Trade-offs in Analog Circuit Design

Trade-offs in Analog Circuit Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Kluwer Academic Pub
作者:Toumazou, Chris (EDT)/ Moschytz, George S. (EDT)/ Gilbert, Barrie (EDT)
出品人:
页数:1088
译者:
出版时间:2004-6
价格:$ 292.67
装帧:Pap
isbn号码:9781402080463
丛书系列:
图书标签:
  • 专业书
  • IC
  • Analog Circuit Design
  • Trade-offs
  • Circuit Analysis
  • Electronics
  • Mixed-Signal
  • Low Power
  • High Speed
  • Filters
  • Amplifiers
  • Oscillators
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具体描述

As the frequency of communication systems increases and the dimensions of transistors are reduced, more and more stringent performance requirements are placed on analog circuits. This is a trend that is bound to continue for the foreseeable future and while it does, understanding performance trade-offs will constitute a vital part of the analog design process. It is the insight and intuition obtained from a fundamental understanding of performance conflicts and trade-offs, that ultimately provides the designer with the basic tools necessary for effective and creative analog design. Trade-offs in Analog Circuit Design, which is devoted to the understanding of trade-offs in analog design, is quite unique in that it draws together fundamental material from, and identifies interrelationships within, a number of key analog circuits. The book covers ten subject areas: Design methodology, Technology, General Performance, Filters, Switched Circuits, Oscillators, Data Converters, Transceivers, Neural Processing, and Analog CAD. Within these subject areas it deals with a wide diversity of trade-offs ranging from frequency-dynamic range and power, gain-bandwidth, speed-dynamic range and phase noise, to tradeoffs in design for manufacture and IC layout. The book has by far transcended its original scope and has become both a designer's companion as well as a graduate textbook. An important feature of this book is that it promotes an intuitive approach to understanding analog circuits by explaining fundamental relationships and, in many cases, providing practical illustrative examples to demonstrate the inherent basic interrelationships and trade-offs. Trade-offs in Analog Circuit Design draws together 34 contributions from some of the world's most eminent analog circuits-and-systems designers to provide, for the first time, a comprehensive text devoted to a very important and timely approach to analog circuit design.

好的,这是一份关于一本虚构图书的详细简介,该书名为《数字世界中的模拟智慧:电路设计的新范式》。 --- 图书名称:《数字世界中的模拟智慧:电路设计的新范式》 作者: 艾米莉亚·V·卡拉汉 (Amelia V. Callahan) 出版年份: 2024 图书简介 在当前电子工程领域,数字技术无疑占据了主导地位,但其背后的基石——模拟电路——的复杂性和重要性常常被低估。本书《数字世界中的模拟智慧:电路设计的新范式》旨在填补这一鸿沟,深入探讨在高度数字化的系统背景下,如何运用创新的模拟设计方法论来解决现代工程面临的独特挑战。本书不仅是对传统模拟电路理论的复习,更是一部面向未来的实践指南,聚焦于跨越数字与模拟边界的系统级集成、性能优化及功耗管理策略。 本书的核心论点在于,随着摩尔定律的物理极限日益显现,系统性能的提升越来越依赖于模拟前端(AFE)的精细调校和与数字后端的紧密协同。作者卡拉汉博士凭借其在高速数据转换器和射频(RF)系统设计领域的深厚积累,构建了一个全新的分析框架,用以指导设计者在资源受限、噪声环境复杂的现代芯片上实现卓越的性能。 第一部分:系统级视角下的模拟基础重塑 本书伊始,并没有陷入枯燥的器件物理细节,而是从系统角度重新审视了模拟电路在现代异构集成(Heterogeneous Integration)中的角色。 第1章:后摩尔时代的模拟挑战 探讨了随着工艺节点的演进,传统电路设计范式所遭遇的瓶颈。重点分析了短沟道效应、亚阈值泄漏电流以及电源完整性(Power Integrity, PI)问题对模拟性能的连锁反应。本章强调,设计不再是孤立地优化某个增益或带宽,而是要在整个系统功耗预算内进行权衡。 第2章:噪声、失真与随机过程的融合分析 这一章节深入研究了噪声源的统计学特性,特别是当模拟模块与高速数字开关噪声耦合时,如何精确建模和抑制随机抖动(Jitter)与宽带噪声。不同于标准教科书,本书引入了先进的蒙特卡洛方法与确定性时域分析的结合,以更贴近实际芯片的复杂环境。 第3章:低压与低功耗环境下的模拟增强 随着电池供电和物联网(IoT)设备的普及,设计必须在极低的电压裕度下工作。本章详细阐述了亚阈值偏置技术、动态阈值电压控制(DTC)以及新型电荷泵设计,以期在极低功耗下维持可接受的信噪比(SNR)。 第二部分:跨域接口与数据转换艺术 现代系统中,模拟与数字的桥梁——数据转换器(ADC/DAC)——是性能的决定性因素。本书用相当大的篇幅,将精力集中在这些关键接口的设计与优化上。 第4章:高精度数据转换器的架构创新 深入剖析了Sigma-Delta ($SigmaDelta$)、管线式(Pipelined)和逐次逼近寄存器(SAR)ADC的现代变体。重点分析了新兴的混合架构,例如结合了数字校准的流水线结构,如何在保证速度的同时,显著提高有效位数(ENOB)。本章包含对过采样比(OSR)和噪声塑形(Noise Shaping)的深入数学推导。 第5章:新型DAC技术的功耗优化 针对高分辨率、高速DAC设计,本书探讨了电阻梯形网络(R-2R Ladder)的寄生电容管理,以及开关时序对建立时间的影响。特别强调了消除开关瞬态噪声和电流泄漏以优化静态功耗的实用技巧。 第6章:RF前端的集成与线性化 随着无线通信标准(如5G/6G)对频谱效率的要求提高,RF混频器和低噪声放大器(LNA)的设计面临前所未有的线性度压力。本章详细介绍了基于嵌入式反馈和前馈技术(Feedforward techniques)的线性化策略,以及如何处理工艺变异对$IIP3$性能的影响。 第三部分:自适应、鲁棒性与设计自动化 面对工艺波动和环境变化,纯粹的固定设计方法已不再适用。本书的后半部分转向了面向鲁棒性和可制造性的先进设计方法。 第7章:片上校准与数字辅助技术 这一章是本书的亮点之一。它详细介绍了如何利用片上数字逻辑实现对模拟电路的实时补偿。内容涵盖了增益、失调(Offset)和相位校准的技术,包括基于查找表(LUT)的存储补偿和迭代最小化算法的实现。这部分内容强调了模拟工程师必须掌握的数字控制理论基础。 第8章:变异性分析与设计收敛 随着晶体管尺寸的缩小,工艺角(Process Corners)和失配(Mismatch)成为主要的设计挑战。本书介绍了一种基于敏感度分析和机器学习辅助的变异性测试平台,用以预测特定设计在数百万种可能工艺组合下的性能分布,从而指导设计参数的“收敛窗口”的确定。 第9章:新型封装与系统级热管理 模拟性能对温度极为敏感。本章将设计视野扩展到封装层面,讨论了先进封装技术(如2.5D/3D集成)中热耦合效应如何影响敏感模拟电路的漂移。内容涉及热感应反馈环路和局部热点抑制技术的应用。 结论:模拟工程师的未来角色 《数字世界中的模拟智慧》最终强调,未来的电子系统设计者必须是能够流利使用“模拟语言”和“数字语言”的通才。本书提供的知识框架,旨在培养设计者在资源约束下进行全局最优化的能力,确保模拟智能在日益数字化的世界中,继续扮演驱动创新的核心角色。 本书适合于高年级本科生、研究生,以及在集成电路(IC)设计、射频系统或嵌入式硬件领域工作的专业工程师。它要求读者对基本半导体器件和电路理论有扎实的理解。 ---

作者简介

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读后感

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用户评价

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《Trade-offs in Analog Circuit Design》这本书,是我在模拟电路设计领域遇到的最富有启迪性的读物之一。作者的写作风格非常独特,他能够将枯燥的技术问题,以一种引人入胜的方式进行阐释。书中关于传感器接口电路设计的讨论,更是让我受益匪浅。 传感器接口电路是连接物理世界与数字世界的桥梁,其设计的好坏直接影响到整个系统的性能。本书详细分析了各种传感器类型(例如温度传感器、压力传感器、加速度计等)的特性,以及如何设计与之匹配的信号调理电路,例如放大器、滤波器、激励电路等。它特别强调了在设计传感器接口电路时,如何权衡精度、分辨率、功耗、成本以及抗干扰能力。它让我认识到,一个成功的传感器接口电路设计,需要对物理原理、电子技术以及应用场景都有深入的理解,并且能够在各种复杂因素之间找到最佳的平衡点。

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老实说,在翻开《Trade-offs in Analog Circuit Design》之前,我对“权衡”这个概念并没有一个特别清晰的认识。我总是倾向于追求单一的性能指标达到极致,而忽略了其他方面可能带来的影响。这本书彻底改变了我的观念。作者通过对各种设计场景的深入剖析,揭示了模拟电路设计中普遍存在的“鱼与熊掌不可兼得”的局面。例如,在设计低功耗ADC时,如何在高采样率和低功耗之间找到平衡点,又或者是在追求高分辨率时,如何有效抑制采样保持电路的开关噪声,这些都是书中非常精彩的讨论。 我特别欣赏书中关于不同工艺技术下模拟电路设计特点的对比分析。例如,CMOS、Bipolar 和 BiCMOS 工艺在噪声性能、跨导、输出阻抗等方面各自的优缺点,以及如何在这些不同的工艺平台上做出最优化的设计选择。书中对低压差线性稳压器(LDO)设计的讲解更是鞭辟入里,它详细阐述了 LDO 在负载瞬态响应、电源抑制比(PSRR)以及输出噪声之间的权衡,并提供了一些解决这些问题的创新思路。这本书就像是一本“武林秘籍”,它传授的不是单纯的招式,而是关于如何运用内力,如何根据对手(需求)的不同,灵活运用各种技巧来达成最终目标。

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《Trade-offs in Analog Circuit Design》这本书,对于任何想要在模拟电路设计领域有所建树的人来说,都绝对是一本不可或缺的工具书。它不仅仅是提供理论知识,更重要的是,它培养了读者一种严谨的设计思维和解决问题的能力。书中关于各种电源管理芯片(PMIC)设计的讨论,让我对如何在复杂系统中实现高效率、低噪声和紧凑尺寸的目标有了更深入的理解。作者详细分析了开关电源和线性电源的优缺点,以及如何根据不同的应用场景进行选择和优化。 另外,关于射频(RF)前端设计的章节,更是让我大开眼界。书中对低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)和锁相环(PLL)等关键模块的设计进行了深入的探讨,并重点突出了它们之间相互影响的权衡。例如,在设计一个高性能的混频器时,如何在低功耗下实现高线性度和低噪声,这是一个经典的“三难”问题,而本书则提供了非常详细的分析和解决方案。它不仅是理论知识的堆砌,更是工程实践经验的结晶,能够帮助读者少走弯路,快速提升设计水平。

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坦白说,《Trade-offs in Analog Circuit Design》这本书的内容,远超出了我最初的预期。我本来以为这会是一本偏向于理论的枯燥读物,但事实证明,它是一本充满了实践智慧和工程洞察力的宝藏。作者对于各种设计挑战的解读,充满了前瞻性和启发性。例如,在讨论高压模拟电路设计时,书中不仅分析了器件击穿、漏电流等问题,还深入探讨了如何在有限的功耗下,实现高精度和高可靠性的设计。 另外,本书关于低功耗模拟电路设计的章节,绝对是干货满满。它详细介绍了各种降低功耗的技术,例如亚阈值操作、动态电压频率调整(DVFS)以及低功耗休眠模式等,并深入分析了这些技术在不同应用场景下的适用性和局限性。书中关于如何权衡功耗、性能和面积(PPA)的讨论,是现代集成电路设计中至关重要的一环,而本书则提供了非常系统性的指导。它教会了我如何在使用最少的资源的情况下,实现最佳的系统性能。

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我花了相当长的时间来研读《Trade-offs in Analog Circuit Design》,而每一次阅读,都能从中获得新的启发。这本书最大的魅力在于,它没有给你一个放之四海而皆准的“标准答案”,而是引导你学会如何根据具体情况,找到最适合你的“最优解”。作者在书中对不同类型的信号链(Signal Chain)设计进行了深入的剖析,例如,从传感器接口到数据采集,再到后续的信号处理,每一个环节的权衡都至关重要。 特别让我受益匪浅的是,关于噪声分析和抑制的章节。在模拟电路设计中,噪声无处不在,如何有效地管理和抑制噪声,是提升系统性能的关键。本书不仅介绍了各种噪声的来源,例如热噪声、闪烁噪声、散粒噪声等,还提供了多种有效的噪声抑制策略,例如滤波、屏蔽、差分设计以及噪声注入等。它让我认识到,噪声管理并非是简单的“消除”,而是一种精巧的“平衡”和“优化”的过程。

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我一直觉得,模拟电路设计就像是在走钢丝,每一步都需要小心翼翼,稍有不慎就会功亏一篑。而《Trade-offs in Analog Circuit Design》这本书,就像是为我提供了一套专业的走钢丝指南。作者用非常系统的方式,将模拟电路设计中各种看似独立的设计参数,有机地联系起来,并揭示了它们之间错综复杂的相互制约关系。书中关于数据转换器(DAC/ADC)设计的章节,让我对量化噪声、谐波失真、积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)等指标的权衡有了更清晰的认识。 尤其令我印象深刻的是,作者在书中反复强调了“系统级”的设计思路。他不仅仅关注单个器件的性能,更重要的是分析器件之间的相互作用以及对整个系统的影响。例如,在设计一个低噪声滤波器时,如何考虑其与后续放大器和ADC的匹配,以及如何避免在系统层面产生额外的噪声。这本书的价值在于,它能够帮助读者跳出“局部最优”的陷阱,从全局的角度去审视设计问题,从而做出更明智、更全面的决策。它不仅提供了解决方案,更重要的是,它教会了我们如何去“思考”设计。

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《Trade-offs in Analog Circuit Design》这本书,绝对是模拟电路设计领域的一本“里程碑”式著作。作者以其深厚的专业功底和丰富的实践经验,将模拟电路设计中的复杂权衡问题,以一种清晰、系统、深入的方式呈现给读者。本书关于电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)设计的讨论,让我对如何设计出更加鲁棒和可靠的模拟电路有了全新的认识。 作者详细分析了EMI/EMC问题产生的根源,例如串扰、地弹、电源噪声等,并提供了多种行之有效的抑制和防护措施,例如PCB布局优化、屏蔽设计、滤波技术以及差分信号传输等。它让我意识到,在模拟电路设计中,不仅仅要关注性能指标,更要考虑电路在实际环境中的表现,以及与其他电子设备的相互影响。这本书为我打开了一扇新的大门,让我能够从更宏观、更全面的角度来审视模拟电路设计。

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这本《Trade-offs in Analog Circuit Design》绝对是一本能够让你醍醐灌顶的著作,即便你已经在这个领域摸爬滚打多年,也同样会从中受益匪浅。它并非那种堆砌公式、照本宣科的教材,而是真正地深入到模拟电路设计的心脏地带,探讨那些在实际工程中无处不在,却又常常被忽视的“权衡”艺术。书中关于各种设计参数之间的相互制约,例如噪声与功耗、带宽与增益、线性度与稳定性等等,都进行了极其深入且富有洞察力的剖析。作者通过大量的实例,将抽象的理论转化为生动可感的工程挑战,让你在阅读时仿佛置身于一个充满智慧的实验室,与设计者一同经历灵感的碰撞与困境的突破。 尤其令人印象深刻的是,作者并没有回避那些“不完美”的解决方案。在很多其他书籍中,我们看到的往往是理想化的模型和最优化的设计。然而,现实世界的模拟电路设计,从来都不是一条笔直的康庄大道,而是充满了各种妥协和取舍。这本书恰恰抓住了这一点,它教你如何根据实际的应用需求、成本限制、功耗指标以及工艺节点的特点,做出最明智的“权衡”。书中关于低功耗放大器的设计,是如何在降低噪声的同时维持足够的带宽;或者是在追求高线性度时,如何平衡器件的尺寸和寄生参数的影响,这些章节都写得极为精彩,提供了宝贵的工程经验。它不仅仅是在告诉你“怎么做”,更是在引导你思考“为什么这么做”,以及“这样做会有什么后果”。

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我非常推荐《Trade-offs in Analog Circuit Design》这本书给所有在模拟电路设计领域摸爬滚打的工程师们。它不仅仅是一本技术书籍,更是一本关于“工程哲学”的著作。作者以其深刻的洞察力,揭示了模拟电路设计中那些隐藏在表象之下的“本质”。书中关于模拟集成电路(Analog IC)的版图设计(Layout)与性能的权衡,对我来说,具有极其重要的指导意义。 版图设计往往是被许多人忽视的一个环节,但它对模拟电路的性能有着至关重要的影响。本书详细分析了版图设计中的各种因素,例如寄生电阻、寄生电容、版图耦合效应以及器件匹配问题等,并提供了多种优化版图以提升性能的策略。它让我认识到,一个优秀的模拟电路设计,不仅在于精妙的电路拓扑和参数选择,更在于精细入微的版图实现。这本书教会了我如何将理论与实践完美结合,从源头上去控制和优化电路性能。

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我之前总是觉得,模拟电路设计就是一门“经验科学”,需要大量的实践才能摸索出其中的门道。读了《Trade-offs in Analog Circuit Design》之后,我才意识到,这种“经验”是可以被系统地归纳和提炼出来的。本书的作者就像是一位经验丰富的导师,他将自己数十年的实践心得,以一种逻辑清晰、条理分明的方式呈现出来。书中对各种反馈结构的稳定性分析,以及如何通过补偿网络来优化瞬态响应,都写得非常透彻。尤其是关于运放输入失调电压和失调电流的校准技术,以及如何在高压和低压设计中遇到的不同挑战,都给出了非常实用的指导。 更值得称赞的是,这本书的语言风格非常平实易懂,即使是对于一些复杂的设计概念,也能通过清晰的图示和生动的比喻来解释。它没有使用过于晦涩的术语,而是注重概念的本质理解。我尤其喜欢书中关于跨导-电容(gm-C)滤波器设计的部分,作者详细地分析了不同工艺下 gm-C 滤波器的噪声性能和调谐范围的权衡,并给出了一些非常实用的设计技巧。此外,关于低噪声放大器(LNA)设计中,如何平衡噪声系数、增益和输入阻抗,以及在不同频率范围内如何选择合适的匹配网络,这些内容都极具参考价值。它提供了一种全新的视角,让你能够更深刻地理解模拟电路设计的本质。

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