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內容簡介

《晶體管電路實用設計》旨在讓剛接觸到電子技術的初學者盡快上手，充分瞭解和掌握晶體管電路的基本知識及應用設計。《晶體管電路實用設計》共分3部分，內容涉及分立器件的基礎知識，電源電路、低頻功率放大電路、低頻振蕩電路、模擬電路、邏輯與接口電路、高頻放大電路、高頻振蕩電路等的實用設計，以及耳機放大器的設計與製造和電路讀取的技巧。

目錄

緒論 歡迎來到晶體管電路的世界 1
0.1 半導體器件簡史 1
0.2 成為實力與魅力兼具的技術人員 3
0.3 關於本書的內容 5
第1部分 分立器件的基礎
第1章 何謂二極管 10
1.1 矽原子與矽晶 10
1.2 電子激發 13
1.3 費米能級 15
1.4 N型半導體與P型半導體 16
1.5 絕緣體、金屬與半導體的區彆 17
1.6 半導體PN結的性質 18
1.7 肖特基接觸 24
附錄 A 一種用萬用錶來檢測半導體部件好壞的判定方法 24
第2章 瞭解FET 31
2.1 FET 31
2.2 JFET 32
2.3 MESFET 36
2.4 MOSFET 37
2.5 FET的特性 41
2.6 三種基本放大電路 43
2.7 共源共柵連接FET 44
2.8 基於2SK30ATM上的單管低頻放大電路 45
第3章 理解晶體管 50
3.1 何謂晶體管 50
3.2 晶體管的電氣特性與最大額定值 52
3.3 晶體管的等效電路 58
3.4 3種基本放大電路 60
3.5 3種基本偏置電路 61
3.6 達林頓接法 64
3.7 單晶體管放大電路的簡易設計法 66
第4章 可控矽、GTO、TRIAC等 69
4.1 可控矽 70
4.2 GTO 72
4.3 TRIAC與DIAC 74
第2部分 分立器件的應用電路設計
第5章 電源電路的實用設計 80
5.1 整流電路 80
5.2 濾波電路 86
5.3 由齊納二極管組成的恒壓電路 87
5.4 帶有電流增壓器的齊納二極管恒壓電路 89
5.5 使用晶體管的可變輸齣電壓的恒壓電路 91
5.6 使用瞭OP放大器和晶體管的輸齣穩定性高的恒壓電路 99
5.7 恒流電路 100
5.8 CVCC電源 103
5.9 跟蹤穩壓器 108
5.10 3端子穩壓器的性能提升 110
5.11 有源紋波濾波器 112
5.12 電子負載 113
附錄B 用於功率晶體管的實用散熱設計法 116
第6章 低頻放大電路的實用設計 121
6.1 DC放大器 121
6.2 互補性SEPP放大器 127
6.3 多段放大電路 131
6.4 對稱型電流反饋放大器 132
6.5 由功率MOSFET組成的9W音頻功率放大器 140
6.6 由功率晶體管組成的30W的音頻功率放大器 145
第7章 低頻振蕩電路的實用設計 152
7.1 正弦波振蕩電路 152
7.2 CR移相振蕩電路 153
7.3 由雙T型濾波器組成的振蕩電路 155
7.4 文氏電橋振蕩電路 159
第8章 模擬功能電路的實用設計 165
8.1 多諧振蕩器電路 165
8.2 多諧振蕩器的應用 169
8.3 波形整形電路 174
8.4 計時器 176
8.5 繼電器與電燈的驅動電路 182
8.6 噪聲發生器 185
第9章 邏輯與接口電路的實用設計 187
9.1 邏輯IC的DC特性 187
9.2 邏輯反相器 188
9.3 與電路和或電路 192
9.4 用於EIA-232/574的綫性驅動器/接收器 194
第10章 高頻放大電路的實用設計 196
10.1 高頻基礎知識 196
10.2 用於高頻的電路 203
10.3 晶體管的動作點 209
第11章 高頻振蕩電路的實用設計 218
11.1 LC振蕩電路 218
11.2 由晶體振蕩器與陶瓷振蕩器組成的振蕩電路 226
第3部分 製作的基礎知識與實踐
第12章 電子設備的設計及製作的基礎知識 238
12.1 無源器件的基礎知識 238
12.2 锡焊的基本方法 245
12.3 實驗電路布綫和組裝的方法 248
第13章 耳機放大器的設計和製作 251
13.1 決定規格 251
13.2 設計 252
13.3 製作 259
13.4 動作試驗 263
13.5 初次試製的耳機放大器電路的討論 272
13.6 改良型耳機放大器 274
13.7 關於保護電路 277
13.8 故障排除 278
第14章 理解電路的一些方法 280
14.1 理解電路與電路設計的區彆 280
14.2 繪製電路圖的幾大原則 281
14.3 如何理解電路 281
14.4 例何題 290
附錄C 半導體器件的相關字母符號及其省略寫法 292
參考文獻 297
譯後記 298

精彩書摘

緒論歡迎來到晶體管電路的世界
0.1半導體器件簡史
從我最初開始對電路産生興趣至今已經有35年瞭，這之間，半導體也取得瞭巨大的發展。錶0.1中匯集瞭與半導體發展有關
的大事件，除此以外仍有許多發現或是發明。
錶0.1半導體相關的重要事件
1.發現時期
法拉第發現瞭硫化銀，1839年，人們從硫化銀導電率的溫度變化注意到瞭半導體的特性。但當時，半導體的理論還不成係
統，即使是到瞭1920年，硒整流器已經投入使用，它的動作原理仍然沒有大白於世。直到1931年，威爾遜模型成為半導體
理念確立的起點，之後，半導體開始瞭大跨步地發展與進步。
2.發明時期
1948年，點接觸式晶體管(照片0.1)作為第一個可以放大的半導體器件被發明齣來，之後的1951年，結型晶體管(照片0.2)
問世，這樣就使得今天的雙極晶體管的基礎得以確立。從那之後，半導體的進步可謂是日新月異，1959年齣現瞭IC這一概
念，也創造齣瞭IC中不可欠缺的平麵技術。
照片0.1最早的點接觸式晶體管照片0.2最早的結型晶體管
3.晶體管的應用時期
圖0.1呈現瞭身邊的電器中所使用的晶體管器件的變遷。1955年，Regency公司(美國)發售瞭世界上第一個晶體管收音機，
1959年，日本的索尼公司發售瞭世界第一颱晶體管電視。當時鍺晶體管是晶體管中的主流。直到1960年左右，在這個可謂
是真空管的全盛期裏，電視與收音機基本上全是真空管式的。
圖0.1身邊常見的半導體器件的曆史變遷
進入到1960年，使用晶體管的製品大幅度增多。那個時期，晶體管式立體聲被稱作“固態方式”，受到人們的追捧。時間
來到現代，主流變成瞭矽晶體管，因為它的穩定性高且故障少等原因，很快就取代瞭諸晶體管的地位。
4.IC的應用時期
之後IC登場。在學生時代的我看來，數字電路始於IC。IC集成化大體遵循的是於1975年進行過修正的摩爾定律(半導體元
件上集成的晶體管數目，每24個月便會增加一倍)，現在仍在不斷發展。預測說大約在2020年前後，受物理法則製約，它
將迎來自己的極限，但不排除新技術的發現將打破這個預測這一可能性。甚至可以說，想到2020年將會齣現什麼樣的明星
級器件這個問題，難掩內心的興奮。
像這樣不過短短數十年，電子領域正在以令世人驚嘆的速度不斷嚮前發展。請看圖0.2。現在，微處理器的運轉速度已經超
過瞭3GHz，據說到2011將達到10GHz。然而，這就是發展的終點瞭嗎?答案是否定的。世人曾多次說它已經到瞭自己的極限
，然而它還在不斷發展，在集成度與速度上不斷超越，令世人驚嘆。
時鍾頻率(Hz)
1.重要的是要有持之以恒的乾勁兒與行動力
對於剛開始對電子電路産生興趣的人來說，恐怕對電子領域是最有感觸的吧。諸如，一個微型計算機中要掌握的知識就多
如牛毛，就算是同一個模式，也不能簡單地進行連接瞭事等。但是，也不會手足無措。同以前相比，現在的社會
信息獲取非常簡單，工具的準備也相對容易。最為重要的是，要有持之以恒的乾勁兒與行動力。
相反，因為現在的水平已經相當高，比如使用FPGA(Field-Program mable Gate Array)，很快就可能製造齣數十個TTL邏
輯門電路。測量器中也使用函數IC的話，操作也會變得簡單，並且性能也能得到保證。從這些例子來看，可以說現在是一
個相當便利的時代。
2.現如今的技術人員不僅要勇攀高峰，還要培養自己廣闊的視野
圖0.3是一幅我作為新人時在研修課上見到的畫，距今也有二十多年瞭。畫的橫軸顯示的是專業、領域等的分類，縱軸顯示
的應該是學習程度、水平之類的東西。這一幅畫中的麯綫具有峰值。該峰值越高，說明該學習者在這一領域中的能力越高
。舉例來說，如果給一個人一個樣式，他就可以設計、製造齣這個電路，經過一定的調整使之與設計中的樣式完全相同的
話，這個人的水平就處在圖中所示的高峰處。並且，如果他用時極短的話，那麼在這個圖上的位置就更高瞭。但是，以一
己之力設計並製作齣一個電路，並讓它受到世人肯定還能普及開來，從而提高自己的位置，是視情況而定的。
除外，還要知道當今的時代，並不是所處位置越高就越好，還有必要以所處高位為中心獲得一個更寬闊的視野。換句話說
，所掌握的知識的領域越寬越好，這也是極為重要的。不能成為一個除瞭自己的專業就一無所知的人。他山之石可以攻玉
，如果視野開闊的話，就可以由此及彼，從而提高本專業的水平。
我覺得當今的時代越來越需要這樣的技術人員。擁有不輸於任何人的專業能力是一個必要條件，之外，還需要領域寬廣的
知識，這些最終都關係著一個技術人員的魅力。
雖然如此，我自己還處於一個馬馬虎虎的水平。但我的目標是提高自己的能力水平，開闊自己的視野，並且至今仍以這幅
圖為行動指針進行自身的工作。
在IC與LSI的發展下，晶體管等分立器件漸漸退齣瞭應用市場，但作為簡單的開關電路、放大電路與功能電路等電路的配角
，它的使用度仍不低。而且可以說，在功率要放大電路與高頻電路中，它仍然是主角。
因此，本著讓剛接觸到電子的初學者可以盡快上手之心，我下筆進行瞭描寫。希望初學者們從二極管、FET與晶體管這三大
基本器件的基礎知識到應用電路的實際設計都可以掌握自如。
除外，這本書還選取瞭一些諸如如何拓寬知識視野之類的、與半導體有關的各種各樣的課題，也許與工作並沒有直接關係
，但可以觸摸到半導體的本質與特性。這樣的描述可能讓一些人感到難以理解，但我想，這樣做的話可以讓平常司空見慣
的半導體零件重新被人們認識，使人們看到它是一種這樣用心地被設計齣來的東西。
考慮到大多數人是從中學理科的知識或是高等學校的物理知識開始接觸到半導體這一概念，本書對半導體的動作原理與特
性等進行瞭詳細的解說。另外，通過實際動手設計使用瞭晶體管的放大電路，可以理解它的動作原理。
第1章何謂二極管
對作為半導體動作原理基礎的能帶理論進行瞭簡單的說明。運用能帶理論，對PN結二極管的特性進行瞭理論上的說明。然
後，又運用能帶理論，分析說明瞭半導體與導體的區彆以及半導體的光特性在內等各種各樣的特性。
第2章瞭解FET
詳細說明瞭使用瞭PN結的結型FET的動作原理，並解說瞭使用肖特基結構的MESFET。除外，也介紹瞭現在成為IC主流的
CMOS器件中所使用的MOSFET。以設計齣一個FET放大電路為例，加深瞭對FET的理解。
第3章理解晶體管
詳細解說瞭晶體管的特性與用於晶體管電路設計中的h參數。然後又對偏壓電路進行瞭說明介紹，通過實際設計使用瞭一個
晶體管的放大電路，加深對晶體管的理解。
第4章可控矽、GTO、TRIAC等
這些器件利用瞭半導體特性，作為電路中的控製元件，使用範圍極廣。對這些情況進行解說之外，還介紹瞭觸發元件DIAC
，以及使用TRIAC設計瞭一個簡單的功率控製電路。
這裏介紹瞭可以說是最為常見的通用電路，並對它的設計方法進行瞭詳細的說明。通過測定在實際製作過程中電路的特性
，使之成為一種實際可用的電路。
第5章電源電路的實用設計
本章介紹瞭整流電路的基本動作原理與特性，並設計齣瞭輸齣電流在10mA與3A間的各式各樣的穩壓電路。接下來在設計齣
瞭恒流電路之後，又設計齣瞭作為實驗用電源所使用的20V、5A的穩壓恒流電源電路。並且設計瞭20A的電子負載用來測量
電源電路特性等。
第6章低頻放大電路的實用設計
DC放大器是低頻放大電路中的主流，本章對DC放大器的基本——差動放大電路、低頻振蕩電路、電流鏡電路與共源共柵電
路進行瞭解說。詳細介紹瞭功率放大部分中互補電路的動作情況，設計瞭使用OP放大器的低頻功率放大電路。
第7章低頻振蕩電路的實用設計
對CR移相式正弦波振蕩電路、雙T正弦波振蕩電路、文氏電橋正弦波振蕩電路等電路的動作進行瞭解說，並進行瞭具體的電
路設計。
第8章模擬功能電路的實用設計
本章對多諧振蕩電路、信號發生電路、VCO電路、波形整形電路與時序電路以及繼電器或是電燈驅動電路等稍帶模擬功能的
電路進行瞭介紹與設計。
第9章邏輯與接口電路的實用設計
邏輯與接口電路的主流是IC。但是，不同的用途與場閤，有時也可以便利地使用由一個晶體管構成的邏輯電路。本章介紹
瞭邏輯電路與接口電路，日後必有大用。
第10章高頻放大電路的實用設計
本章介紹瞭高頻的基礎知識，並解說瞭小信號放大電路、寬帶放大電路與AGC電路等。

前言/序言

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