应该有各种折衷或者权衡考虑。第五版通过增加更多的设计实例，练习和章后习题来着重强调设计。那些被认为是“基于设计”的练习和章后习题都用D来表示。此外，在整本书中使用了最有价值的设计辅助工具SPICE。
    
    练习、章后习题和附加的有解答的习题
    本书有450道以上的练习。每道练习的下面都给出了答案，学生可以检查他们是否理解了所阅读的内容。求解这些练习题应该可以使读者估计出他们对所学内容的掌握和理解程度。此外，还给出了1370道以上的章后习题，大约三分之一是本版新增习题。这些习题是针对各自章节的关键问题的，它们的难易程度用下面的方法来表示：难的习题用星号（*）标注，较难的习题用两个星号标注（**）；非常难（和/或耗时）的习题用三个星号标注（***）。但是我们必须承认这样的分类并不准确。毫不疑问，我们的分类在某种程度上取决于我们的思维（或情绪）。附录H中有大约一半习题的答案。所有练习和习题的完整解答在教师手册中，采用本书的教师可以从出版商处获得教师手册。
    和前面四个版本一样，本版中包含了许多例题。这些例题以及大多数的习题和练习都基于实际电路和实际电路设计中碰到的应用。第五版继续在许多例子的图形中使用数字来标注解答步骤，期望能增加课堂教学的互动性。
    使用早期版本的学生曾反复要求有一本习题解答。为了满足该要求，本版提供了一本有解答的附加习题书（可参见序言后面的辅导书列表）。
    
    内容概要
    第1章简单介绍电子学基本概念。介绍了信号，信号频谱以及信号的模拟形式和数字形式。放大器作为模块电路构件来介绍，并且研究了不同类型的放大器以及它们的模型。数字电路的基本单元，数字逻辑反相器用它的电压传输特性来定义，讨论了利用电压和电流开关得到的反相器的不同实现方法。第1章中也给出了整本书中所使用的术语和符号的含义。
    接下来四章主要学习电子器件和基本电路。第2章讨论运算放大器以及它们的端口特性、简单应用和限制条件。我们在比较早的阶段把运算放大器作为模块电路这样一个构件来讨论是因为它比较容易处理，学生可以用运算放大器做实验，而且能比较容易的实现重要的应用，从而有一种成就感。我们发现这种方法会极大的激发学生的兴趣。但是，我们也要指出，本章的部分内容或者全部内容可以跳过，放在后阶段学习（例如结合第7章，第8章和/或第9章），这样做不会影响内容的连读性。
    第3章学习最基本的电子器件：PN结二极管。介绍了二极管端口特性，各种层次的模型和基本电路应用。为了理解二极管的工作原理，同样也是MOSFET和BJT的工作原理，本书对半导体和PN结作了简明而重点的介绍。这部分内容放在本章的结尾处（3.7节），那些在电子物理学中已经学过的读者可以部分或全部跳过该内容。
    第4章和第5章分别讨论两类主要的电子器件—MOS场效应管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）。这两章有相同的结构并且互相独立，因此任何一章都可以先学习。每章都以器件结构和器件的工作原理开始，引出端口特性的描述。通过大量的晶体管直流电路的例子使读者能够比较深层次的熟悉晶体管作为电路元件的运行特性。然后学习基本共源（共发射极）电路的大信号工作性能，理解器件作为线性放大器的工作区域以及作为开关工作的区域。不同区域需要对晶体管进行偏置得到，因此产生了偏置方法的学习。此处的偏置方法主要针对分立元件电路，而把IC偏置方法的学习放在第6章。接着，学习小信号工作原理以及小信号模型的推导和分立元件放大器的基本组态。由于晶体管内部电容对高频性能的影响，从而引出了晶体管的高频等效电路模型，该模型可用来确定共源（共发射极）放大器的高频响应，当然由耦合电容和旁路电容引起的低频响应也一并给出。接下去学习基本数字逻辑反相器电路。这两章都以SPICE中使用的晶体管模型和使用Pspice的电路仿真实例作为结束。应该指出第4章和第5章是电子学第一门课程的基本内容。
    第6章到第10章首先对MOSFET和BJT的特性进行了全面描述和比较，通过给出现代制造工艺技术得到的器件的典型参数值来帮助比较。接着有条理的给出IC放大器设计中采用的偏置方法（6.3节）、放大器高频响应的背景知识（6.4节）和单级IC放大器的不同组态。每一种情况首先给出MOS电路。一些晶体管对组态，如Cascode电路和达林顿电路，通常也把它们作为单级电路来对待。每一节都包含特定放大器组态的高频响应的学习。我们相信将高频响应的学习嵌入到每一节中比传统的将所有频率响应的内容放到后面章节中要好。如同其他章节，我们把更专业的内容放在本章后半部分，包括高性能的镜像电流源和电流源概念，这样读者在第一次学习时可以跳过其中一些内容。本章为模拟IC设计的深层次的学习提供了很好的准备。
    第7章介绍IC放大器，重点强调两个主要的放大器：差分放大器和多级放大器。同样首先处理MOSFET差分对。频率响应也在需要的地方讨论，包括在多级放大器的两个例子中。
    第8章处理重要的反馈内容。给出了负反馈的实际电路应用。也会详细讨论反馈放大器的稳定性问题以及频率补偿。
    第9章集成了前面三章给出的模拟IC设计内容，并将它应用于两个主要的模拟IC功能块的分析和设计中：运算放大器和数据转换电路。既要学习CMOS运放也要学习双极型运放。数据转换电路一节为第10章数字CMOS逻辑电路的学习架设了桥梁。
    第10章的内容建立在4.10节CMOS逻辑电路的基础上，介绍了包括静态和动态CMOS逻辑电路的一些精选内容，这些内容使第二部分模拟和数字IC的学习更加完整。
    第11章介绍数字电路。具体而言，讲解存储器以及相关电路，如锁存器，触发器以及单稳态、双稳态和多谐振荡器。此外，还学习两个比较专业但很重要的数字电路技术：射极耦合逻辑（ECL）和BiCMOS。这两章（第10和11章）和前面关于数字电路的内容可以为读者学习后续数字IC设计和VLSI电路课程提供很好的准备。
    接下来的第12和13章是基于应用和系统的内容。第12章主要学习模拟滤波器的设计和调谐放大器。第13章学习正弦波振荡器，波形发生器以及其他非线性信号处理电路。
    本书最后一章（第14章）介绍不同类型的放大器输出级电路。将学习与散热有关的设计并给出了许多IC功率放大器实例。
    	7个附录包含了许多有用的背景知识和补充材料。我们希望读者能够特别注意附录A，它简要介绍了IC制造工艺包括IC布局的重要内容。
    
    课程组织
    本书包含的内容足够作为两个学期课程的教学（每个学期40到50课时）。本书的组织为课程设计提供了相当的灵活性。下面我们给出这两个课程不同的安排。
    
    第一门课程
    第一门课程最明显的内容是第1章到第5章。但是，如果时间有限，下面章节的部分或全部内容可以推迟到第二门课程中学习：1.6，1.7，2.6，2.7，2.8，3.6，3.8，4.8，4.9，4.10，4.11，5.8，5.9和5.10；也可以在这门课程中去掉第二章。可以把精力主要集中在MOSFET内容（第4章）上，然后只介绍部分或较快的介绍BJT的内容（第5章）；或者可以介绍第5章全部而只介绍第4章的一部分，但是不推荐这样做。另有一种可能是去掉1.7，4.10和5.10节，整个课程全部作为模拟部分来介绍；同样第一门课程也可以基于数字内容的介绍，包括以下内容：1.1，1.2，1.3，1.4，1.7，1.8，3.1，3.2，3.3，3.4，3.7，4.1，4.2，4.3，4.4，4.10，4.12，5.1，5.2，5.3，5.4，5.10，5.11，第10章全部和第11章中精选出来的内容。此外，如果时间允许，第二章中关于运算放大器的内容也非常有用。
    
    第二门课程
    第二门课程最佳的起始章节是第6章，其中6.2节可以作为MOSFET和BJT特性的回顾。理想情况是第二门课程内容包括第6章到第10章（当然假设第一门课程包括第1章到第5章）。如果时间较短，那么第10章可以推迟到后续关于数字电路的课程中学习以及/或者去掉第6到9章中的某些章节。一种可能是不重点介绍双极型电路，因此去掉第6，7和9章中双极型的部分内容或全部内容。另一种可能是减少反馈的内容（第8章）。此外，数据转换电路也可以从第二门课程中去掉。对于第9章，可能只需要包含CMOS运算放大器，而741可以去掉或推迟学习。也可以将第6章到第10章的部分内容用第11到14章中的精选内容来代替。例如，如果第二个课程全部都是讲模拟内容的，那么就可以选择第13到14章中的一些内容来替换第10章。
    
    辅导书
    本书还提供了一套完整的辅导材料来支持你的课程学习。
    
    教师辅导书
    教师手册(《Instructor’s Manual with Transparency Masters》)给出了每章所有练习以及本书所有章后习题的解答。也包含了200张胶片，这些胶片复制了本书中课上经常使用的图片。
    一套透明胶片，包含本书最重要的200张图片。。
    一张PowerPoint光盘，其中包含了本书中每张图片的幻灯片以及对应的图片说明。
    
    学生和教师辅导书
    本书附带的光盘包含SPICE输入文件，一个学生版的OrCAD Pspice 9.2 Lite版，一个链接到本书插图和补充内容网站的网址。
    由Kenneth C. Smith (KC)编著的微电子电路（第五版）实验探索。它包含本书中要学习的主要内容的实验和指导。
    由Kenneth C. Smith (KC)提供的微电子电路（第五版）习题和解答。它包含数百道附加的习题以及完整解答，可以作为学生进一步的练习。
    由McGill大学的Gordon Roberts和Adel Sedra编著的SPICE，第二版。它提供了SPICE的详细内容以及在本书电路分析和设计中的应用。
    
    致谢
    本书第5版中的许多修改是在得到使用第四版的教师的反馈信息后进行的。我们非常感谢那些花时间写信给我们的人。此外，以下的评阅人对第四版提出了许多意见和修改建议，这些都已经包括在该修订中，我们向他们表达最真诚的谢意：Maurice Aburdene，Buchnell大学；Patrick L. Chapman，伊利诺大学Urbana-Champaign分校；Artice Davis，圣何塞州立大学；Paul M. Furth，新墨西哥州立大学；Roobik Gharbagi，圣路易斯大学；Reza Hashemian，北伊利诺大学；Ward J. Helms，华盛顿大学；Hsiung Hsu，俄亥俄州立大学；Marian Kazimierczuk，Wright 州立大学；Roger King，Toledo大学；Robert J. Krueger，Wisconsin-Milwaukee大学；Un-Ku Moon，Oregon州立大学；John A. Ringo，华盛顿州立大学；Zvi S. Roth，佛罗里达Atlantic大学；Mulukutla Sarma，东北大学；John Scalzo，路易斯安纳州立大学；Ali Sheikholeslami，多伦多大学；Pierre Schmidt，佛罗里达国际大学；Charles Sullivan，达特默思学院；Gregory M. Wierzba，密西根州立大学；以及Alex Zaslavsky，布朗大学。
    我们也要感谢下列同事和朋友，他们提出了许多有用的建议：Anthony Chan-Carusone，多伦多大学；Roman Genov，多伦多大学；David Johns，多伦多大学；Ken Martin，多伦多大学；Wai-Tung Ng，多伦多大学；Khoman Phang，多伦多大学；Gordon Roberts，McGill大学；以及Ali Sheikholeslami，多伦多大学。
    感谢前面四版的评阅人：Michael Bartz，Memphis大学；Roy H. Cornely，新泽西理工学院；Dale L. Critchlow，佛蒙特大学；Steven de Haas，加利福尼亚州立大学-萨克拉门托分校；Eby G. Friedman，Rochester大学；Rhett T. George，Jr., Duke大学；Richard Hronsey，York大学；Robert Irvine，加利福尼亚州立大学，Pamona分校；John Khoury，哥伦比亚大学；Steve Jantzi，Broadcom公司；Jacob B. Khurgin，Johns Hopkins大学；Joy Laskar，乔治亚理工大学；David Luke，New Brunswich大学；Bahram Nabet，Drexel大学；Dipankar Nagchoudhuri，印度理工学院，印度德里；David Nairn，模拟器件公司（AD公司）；Joseph H. Nevin，新新那提大学；Rabin Raut，Concordia大学；Richard Schreier，模拟器件公司（AD公司）；Dipankar Sengupta，皇家墨尔本理工学院；Michael L. Simpson，Tennessee大学；Karl A. Spuhl，华盛顿大学；Daniel van der Weide，Delaware大学。
    许多人都对本版作了很大贡献。多伦多大学的Anas Hamoui在本版的组织和内容的成形上发挥了重要作用。此外他还编写了SPICE章节。多伦多大学的Olivier Trescases进行了SPICE仿真。AD公司的Richard Schreier帮我们确定了封面照片。多伦多大学的Wai-Tung Ng全部重写了附录A。McGill大学的Gordon Roberts允许我们使用Roberts和Sedra编写的SPICE书中的一些例子。Mandana Amiri, Karen Kozma, Shahriar Mirabbasi, Roberto Rosales, Jim Somers和John Wilson在准备教师和学生辅助材料方面都给予了很大帮助。Jennifer Rodrigues输入了所有的修订。Laura Fujino帮助准备索引以及更重要的是使我们能够更集中精力。对所有这些朋友和同事，我们表示感谢。
    我们还要感谢Cadence设计系统公司，感谢他们允许牛津大学出版社随本书附带OrCAD 系列9.2 Lite版软件。感谢AD公司的John Geen提供了封面照片以及感谢Tom McElwee（TWM研究中心）。
    牛津大学出版社的许多工作人员对第五版和各种辅导书的出版做出了很多贡献。我们特别要提到Barbara Wasserman，Liza Murphy, Mary Beth Jarrad，Mac Hawkins，Barbara Brown，Cathleen Bennett，Celeste Alexander，Chris Critelli, Eve Siegel, Mary Hopkins, Jeanne Ambrosio, Trent Haywood，Jennifer Slomack，Ned Escobar, Jim Brooks, Debbie Agee, Sylvia Parrish, Lee Rozakis, Kathleen Kelly, Sheridan Orr, 和Kerry Cahill。
    我们向牛津大学出版社的出版商，Chris Rogers表达我们特别的感谢。我们也要感谢市场和销售主任Scott Burns，感谢他的许多创造性想法和他的友好。我们从以前的编辑和朋友Peter Gordon处得到了许多支持和意见。Peter离开后，该项目就由我们现在的编辑Danielle Christensen主持。编辑部、设计和生产部主任Elyse Dubin为确保本书能够在设计和生产的不同阶段得到最大可能的关注发挥了关键作用。
    能够使该书及时出版以及达到如此好的质量，究竟是牛津大学出版社的谁呢？那就是我们的主编Karen Shapiro：她一直是如此伟大，我们深深的感谢她。我们同样要感谢我们的家人，感谢他们的支持和理解。
    
    Adel S. Sedra
    Kenneth C. Smith

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