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出版者:人民邮电出版社

作者:王诚

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2003-6-1

价格:45.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787115112668

丛书系列:

图书标签:

• FPGA
• CPLD
• 硬件设计
• 数字电路
• 可编程逻辑
• 开发工具
• VHDL
• Verilog
• EDA
• 嵌入式系统

模拟集成电路设计基础与实践 本书旨在为读者提供一个全面而深入的模拟集成电路设计学习路径，内容涵盖从基础理论到先进工艺下的实际应用。 本书的第一部分聚焦于半导体器件物理基础与模型，为理解后续电路设计奠定坚实的基础。我们详细探讨了MOSFET的物理结构、工作原理及其在不同工作区域的非理想效应，如沟道长度调制、亚阈值导通等。此外，对双极性晶体管（BJT）的特性和基本结型效应也有详尽的阐述，尽管现代模拟IC设计主要依赖CMOS技术，但BJT的原理对于理解某些特定电路拓扑和高速应用仍然至关重要。本部分还会深入讲解半导体结的电学特性，PN结的构建、击穿机制以及二极管在电路中的应用模型。 随后，进入核心的模拟电路单元设计部分。我们从最基础的有源元件（如电阻、电容、电感在IC实现中的局限性与替代方案）入手，过渡到晶体管级的基本放大器结构。这包括共源、共射、共源共基等基本共源级（Common Source Stage）的偏置、增益、带宽和噪声性能分析。重点章节深入探讨了主流的差分放大器结构，如基本的尾电流源差分对、带偏置电路的级联差分对。我们详细分析了它们在共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）方面的表现，并给出了如何通过选择合适的晶体管尺寸和偏置电流来优化这些关键指标的实用方法。 在理解了基本增益级后，本书转向高精度和高速度电路的设计。这部分内容集中在运算放大器（Op-Amp）的设计与补偿。从两级运放的频率响应分析开始，详细讲解了米勒补偿（Miller Compensation）的原理、补偿电容的选择以及如何确保电路的相位裕度（Phase Margin）和瞬态响应。随后，本书介绍了多种先进的运放架构，例如折叠式共源共基（Folded Cascode）结构，分析了其在高增益和高输出阻抗方面的优势，以及在低电压供电下的挑战。对于速度敏感的应用，我们将探讨前馈（Feedforward）技术和电流反馈型放大器的设计要点。 频率响应分析是模拟设计中的核心技能。本书专门设立章节来讲解频率补偿的理论。读者将学习如何使用波特图（Bode Plot）来精确预测电路的带宽和稳定性。我们不仅限于传统的增益带宽积（GBW）分析，还将探讨二阶极点（Second Pole）对瞬态响应的影响，并介绍如何通过负载补偿、零点/极点控制来改善单位增益带宽（Unity Gain Bandwidth）和相位裕度之间的权衡。 模拟电路的设计离不开对噪声的严格控制。本书深入探讨了热噪声（Thermal Noise）、闪烁噪声（Flicker Noise，1/f Noise）以及散粒噪声（Shot Noise）的来源和对电路性能的影响。对于低噪声放大器（LNA）的设计，我们将详细分析输入级晶体管的尺寸对信噪比（SNR）的决定性作用，并介绍如何利用电路拓扑结构来最小化噪声系数（Noise Figure, NF）。 模拟与数字的接口——数据转换器是现代系统的关键组成部分。本书提供了对高性能ADC和DAC的全面介绍。在DAC部分，我们将详细分析电阻梯形（Resistor Ladder）和电容阵列（Capacitor Array）架构的优缺点，重点讲解消除失配误差的技术，如元素匹配（Element Matching）和校准技术。在ADC部分，我们专注于最常用的SAR（逐次逼近寄存器）架构，解释其工作流程、时序控制以及量化误差的分析。此外，对于高速应用，我们将简要介绍流水线（Pipeline）和Sigma-Delta调制器的工作原理。 最后，本书的实践部分将重点放在工艺、设计和验证流程上。我们将讨论深度亚微米乃至纳米级别CMOS工艺的特殊挑战，例如短沟道效应、亚阈值泄漏和工艺变异（Process Variation）。对于版图设计，本书强调了匹配、耦合和屏蔽的重要性，讲解如何设计高Q值的无源元件，以及如何布局晶体管以最小化温度梯度和电荷泵效应带来的失配。设计验证环节，我们不仅关注直流和交流仿真，还会深入讲解瞬态仿真、蒙特卡洛仿真在分析工艺角和噪声裕度中的应用，以及如何使用参数提取模型进行准确的后仿真。 本书面向对象： 电子工程专业本科高年级学生、研究生，以及从事集成电路设计、射频电路设计和系统芯片（SoC）集成的工程师。它假定读者已具备基本的半导体物理知识和使用SPICE等仿真工具进行电路分析的能力。通过阅读本书，读者将掌握从理论概念到实际芯片实现所需的完整知识体系和工程技能。

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