运算放大器权威指南(第5版)

运算放大器权威指南 出自德州仪器公司的多名技术科研人员之手，凝结了该公司数十年来在运算放大器设计与制造领域的经验。书中不仅介绍了大量的电路实例，还提供了诸多优化电路设计的方法和技巧，旨在帮助读者以尽可能低的成本设计出可靠的低功耗电路，是从事电子电路设计的工程技术人员不可或缺的参考指南。 第5版不仅囊括了前几版中关于单电源运放电路设计的内容，还新增了关于故障诊断、负电源开关稳压电路设计的内容。 ·运放基础理论，以及不同类型运放设计电路的方法：电压反馈运放、电流反馈运放、全差分运放等 ·电路故障诊断 ·传感器与模数转换器的接口电路，以及数模转换器与负载的接口电路 ·滤波器的设计 ·运放在不同环境下的应用

本书出自德州仪器公司前应用工程师之手，书中凝结了作者多年的工作经验、智慧和专业知识，为工程师优化模拟电子设计提供了大量的方法、技术和技巧，从而以尽可能低的成本、尽可能小的尺寸设计出可靠且低功耗的电路。书中还利用分销商提供的实际元件，将理论与实践相结合，提出了实用的解决方案。第5版增加了关于故障诊断、负电源开关稳压电路设计的内容，囊括了前几版中关于单电源运放电路设计的内容，而且还总结了作者多年来在实际工作中存在的误解和犯下的错误，让读者避免在设计中遇到类似的问题。本书是从事电子电路设计的工程技术人员不可或缺的指南和参考书。

布鲁斯·卡特（Bruce Carter） 电子工程师，在射频、模拟和数字电路设计方面拥有30多年的经验。曾在德州仪器公司担任应用工程师多年，任职于3M公司。 罗恩·曼西尼（Ron Mancini） 电子工程师，在晶体管电路、固态子系统和模拟IC的应用工程设计等领域拥有30多年的经验。曾在德州仪器公司工作多年，并在此期间累计申请了12项美国专利。 【译者简介】 孙宗晓 本科毕业于北京大学力学与工程科学系，硕士、博士毕业于北京大学工学院生物医学工程系。主要研究方向：生物医学信号的采集、传输与处理。

第1章运算放大器的地位1
1.1问题1
1.2解决方案1
1.3运算放大器的诞生2
1.3.1电子管时代2
1.3.2晶体管时代3
1.3.3集成电路时代3
1.4参考文献4
第2章理想运放公式的推导5
2.1引言5
2.2理想运放假设6
2.3同相放大电路7
2.4反相放大电路8
2.5加法器9
2.6差分放大器9
2.7复杂的反馈网络11
2.8阻抗匹配放大器12
2.9电容13
2.10为什么理想运放会毁灭整个宇宙14
2.11小结15
第3章交流耦合单电源运放电路的设计16
第4章直流耦合单电源运放电路的设计23
4.1引言23
4.2简单的入门例子23
4.3电路分析25
4.4联立方程组29
4.4.1情形1：VOUT=+mVIN+b30
4.4.2情形2：VOUT=+mVIN-b33
4.4.3情形3：VOUT=-mVIN+b36
4.4.4情形4：VOUT=-mVIN-b38
4.5小结40
第5章其他情形41
5.1一系列的应用41
5.2偏移量为零的同相衰减器42
5.3偏移量为正的同相衰减器42
5.4偏移量为负的同相衰减器42
5.5偏移量为零的反相衰减器43
5.6偏移量为正的反相衰减器43
5.7偏移量为负的反相衰减器44
5.8同相缓冲器44
5.9设计辅助工具44
5.10信号链设计46
第6章反馈与稳定性理论47
6.1反馈理论导论47
6.2框图的运算与变换47
6.3反馈方程与稳定性51
6.4反馈电路的伯德分析52
6.5伯德分析在运放上的应用55
6.6环路增益图是理解稳定性的关键工具57
6.7二阶方程与振铃/过冲预测59
6.8参考文献60
第7章非理想运放方程的推导61
7.1引言61
7.2标准形式方程的回顾62
7.3同相放大电路63
7.4反相放大电路65
7.5差分放大电路66
7.6你是否比运放更聪明67
第8章电压反馈运放的补偿70
8.1引言70
8.2内部补偿71
8.3外部补偿、稳定性与性能75
8.4主极点补偿75
8.5增益补偿78
8.6超前补偿79
8.7在运放电路中应用的补偿衰减器81
8.8超前-滞后补偿83
8.9补偿方案的比较85
8.10小结86
第9章电流反馈运放87
9.1引言87
9.2电流反馈运放的模型88
9.3稳定性方程的推导88
9.4电流反馈同相放大电路89
9.5电流反馈反相放大电路90
9.6稳定性分析92
9.7反馈电阻的选择93
9.8稳定性与输入电容95
9.9稳定性与反馈电容96
9.10CF和CG的补偿97
9.11小结97
第10章电压反馈运放与电流反馈运放的比较99
10.1引言99
10.2精度99
10.3带宽101
10.4稳定性103
10.5阻抗104
10.6公式的比较105
第11章全差分运放107
11.1引言107
11.2“全差分”意味着什么107
11.3第二个输出端如何使用108
11.4差分放大级108
11.5单端到差分的转换109
11.6一项新功能110
11.7理解VOCM输入110
11.8仪表放大器112
11.9滤波器电路113
11.9.1单极点滤波器113
11.9.2双极点滤波器114
11.9.3多重反馈滤波器114
11.9.4双二阶滤波器116
第12章不同类型的运放118
12.1引言118
12.2无补偿和欠补偿的电压反馈运放118
12.3仪表放大器119
12.4差动放大器120
12.5缓冲放大器122
第13章电路故障诊断125
13.1引言125
13.2排除最简单的问题：检查电源125
13.3不要忘记“使能”引脚125
13.4检查直流工作点126
13.5增益错误126
13.6输出噪声大126
13.6.1传导发射与辐射发射噪声127
13.6.2辐射敏感噪声129
13.6.3传导敏感噪声131
13.7输出带有偏移量133
13.8小结135
第14章传感器与模数转换器的接口电路136
14.1引言136
14.2系统的信息137
14.3电源的信息138
14.4输入信号的特性139
14.5模数转换器的特性140
14.6接口的特性140
14.7结构的确定142
14.8小结143
第15章数模转换器与负载的接口电路144
15.1引言144
15.2负载的特性144
15.2.1直流负载144
15.2.2交流负载144
15.3理解数模转换器及其指标145
15.3.1数模转换器的种类145
15.3.2最简单的电阻阶梯式数模转换器145
15.3.3加权电阻式数模转换器145
15.3.4R/2R数模转换器146
15.3.5增量求和式数模转换器148
15.4数模转换器的误差预算149
15.4.1精度与分辨率149
15.4.2直流应用的误差预算150
15.4.3交流应用的误差预算151
15.4.4射频应用的误差预算152
15.5数模转换器的误差与参数152
15.5.1直流误差与参数152
15.5.2交流误差与参数156
15.6数模转换器电容的补偿158
15.7增加运放缓冲器电路的输出电流与电压159
15.7.1扩流电路160
15.7.2增压电路161
15.7.3功放电路162
15.7.4单电源工作与直流偏移162
第16章有源滤波器的设计164
16.1引言164
16.2低通滤波器基础165
16.2.1巴特沃思低通滤波器168
16.2.2切比雪夫低通滤波器169
16.2.3贝塞尔低通滤波器169
16.2.4品质因数Q171
16.2.5小结172
16.3低通滤波器设计172
16.3.1一阶低通滤波器173
16.3.2二阶低通滤波器175
16.3.3高阶低通滤波器178
16.4高通滤波器设计180
16.4.1一阶高通滤波器181
16.4.2二阶高通滤波器183
16.4.3高阶高通滤波器184
16.5带通滤波器设计185
16.5.1二阶带通滤波器186
16.5.2四阶带通滤波器（参差调谐）189
16.6带阻滤波器设计192
16.6.1有源双T滤波器193
16.6.2有源Wien-Robinson滤波器195
16.7全通滤波器设计196
16.7.1一阶全通滤波器198
16.7.2二阶全通滤波器199
16.7.3高阶全通滤波器200
16.8实际设计中需要注意的事项201
16.8.1滤波电路的偏置201
16.8.2电容的选择203
16.8.3元件的取值205
16.8.4运放的选择205
16.9滤波器系数表207
16.10延伸阅读213
第17章设计滤波器的快速简便方法214
17.1引言214
17.2快速实用滤波器设计214
17.3设计滤波器216
17.3.1低通滤波器216
17.3.2高通滤波器217
17.3.3窄（单频点响应）带通滤波器218
17.3.4宽带通滤波器218
17.3.5陷波（单频点抑制）滤波器219
17.4使用一个运放完成尽可能多的工作221
17.4.1三极点低通滤波器221
17.4.2三极点高通滤波器222
17.4.3参差调谐与多谐振峰带通滤波器222
17.4.4单运放陷波与多频陷波滤波器225
17.4.5结合使用带通滤波器和陷波滤波器227
17.5设计辅助工具228
17.5.1低通、高通和带通滤波器设计辅助工具228
17.5.2陷波滤波器设计辅助工具230
17.5.3双T滤波器设计辅助工具231
17.6小结232
第18章高速滤波器233
18.1引言233
18.2高速低通滤波器233
18.3高速高通滤波器234
18.4高速带通滤波器234
18.5高速陷波滤波器235
18.610kHz陷波滤波器的结果236
18.7小结238
第19章运放在射频设计中的应用239
19.1引言239
19.2电压反馈还是电流反馈239
19.3射频放大器的电路结构239
19.4用于射频设计的运放参数241
19.4.1单级增益241
19.4.2相位线性度242
19.4.3频响峰值的调节242
19.4.4-1dB压缩点243
19.4.5噪声系数244
19.5无线系统245
19.5.1宽带放大器246
19.5.2中频放大器247
19.6高速模拟输入驱动电路249
19.7小结249
第20章低压运放电路的设计251
20.1引言251
20.2关键的指标251
20.2.1输出电压摆幅251
20.2.2动态范围252
20.2.3输入共模电压范围253
20.2.4信噪比254
20.3小结256
第21章极端环境下的应用257
21.1引言257
21.2温度257
21.2.1噪声258
21.2.2速度258
21.2.3输出驱动能力和输出级258
21.2.4直流参数258
21.2.5最重要的参数259
21.2.6极端环境下运放参数的最终注记259
21.3封装259
21.3.1集成电路本身259
21.3.2集成电路的封装260
21.3.3集成电路的互联260
21.4当失效不可接受时262
21.5当产品寿命要求很长时263
21.6小结264
第22章稳压器265
22.1引言265
22.2稳压器的情形265
22.2.1虚地：b=0265
22.2.2正电压和负电压稳压器：b>0，b<0265
22.3自制还是购买266
22.4线性稳压器266
22.5开关稳压器268
22.6过压保护电路269
22.7有源负载电路271
22.8设计辅助工具272
22.9小结273
第23章负电压开关稳压电路274
23.1引言274
23.2典型的降压开关稳压电路274
23.3电感的附加绕组276
23.4附加电感277
23.5用-VOUT而不是地作为稳压器的参考点278
23.6其他方案279
23.7负电压有源负载279
23.8小结280
第24章其他应用281
24.1运放振荡器281
24.2组合运放与提高输出功率的方法283
第25章常见的应用错误287
25.1引言287
25.2运放工作在小于单位增益（或规定增益）的情况287
25.3运放用作比较器288
25.3.1比较器290
25.3.2运放290
25.4未用运放的不恰当端接291
25.5直流增益292
25.6电流源293
25.7电流反馈运放：短路的反馈电阻294
25.8电流反馈运放：反馈环中的电容295
25.9全差分运放：错误的单端端接295
25.10全差分运放：错误的直流工作点296
25.11全差分运放：错误的共模电压范围297
25.12最普遍的应用错误：不恰当的退耦299
25.13小结300
附录A电路理论回顾301
附录B理解运放的参数308
附录C运放的噪声理论333
附录D印制电路板布图技术346
附录E单电源运放电路集锦365
索引374