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出版者:电子工业出版社

作者:杨碧石

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2003-4-1

价格:19.80元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505385641

丛书系列:

图书标签:

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深入探索：电路、系统与信息流动的奥秘 《模拟与混合信号集成电路设计基础》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，以理解和掌握现代电子系统中至关重要的模拟和混合信号集成电路（IC）的设计原理、实现技术和实际应用。在数字技术日益主导信息处理的今天，我们必须清醒地认识到，任何一个完整的电子系统，从传感器采集数据到最终的信号输出，都离不开高精度、低功耗的模拟前端和高效的模数/数模转换环节。本书正是聚焦于这一“桥梁”层面的核心技术。 第一部分：模拟电路设计基石与器件物理 我们将从最基本的半导体物理和器件模型入手，但会迅速过渡到电路应用层面。重点阐述MOSFET晶体管在小信号和大信号工作状态下的精确建模，包括亚阈值区、饱和区和线性区的特性分析，为后续的复杂电路设计打下坚实的理论基础。 随后，本书将详细剖析基本有源器件的构建，如高精度电流镜、高增益共源级（Common Source Stage）、共射极（或共源极）放大器及其派生结构。书中将投入大量篇幅探讨频率响应分析，使用波特图、相位裕度、增益带宽积（GBW）等核心指标，指导读者如何优化电路的瞬态和稳态性能。 在噪声分析方面，本书提供了系统性的方法论，区分了热噪声、闪烁噪声（1/f 噪声）以及它们对系统信噪比（SNR）和无杂散动态范围（SFDR）的限制。读者将学习如何利用噪声分析工具来指导晶体管尺寸的优化和偏置点的选取。 第二部分：运算放大器与反馈理论的精深应用 运算放大器（Op-Amp）是模拟设计中的“瑞士军刀”。本书不仅介绍了经典的双极型和CMOS型运算放大器拓扑，如折叠式、共源共栅结构，更深入探讨了高阶补偿技术，如密勒补偿（Miller Compensation）和零点/极点配置，以确保闭环系统的稳定性。 反馈理论被提升到核心地位。我们将超越传统的负反馈定义，探讨结构反馈（如共源共栅）在提高输出阻抗和开环增益方面的作用。此外，线性化技术（如源极跟随器、晶体管的失真分析）也将被细致讲解，帮助读者设计出具有高线性度、低总谐波失真（THD）的放大电路。 第三部分：核心混合信号处理模块 混合信号电路是实现数字与物理世界交互的关键。本部分是本书的重点和难点所在。 A. 模数转换器（ADC）设计： 我们将系统地介绍主流的ADC架构： 1. 逐次逼近寄存器型（SAR ADC）： 详细分析其工作流程，重点剖析采样与保持电路（S/H）、开关电容DAC的设计挑战，以及比较器的非理想性对量化误差的影响。 2. 流水线型（Pipeline ADC）与Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 调制器： 对于流水线架构，本书侧重于残余信号放大器的设计和数字校准的必要性。对于$SigmaDelta$调制器，我们将深入解析噪声塑形（Noise Shaping）的原理、高阶调制器的稳定性问题，以及如何选择合适的过采样率（OSR）和阶数。 B. 数模转换器（DAC）设计： 我们将比较R-2R梯形网络和开关电容阵列DAC的优缺点，重点关注匹配误差（Mismatch Error）如何直接转化为静态和动态的非理想特性（如DNL/INL）。 C. 锁相环（PLL）与时钟生成： 频率合成是现代通信系统的支柱。本书讲解了压控振荡器（VCO）的设计，特别是环路滤波器（Loop Filter）在抑制相位噪声和抖动（Jitter）中的关键作用。我们将详细分析一阶、二阶和三阶锁相环的环路带宽与锁定时间之间的权衡。 第四部分：低功耗与高精度实现技术 在移动设备和物联网（IoT）领域，功耗是决定性的因素。本书探讨了多种先进的低功耗设计策略： 1. 动态电压与频率调整（DVFS）： 如何在保证性能的前提下最小化静态和动态功耗。 2. 亚阈值偏置（Subthreshold Biasing）技术： 虽然会牺牲速度，但能极大地降低功耗，如何平衡这一Trade-off。 3. 斩波技术（Chopper Stabilization）与自举技术（Bootstrapping）： 用于消除低频漂移和实现高电压摆幅。 第五部分：噪声、失真与系统级测试 最后一部分关注如何验证和测量这些复杂电路的性能。读者将学习如何使用频谱分析仪、示波器和网络分析仪对设计的电路进行全面的性能评估。重点讲解动态范围、寄生效应建模（如衬底噪声耦合）以及ESD/Latch-up等可靠性问题在IC设计中的预防措施。本书强调从系统级需求出发，反推到晶体管层面的设计决策，确保最终产品满足严格的性能指标要求。 本书内容涵盖了从基本器件原理到尖端系统级模块的完整路径，为有志于从事高精度模拟、射频（RF）和混合信号集成电路设计工作的工程师和研究人员提供了一套实用且深刻的技术指南。

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我特别欣赏作者在处理时序逻辑部分时所展现出的细致和条理性。在涉及触发器、状态机设计这些容易让人迷糊的地方，作者并没有采用堆砌公式的老办法，而是巧妙地引入了一些状态图和波形图的对比分析。尤其是对竞争与冒险现象的阐述，他不仅指出了问题所在，还深入剖析了不同消除方法的优缺点及适用场景，这部分内容的深度和广度，远超我之前阅读过的其他教材。我甚至暂停了好几次，对着书上的一个全加器真值表推导图反复研究，终于把异步电路中的脉冲控制逻辑彻底弄明白了。如果说前面的组合逻辑部分是地基，那么这部分内容就是整栋大楼的框架，结构稳固，逻辑严密，真正体现了教材的价值所在。

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从教学资源整合的角度来看，这本书的野心似乎不只停留在纸面。我注意到书的扉页和封底部分提到了几个配套的网络资源链接，这在传统教材中相对少见。这些资源似乎包含了一些仿真软件的使用指南和一些基础实验的虚拟环境配置文档。这种将传统理论学习与现代仿真实践结合的尝试，非常符合当下工程教育的发展趋势。尽管我还没来得及深度探索这些链接的内容，但光是这种意识——承认现代电子设计已离不开EDA工具——就值得称赞。它不再是孤立地讲解电路图，而是试图将读者“拽入”到实际的工程设计流程中去，这种与时俱进的教育理念，让这本书在众多老牌教材中脱颖而出，具有很强的生命力。

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这本书的习题设置是它的一个双刃剑。一方面，习题量大得惊人，覆盖面极广，从简单的真值表化简到复杂的微型处理器状态转换设计，几乎涵盖了每一个知识点。这对于那些渴望通过大量练习来巩固知识的“题海战术”信徒来说，无疑是一座金矿，足够让你在考试前刷上好几轮。然而，另一方面，我发现后半部分的一些高级综合题，其参考答案和详细解题步骤的缺失，成了一个令人头疼的问题。当你独立思考后得出不同结果时，缺少一个权威的“参照系”来验证自己的思路是否跑偏，这使得学习的闭环体验大打折扣。对于自学者而言，没有详尽的反馈机制，学习效率的提升会大打折扣，希望未来再版时能考虑增补这部分内容。

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这本书的叙事方式，说实话，一开始让我有些摸不着头脑。它没有采取那种循序渐进、层层递进的“讲故事”方式来引入复杂概念，而是直接将概念抛出来，然后用密集的数学推导来支撑其合理性。对于那些有一定数理基础的读者来说，这可能是一种高效的切入点，能够迅速掌握核心原理的本质。但是，对于我这种更偏爱“情景代入式”学习的人而言，前几章读起来略显枯燥，感觉就像是在啃一块硬邦邦的理论骨架，缺乏一些生动的实例来佐证这些抽象规则是如何在实际电路中发挥作用的。我花了好大力气才把布尔代数和逻辑门的初步概念捋顺。作者的深度毋庸置疑，但深度带来的代价似乎是牺牲了一部分阅读的流畅性和亲和力，更像是给专业人士准备的工具手册，而不是给小白的引路灯。

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这本书的装帧设计得非常朴实，封面那种磨砂质感的深蓝色，让人联想到电路板上的铜线，很有专业气息。我拿到手的时候，首先被它的厚度震撼了一下，这可不是那种轻薄的入门读物，沉甸甸的，感觉内容量很足。内页纸张选得不错，不是那种反光的铜版纸，看起来对眼睛比较友好，长时间阅读也不会太疲劳。排版上，作者显然下了不少功夫，图表清晰，公式居中对齐，关键术语的加粗处理也很到位，即便是第一次接触这方面的知识，也能大致跟上逻辑的脉络。不过，我个人觉得在一些实验部分的配图上，如果能提供更详细的实物连接图，而非仅仅是原理图，对我们这些动手能力稍弱的初学者来说会更友善一些。总体来说，从物理层面上看，这是一本制作精良、旨在扎实教学的教材，看得出出版方在生产质量上的投入。

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