模拟电子电路（模电）是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路，主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。模拟电子技术是高等学校电类专业及电类相关专业的基础课程之一，也是必修课程之一。本书的内容包括电路分析基础、半导体二极管与等效模型、三极管及其等效模型、晶体管放大器及其基本分析方法、集成电路与运算放大器、反馈放大器、集成运算放大器的应用、直流稳压电源、电子电路的仿真分析。全书内容全面，例题和习题丰富，并且给出了专业名词对应的英文，可方便学生的学习。

前 言 进入21世纪后，电子信息技术和通信产业得到了飞速发展，以网络与移动通信为代表的信息技术改变了人们的生活方式、生产方式和工作方式。伴随着技术的进步与新市场的不断拓展，社会对专业人才的需求提出了更高、更多层次的要求。要满足社会人才需求，就需要大批具备专业知识的高层次人才，高等学校也势必要在当今的历史背景下行使其历史使命。同时，网络与信息技术的发展从根本上说得益于电子元器件与集成芯片的不断发展。2014年，国务院发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》中明确指出要着力发展集成电路产业。2017年，教育部开始推进新工科建设，全力探索国际先进的工程教育中国模式、中国经验，助力高等教育强国路线。在当前国家大力推进工科与工业技术的背景下，教学改革势在必行。 “模拟电子技术基础”是电子信息类专业核心基础课，也是微电子专业核心基础课，历来在人才的培养环节有着举足轻重的作用。随着时代的发展和社会需求的不断变化，高等学校在教学过程中需要重新考虑课程的定位与教学需求的变化，努力做出更多的教学创新。2018年6月，教育部召开本科教育工作会议，对新时代课程的建设提出了新的要求。为了进一步提升拔尖人才的培养，课程建设和人才培养模式的改革是推进大学“双一流”建设的重点。目前，我国工程教育已经站在一个新的起点，高等学校在工程科技创新与产业创新方面要发挥主体作用。结合当前高校人才培养的新形势和新要求，武汉大学电子线路课程组从2015年开始不断总结、尝试各种先进教学方法，不断进行教学创新。课程组经过多年积累、教学研讨，在教学过程中不断验证和不断完善教材内容的基础上，最终形成了适用于教学主导或教学研究型高等院校，强调物理概念，简化理论推导，理论联系实际的基础课教材。经过整体规划教学资源体系，本书对大类招生、宽口径培养及强调实践能力为特点的读者会有较好的适用性。整体教学学时建议为68左右（含实验学时），适合作为电子信息类本、专科生的专业基础课教材，也适合作为信息工程类相关技术人员的参考书。 本书是在清华大学出版社出版的第一版教材《电子线路（I）》（2006年）的基础上，经过大量变更、补充和重新编订而成的。第一版教材是“新坐标大学本科电子信息类专业系列教材”，主要面向全国教学研究型与教学主导型普通高等学校电子信息类专业的本科教学。本书结合当今高等教育基础课教学改革的背景，涵盖了部分“电路分析”课程的内容，力争将电路分析与模拟电路的基础内容结合起来，在小信号条件下，对非线性器件的线性化进行近似，利用线性电路的分析方法获得相关的结论。新时代背景下集成电路的内容会逐渐占更多的篇幅，本书以分立器件为中心，以集成电路为主线，将基本理论、基本电路及基本方法贯穿始终。最后一章介绍了电路仿真分析的方法，对各章节中的典型电路进行了Multisim仿真分析，结合教学内容进行了仿真举例。 全书共9章，分别介绍了电路的基本理论、半导体基础知识、放大器的基本构成、运算放大器的基本应用及稳压电源等五部分。大多数读者对电子电路的认识是从了解电路的基本原理及定律开始的，其中的一些读者可能有机会深入探索各种电子设备的内部构造及信号的传输机制。因此，这种先介绍电路基本理论的叙述顺序（由简到难的顺序）是比较适合大多数读者学习模拟电子技术基础的，尽管模拟电子电路事实上只是各种电子设备内部电路的一小部分。 第1章介绍电路的一些基础理论与定律。通过对这章内容的学习，读者将接触到大量电路的术语，能够从宏观上了解电子信号在整个电子设备中的运行机理；认知电阻、电容、电感等线性元件上的电压、电流在电路中的具体表现。然而，为了获得信号电路更多的特性，读者还需要阅读接下来的8章内容。 第2章和第3章介绍半导体材料与半导体器件的一些基本知识，通过引入PN结探讨模拟电子电路中的三大核心组件（二极管、双极性三极管与场效应管）的构成及其工作机理。分析三大组件的伏安特性、电路模型及应用参数，为放大电路的分析和集成电路的展开进行合理铺垫。 第4章介绍由双极性三极管和场效应管组成的基本放大电路。从信号激励、传输与响应电路的基本概念出发，将电压或电流信号分解成直流信号和交流信号之和，分别讨论三极管放大器的直流与交流工作状态。其中，直流工作状态与第3章相呼应，而交流工作状态则通过图解法和引入小信号模型来分析基本放大电路的性能参数，为放大电路的分析提供理论引导。 第5章针对电子电路集成化的发展方向，简介集成电路的基本知识，重点介绍集成运算放大器的内部构成及其基本电路单元，并以其输出单元的构成为基础，探讨甲类和乙类功率放大电路。集成运算放大器的内部构造涵盖了电路设计中的方方面面，是一个包含输入/输出、多级放大、偏置设置以及温度与频率补偿等涵盖放大器所有知识点的综合性电路，在电子电路的设计与应用中有着广泛的参考价值与现实意义，希望读者通过这一章的学习领略模拟电子电路设计的精髓。 第6章介绍放大电路引入反馈的重要性。这一章在介绍反馈的概念、反馈的分类、反馈对放大器的影响等基本概念的基础后，重点讲述放大器引入四种负反馈的分析方法；通过方框图法与深度负反馈的近似分析法，介绍负反馈对放大器的性能改善，分析多级放大器产生自激的原因，并给出提高放大器稳定性的基本方法。 第7章介绍集成运算放大器的基本应用。通过集成运算放大器的线性和非线性应用简介，为模拟电子电路的实践环节打开创新之门；各种运算电路的设计与分析、滤波器的典型设计与分析方法、多种比较器设计与分析，是模拟电子电路与现实工程紧密结合的具体体现。 第8章介绍直流稳压电源电路，包括直流稳压电源的种类、结构及主要技术参数，还介绍开关型稳压电源的原理、计算方法等内容。 第9章介绍电子设计EDA的基本概念，以及模拟电路仿真软件Multisim的使用方法，对书中的主要内容与重点模型都进行仿真讨论，以帮助读者进一步理解其中的内容。进入21世纪后，各技术领域都与计算机有着广泛而又深远的联系，读者学习电路设计离不开EDA软件，学好电路仿真对提高电路设计与制作效率具有重要意义。 本书参考了国内外多种模拟电路的著名教材、期刊文献、会议论文等。在内容的安排上，尽量做到保留传统经典内容的同时兼顾技术发展趋势。希望能够通过对模拟电路各个知识点的阐述，让读者对电路概念与电路有一个完整的认知。本书末尾列出了参考文献，以示作者的感谢与敬意。另外，附录A提供了全书物理量符号的检索表。 本书由武汉大学电子线路课程组编著。全书由代永红统编，课程组的其他老师参与编写，具体写作分工如下：王敏编写1.1～1.3节、2.1～2.2节、3.1节、4.1节和9.2节；刘彦飞编写1.4～1.5节、3.2节、5.1节、7.1节、9.1节、9.3节和附录A；其余章节由代永红编写；高洵规划了全书的内容，对照和校正了所有章节中的英文术语；王晓艳、黄珺、樊凡检验和修订了统编后的试用文稿与习题。 感谢武汉大学甘良才教授对本书编写提供的指导。本书在编写期间还得到了武汉大学本科生院、武汉大学电子信息学院的大力支持，在此表示诚挚的谢意！由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请广大读者不吝赐教。 编著者 于武汉大学电子信息学院

第1章 电路分析基础 1 1.1 电路的基本概念 1 1.1.1 电路的模型与基本物理量 1 1.1.2 直流电与交流电 2 1.1.3 模拟信号与数字信号 3 1.1.4 电路的基本物理量与参考方向 4 1.2 无源元件 9 1.2.1 电阻元件 9 1.2.2 电感元件 10 1.2.3 电容元件 12 1.3 有源元件 13 1.3.1 电压源 13 1.3.2 电流源 14 1.4 基本定律和定理 15 1.4.1 基尔霍夫定律 15 1.4.2 叠加定理 17 1.4.3 戴维南定理与诺顿定理 18 1.5 正弦交流电路 19 1.5.1 正弦交流电的基本概念 20 1.5.2 正弦交流电相量法分析 22 1.5.3 正弦交流电的简单分析与计算 24 1.6 频率响应分析方法 30 1.6.1 RC低通滤波电路 30 1.6.2 RC高通滤波电路 31 1.6.3 RC带通滤波电路 32 习题1 33 第2章 半导体二极管与等效模型 35 2.1 半导体的导电特性 35 2.1.1 本征半导体 35 2.1.2 杂质半导体 37 2.1.3 半导体中的漂移电流与扩散电流 39 2.2 PN结与半导体二极管 42 2.2.1 动态平衡时的PN结 42 2.2.2 PN结的导电特性 44 2.2.3 PN结的击穿特性 47 2.2.4 PN结的电容特性 48 2.2.5 二极管的主要参数类型 49 2.3 半导体二极管的等效模型与分析方法 53 2.3.1 半导体二极管在电路中的等效模型 54 2.3.2 二极管电路的分析方法 57 习题2 61 第3章 三极管及其等效模型 63 3.1 双极性晶体管 63 3.1.1 双极性三极管的结构与电路符号 63 3.1.2 双极性三极管的电流放大作用 64 3.1.3 双极性三极管的伏安特性曲线 65 3.1.4 双极性三极管的主要参数 68 3.2 金属氧化物半导体场效应管 71 3.2.1 MOS场效应管的结构与电路符号 72 3.2.2 结型场效应管 76 3.2.3 场效应管的主要参数 79 3.3 三极管等效模型 81 3.3.1 双极性晶体管的小信号等效电路模型 81 3.3.2 双极性晶体管的频率特性 87 3.3.3 场效应管的小信号等效电路模型 88 3.3.4 两种三极管的对比 89 习题3 90 第4章 晶体管放大器及其基本分析方法 93 4.1 放大器的基本概念 93 4.1.1 放大器的基本组成 93 4.1.2 放大器的性能指标 94 4.2 基本放大电路及其分析方法 99 4.2.1 共射放大器 100 4.2.2 共集放大器 112 4.2.3 共基放大器 115 4.2.4 场效应管放大器 117 4.3 单级放大器的频率响应 123 4.3.1 单级放大器的高频响应 123 4.3.2 单级放大器的低频响应 127 4.4 多级小信号放大器 129 4.4.1 多级放大器的基本概念 129 4.4.2 多级放大器的性能参数 132 4.4.3 复合管与组合放大器 133 4.4.4 多级放大器的频率响应 135 习题4 138 第5章 集成电路与运算放大器 142 5.1 集成电路与运算放大器基础 142 5.1.1 集成电路工艺与集成元器件 142 5.1.2 集成运算放大器 147 5.2 集成运放的输入级 148 5.2.1 差分放大器的工作原理 148 5.2.2 差分放大器的基本性能分析 151 5.2.3 改进型差分放大器 154 5.2.4 差分放大器的传输特性 155 5.3 集成运放的偏置与负载 156 5.3.1 基本镜像电流源（电流镜） 156 5.3.2 有缓冲级的电流镜 157 5.3.3 比例电流源 158 5.3.4 微电流源 158 5.3.5 有源负载 159 5.4 集成运放的中间级 160 5.4.1 双端变单端电路 160 5.4.2 电平移动电路 161 5.5 集成运放的输出级 163 5.5.1 集成运放输出级的电路特征与功率放大器概述 163 5.5.2 甲类功率放大电路 165 5.5.3 乙类互补对称功率放大电路 168 5.5.4 甲乙类互补对称功率放大电路 170 5.6 集成运放的整体电路 172 5.6.1 集成运放简介 172 5.6.2 集成运放的性能参数 174 5.6.3 集成运放的种类、模型及基本放大器 177 习题5 182 第6章 反馈放大器 187 6.1 反馈的基本概念以及判断方法 187 6.1.1 反馈的基本概念 187 6.1.2 反馈在电路中的表现 189 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 191 6.2.1 电压串联负反馈 191 6.2.2 电压并联负反馈 192 6.2.3 电流串联负反馈 192 6.2.4 电流并联负反馈 193 6.3 负反馈的方框图模型及深度负反馈的近似分析方法 194 6.3.1 反馈的方框图 194 6.3.2 深度负反馈的近似分析方法 197 6.4 反馈改善放大器性能 199 6.4.1 提高增益稳定性 199 6.4.2 减小非线性失真 200 6.4.3 展宽频带特性 201 6.4.4 改变输入、输出电阻 202 6.4.5 引入负反馈的方法 206 6.5 负反馈放大器的分析方法 208 6.5.1 方框图法 208 6.5.2 负反馈方框图法与微变等效电路法对比验证 211 6.6 放大器中产生自激振荡的原因及消除方法 213 6.6.1 自激振荡的成因 213 6.6.2 负反馈放大器的稳定性分析及稳定工作条件 214 6.6.3 反馈放大器自激振荡的消除方法 215 习题6 220 第7章 集成运算放大器的应用 225 7.1 运算电路 225 7.1.1 比例运算电路 225 7.1.2 加减运算电路 229 7.1.3 积分微分运算电路 231 7.1.4 对数指数运算电路 233 7.1.5 乘除运算电路 235 7.2 有源滤波器电路 236 7.2.1 有源滤波的基本概念 236 7.2.2 一阶有源滤波器电路 237 7.2.3 二阶有源滤波器电路 239 7.3 开关电容滤波器 244 7.3.1 开关电容电路的基本概念 244 7.3.2 基本开关电容电路 247 7.3.3 开关电容滤波器 248 7.4 状态变量型有源滤波器 249 7.4.1 传递函数 249 7.4.2 电路组成 250 7.4.3 集成状态变量滤波电路 251 7.5 集成电压比较器 252 7.5.1 电压比较器概述 252 7.5.2 单门限电压比较器 254 7.5.3 滞回电压比较器 255 7.5.4 窗口电压比较器 256 习题7 257 第8章 直流稳压电源 261 8.1 直流稳压电源的基本结构 261 8.2 整流电路 262 8.2.1 单相整流电路的工作原理 262 8.2.2 整流电路的主要参数 264 8.2.3 倍压整流 265 8.3 滤波电路 266 8.3.1 电容滤波电路 267 8.3.2 电感滤波电路 268 8.4 串联型直流稳压电源 270 8.4.1 稳压电路性能指标 270 8.4.2 串联型稳压电路的工作原理 271 8.4.3 集成稳压电源及其应用 273 8.5 开关型稳压电源 277 8.5.1 直流?直流变换器 277 8.5.2 开关稳压电源的工作原理 279 8.5.3 集成PWM控制器 280 习题8 282 第9章 电子电路的仿真分析 286 9.1 电子设计自动化概述 286 9.1.1 基本概念 286 9.1.2 EDA工具 286 9.1.3 Multisim软件介绍 290 9.2 电路基本定理仿真 295 9.2.1 叠加定理 295 9.2.2 戴维南定理 296 9.3 二极管仿真 297 9.3.1 二极管伏安特性 297 9.3.2 二极管交流小信号等效电路 299 9.4 基本放大器仿真 301 9.4.1 三极管伏安特性 301 9.4.2 基本共射放大器 302 9.4.3 基本场效应管放大器 308 9.5 集成运算放大器单元电路仿真 310 9.5.1 差分放大器 310 9.5.2 功率放大电路 316 9.6 负反馈放大器仿真 318 9.6.1 负反馈分析方法 319 9.6.2 深度负反馈 324 9.7 集成运算放大器应用电路仿真 326 9.7.1 基本运算电路 326 9.7.2 有源滤波器 328 9.8 直流电源仿真 331 9.8.1 串联稳压电源 331 9.8.2 三端稳压器 332 习题9 333 附录A 物理量索引 334 参考文献 344