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出版者:电子工业出版社

作者:韩焱

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2009

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787121216411

丛书系列:

图书标签:

• TN电子通信技术
• 数字电路
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电子工程的拓扑与信号的交响：一部聚焦于模拟电路与系统设计的深度专著 书名： 模拟集成电路设计与精密测量系统构建 作者： 张伟 / 李明 --- 导言：跨越数字洪沟，重返连续世界的本源 在当今信息技术飞速发展的浪潮中，数字信号处理无疑占据了舞台的中心。然而，所有数字化的基石，所有信息的捕获、转换与驱动的起点，都深植于连续、精密的模拟世界之中。如果说数字技术是精确的代数运算，那么模拟技术便是对自然界物理规律的精妙模仿与刻画。 本书并非关于布尔代数、逻辑门或时序分析的教程，它是一部专为寻求突破当前数字系统设计瓶颈，渴望深入理解和掌握高精度、低噪声模拟电路及系统级集成的工程师和高级研究人员量身打造的深度技术手册。我们致力于揭示从晶体管层面的微观物理效应，到复杂系统架构的宏观设计哲学的全景图。 --- 第一部分：深度解析半导体器件的模拟特性 本部分摒弃对理想器件模型的依赖，深入探讨半导体器件在真实工作环境下的非理想行为，这是设计高性能模拟电路的先决条件。 第一章：晶体管——模拟电路的微观基石 本章将详细剖析MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）在模拟应用中的核心特性。我们将超越教科书上对饱和区线性模型的简单描述，重点关注： 亚阈值区（Subthreshold Region）的精确建模： 探讨在低电压、低功耗设计中，晶体管的亚阈值斜率（Subthreshold Slope）与漏电流（Leakage Current）的精确控制。 短沟道效应的深度影响： 详细分析沟道长度调制（Channel Length Modulation）、DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）对跨导（Transconductance, $g_m$）和输出电阻的影响，并提供补偿策略。 噪声起源与频谱分析： 区分并量化热噪声（Thermal Noise）、闪烁噪声（Flicker Noise, $1/f$ Noise）的生成机制。重点演示如何通过器件尺寸优化（如增加栅极面积或调整偏置电流）来最小化信噪比（SNR）的损失。 第二章：工艺角与失配（Mismatch）的实战应对 在集成电路设计中，工艺的波动是不可避免的“噪音源”。本章聚焦于如何设计出对制造偏差不敏感的电路： 器件失配的统计学分析： 深入研究随机失配（Random Mismatch）和系统失配（Systematic Mismatch）的来源，特别是在匹配电阻、电容和晶体管阈值电压（$V_{th}$）上的分布特性。 版图设计中的对称性工程： 提供先进的版图布局技术，如共质心（Common-Centroid）结构、交错（Interleaving）布局，以及如何通过“虚拟匹配”技术来最小化噪声耦合。 --- 第二部分：核心模拟电路模块的精细化设计 本部分是本书的实践核心，涵盖了所有高性能数据转换与信号调理电路的关键模块。 第三章：跨导放大器（OTA）的性能极限探索 OTA是模拟前端的核心，本章将从零开始，构建具有特定性能指标（增益、带宽、相位裕度）的放大器结构： 经典拓扑的演进： 深入分析折叠式共源共栅（Folded Cascode）、尾电流源推挽（Telescopic Cascode）的设计权衡。对比它们在单位增益带宽（GBW）与电源抑制比（PSRR）上的表现差异。 频率补偿技术的精妙： 详细介绍密勒补偿（Miller Compensation）、导纳提升（Nulling Resistor Technique）以及零点-极点分配，确保系统在反馈回路中保持稳定。 低功耗设计策略： 探讨如何利用电流镜（Current Mirror）的精确匹配和晶体管的偏置点优化，在保证所需带宽的同时，将功耗降至微瓦（$mu W$）级别。 第四章：高精度有源滤波器与滤波器综合 本章关注连续时间滤波器（CTF）的设计，适用于射频（RF）前端和高保真音频系统。 Sallen-Key与多反馈拓扑的对比分析： 针对二阶滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的Q值（品质因数）和极点位置，进行精确的元件值计算与灵敏度分析。 二代连续时间滤波器（Biquad）： 重点讲解基于状态变量法和反馈拓扑的滤波器设计，其优势在于极点位置对元件值变化具有更好的鲁棒性。 --- 第三部分：数据转换器与系统级集成 模拟世界的最终目标是将物理信号转化为可被数字世界理解的数据，并反之亦然。本部分将重点放在数据采集和驱动的核心技术上。 第五章：模数转换器（ADC）的架构选择与优化 我们将探讨如何根据采样速率、有效位数（ENOB）和功耗预算，选择最合适的ADC架构。 流水线（Pipeline）ADC的延迟与精度管理： 深入研究每一级放大器和MDAC（混合-解码器与模数转换器）的增益误差校正机制，以及如何处理开关噪声。 $Sigma-Delta$ 调制器的高阶设计： 详述高阶调制器的噪声整形理论（Noise Shaping），以及如何设计环路滤波器以最大化量化噪声的抑制效果。我们将重点分析抖动（Jitter）对采样时序的破坏性影响。 第六章：数模转换器（DAC）的线性度保证 DAC的精度直接决定了输出信号的真实性。 电流舵与电压舵的权衡： 对比经典电阻梯形、R-2R梯形以及先进的电容数组（Capacitor Array）DAC的固有非线性误差。 失配修正技术： 介绍动态元器件单元匹配（Element Matching）技术，如格雷码编码和随机化（Dithering），以提升DAC的有效分辨率。 --- 第四部分：电源管理与噪声隔离技术 在任何精密系统中，供电轨道的纯净度等同于信号本身的纯净度。 第七章：低噪声LDO与开关电源的耦合控制 本章聚焦于如何为敏感的模拟电路提供“清洁”的电压基准。 宽带噪声的抑制： 详细分析低压差线性稳压器（LDO）的环路稳定性，及其对输入电源噪声的抑制能力（PSRR）在不同频率范围内的表现。 开关模式电源（SMPS）的电磁兼容（EMC）： 讨论开关节点的高频谐波辐射，以及滤波电感、电容选型在抑制纹波（Ripple）中的关键作用。 第八章：基准电压源的终极稳定 基准电压源（Voltage Reference）是所有测量和转换的锚点，其漂移将直接转化为系统误差。 温度漂移的消除： 深入研究基于齐纳二极管击穿和双极性晶体管基极电压的温漂补偿机制，旨在设计出具有极低温度系数（Tempco）的参考源。 --- 结语：模拟设计的艺术与未来趋势 本书的最终目标是培养读者在面对实际工程挑战时，能够基于深厚的物理理解和模块化知识，进行创新性的系统级架构设计。我们鼓励读者将本书所学的知识，应用于生物医学仪器、高精度传感接口、以及下一代通信系统的射频前端设计中。掌握模拟电路的精髓，即是掌握了电子系统性能的终极瓶颈所在。

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对于我来说，这本书最吸引人的地方在于其对实践操作的强调。它不仅仅停留在理论知识的讲解，而是非常注重培养读者的动手能力。书中提供了不少实际的电路设计和分析的案例，这些案例都非常有代表性，涵盖了从简单的组合逻辑到复杂的序向逻辑电路。在描述这些案例时，作者会详细地给出设计思路、电路图、元器件选择，甚至还指导如何进行仿真和调试。我尝试着根据书中的指导，在仿真软件上搭建了一个简单的实验电路，整个过程都非常顺畅，仿真结果也与书中的预测一致。这种理论与实践相结合的学习方式，极大地提升了我的学习兴趣和成就感。我感觉这本书不仅仅是教授我知识，更是在教会我如何运用这些知识去解决实际问题，这对我将来从事相关工作非常有帮助。

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坦白说，一开始拿到这本书的时候，我并没有抱太大的期待，但阅读过程中，我逐渐被它深深吸引。它最大的亮点在于，它并没有把电子技术描绘成一门晦涩难懂的学科，反而用一种非常亲切和易于理解的方式来呈现。作者在叙述的时候，仿佛一位经验丰富的老师，用平实的语言，耐心细致地解答着每一个可能出现的疑问。我尤其欣赏它在介绍一些集成电路原理的时候，并没有仅仅停留在“是什么”，而是花了大量篇幅去解释“为什么是这样”，以及“这样做的好处是什么”。这种深入浅出的讲解方式，让我在理解抽象概念的同时，也能对其背后的设计思想有所领悟。书中穿插的图示也非常到位，那些电路图和波形图，简洁明了，极大地辅助了我的理解。读完之后，我感觉自己对于电子元件和电路的运作方式，有了一个全新的、更直观的认识，不再是那种死记硬背的机械理解。

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这本书的写作风格非常独特，它有一种“润物细无声”的力量，能够悄无声息地将复杂的概念植入读者的脑海。我注意到，作者在遣词造句上非常考究，避免使用过于专业和晦涩的术语，而是倾向于用更通俗易懂的语言来解释。即便是涉及到一些高深的原理，作者也会用一些类比或者形象的比喻来帮助读者理解。比如，在讲解时序逻辑时，作者用“记忆”和“状态”来类比触发器的功能，让我一下子就明白了其中的奥妙。而且，这本书的排版设计也非常出色，字体大小适中，行间距舒适，重点内容也用粗体或者不同的颜色进行了标注，这使得阅读体验非常流畅，长时间阅读也不会感到疲劳。总的来说，这本书就像是一位循循善诱的良师益友，陪伴着我一步步探索数字电子技术的奥秘。

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我必须承认，这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。它不仅仅是简单地介绍了一些基础概念，而是对整个数字电子技术体系进行了系统性的梳理和讲解。书中对各种逻辑器件的原理、特性、应用场景都进行了详细的阐述，并且在讲解的过程中，还会穿插一些历史发展的脉络，让我对这项技术有了更宏观的认识。我特别喜欢书中关于时序逻辑电路的章节，作者对各种触发器、计数器、移位寄存器等器件的讲解非常透彻，不仅给出了其内部结构和工作原理，还详细分析了它们在实际电路设计中的作用和优势。而且，书中还涉及了一些更高级的主题，比如脉冲波形发生器、数字信号处理器等，这让我感觉自己在知识的海洋中又向前迈进了一大步，打开了新的视野。

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这本书绝对是我最近阅读体验中相当令人惊喜的一本！首先，它在内容的编排上给我留下了深刻的印象，逻辑性非常强，从最基础的概念入手，然后层层递进，深入到复杂的电路分析和设计。我特别喜欢作者在讲解一些核心概念时，不仅仅是给出定义，还会通过大量生动的例子来辅助说明，比如在讲到逻辑门电路时，作者并没有停留在理论的抽象描述上，而是通过一个生活化的场景来类比，让我一下子就抓住了关键。而且，书中对于公式的推导过程也写得相当清晰，即便是我这种不是特别擅长数学推导的读者，也能比较容易地跟上思路。更让我惊喜的是，在每个章节的最后，都配有大量的习题，这些习题的难度设置也很合理，从基础巩固到综合应用，覆盖面很广。我认真做了其中的一部分，确实帮助我巩固了所学的知识，也让我对理论的理解更加透彻。总而言之，这本书在知识的传递和能力的培养上都做得非常出色，是一本值得细细品读的教材。

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