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出版者:Hayden Book Co

作者:Walter G Jung

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1980

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780810407626

丛书系列:

图书标签:

• IC设计
• 集成电路
• 数字电路
• 模拟电路
• 电路设计
• 电子工程
• 参考设计
• 应用笔记
• IC阵列
• cookbook

模拟集成电路设计实用指南：从理论到实践的跨越 图书名称： 模拟集成电路设计实用指南：从理论到实践的跨越 图书简介 本书旨在为电子工程领域的学生、初级工程师以及希望深入理解和掌握现代模拟集成电路（IC）设计技术的专业人士，提供一套全面、系统且高度实用的技术指导。我们深知，在高速、低功耗和高精度模拟IC设计日益成为核心竞争力的当下，一本理论与实践紧密结合的参考书是多么重要。本书避开了过于冗长和脱离实际的理论推导，而是将重点放在了当前主流工艺节点下，工程师在实际项目中会遇到的关键挑战、设计方法论以及实用技巧上。 本书的结构设计充分考虑了读者的学习路径，从最基础的晶体管特性深入，逐步过渡到复杂的系统级模块设计。我们坚信，扎实的器件基础是构建高性能电路的基石。 第一部分：模拟器件的精深理解与建模 本部分将彻底剖析构成现代CMOS工艺的各种有源和无源器件，不仅仅停留于教科书式的简单模型，而是深入探讨在实际设计中必须考虑的非理想因素。 晶体管的深度解析： 我们将详细审视亚微米及纳米级MOSFETs的工作区行为。重点分析了短沟道效应，如速度饱和、DIBL（底栅压降）和阈值电压的温度依赖性。此外，书中会详细介绍噪声源的物理起源和建模，包括热噪声、闪烁噪声（$1/f$ 噪声）的功率谱密度分析，并提供如何在电路设计初期量化和最小化这些噪声的实用公式和设计准则。对于匹配性，我们不仅会讨论电阻和晶体管的随机失配（Random Mismatch），还会分析由于工艺梯度导致的系统失配（Systematic Mismatch），并提供版图层面的优化策略，如共质心布局（Common Centroid Layout）的精确应用。 无源器件与寄生效应： 现代模拟设计中，无源器件的性能往往是系统性能的瓶颈。书中将对高Q值的片上电感器的设计、电感值的精确提取和电感Q值的影响因素进行深入探讨，尤其关注于射频（RF）电路的应用。对于高精度电阻，我们将分析扩散电阻、多晶硅电阻和埋藏电阻的优缺点，以及如何通过激光修整技术（Laser Trimming）实现极低失调的电阻匹配。更关键的是，本书会提供寄生电容的提取方法论，特别是跨层耦合电容和衬底电容对高频性能的影响评估。 第二部分：核心模拟电路模块的设计与优化 在掌握了器件基础后，本部分进入模拟IC设计的心脏地带，聚焦于那些决定系统性能的关键模块。 跨导放大器（OTA）的设计精要： 我们将从零开始构建高增益、宽带宽的OTA。内容涵盖了折叠式共源共栅（Folded Cascode）、共源共栅（Telescopic Cascode）以及输出级设计（如推挽级、共源输出级）的拓扑选择标准。关于稳定性，本书将详细阐述米勒补偿（Miller Compensation）的原理、非米勒零点（Non-Miller Zero）的抑制方法，以及如何利用导纳平面分析（Admittance Plane Analysis）来精确补偿，确保电路具有足够的相位裕度（Phase Margin）。对于低压供电设计，我们将重点介绍基于二极管连接晶体管的偏置电路和源跟随器输入级的适用性。 运算放大器的频率响应与瞬态分析： 本章将深入探讨如何通过设计来控制和优化增益带宽积（GBW）、压摆率（Slew Rate）和瞬态响应的相互制约关系。我们将引入输出电流限制（Current Limiting）对压摆率的影响分析，并提供快速建立时间（Settling Time）的版图设计建议。 高级偏置与电流镜技术： 偏置电路是模拟电路的“血液”。书中将详述高精度电流镜的设计，包括如何使用晶体管套叠（Stacking）来提高输出阻抗，以及低失配电流源的设计技术，这对于匹配依赖型电路（如Gilbert混频器、仪表放大器）至关重要。我们还会探讨温度无关和电源无关的带隙基准源（Bandgap Reference）的设计，并展示如何通过对数运算实现极佳的温度系数（TC）。 第三部分：数据转换器与反馈系统设计 现代模拟IC设计极大地依赖于高精度的反馈和数据采集系统。本部分将聚焦于ADC和DAC的设计挑战。 数模转换器（DAC）的设计： 我们将详细介绍电流舵（Current Steering）DAC的设计，包括如何选择和优化单位电流源的匹配。重点讨论了非理想效应，如毛刺（Glitch）的产生机理、毛刺能量的计算以及通过动态单元匹配（DCM）或单元排序（Unit Element Sorting）技术来抑制这些非线性。对于电压型DAC，则会侧重于开关电阻网络的设计。 模数转换器（ADC）的拓扑选择： 本书将重点剖析流水线（Pipeline）ADC和Sigma-Delta ($SigmaDelta$) ADC。在流水线ADC部分，我们将详细讲解残余电荷再利用（Residual Charge Recycling）技术以减少功耗，以及如何设计高精度的跨孔采样与保持（S/H）电路。对于$SigmaDelta$调制器，我们将深入探讨阶数（Order）、噪声塑形（Noise Shaping）的理论，以及如何选择合适的数字滤波器（Decimator Filter）架构。 锁相环（PLL）与时钟管理： PLL是高速通信和数据转换系统的核心。我们将构建一个完整的PLL系统，包括压控振荡器（VCO）、电荷泵（Charge Pump）和鉴相器（PD）的设计。对于VCO，我们将对比LC振荡器和环形振荡器的优缺点，并提供提高相位噪声性能的实用技巧。对于电荷泵，我们将重点分析电流失配和死区时间（Dead Time）对抖动（Jitter）的影响，并提供相应的校准方案。 第四部分：版图、仿真与验证的工程实践 理论设计只有通过精良的版图实现和严格的验证，才能成为可制造的产品。 模拟版图设计原则： 本章是本书区别于纯理论著作的关键部分。我们将提供一套严格的版图设计规范，强调“从器件开始设计版图”的理念。内容包括：匹配技术（如多边形匹配、屏蔽环、虚拟器件的使用）、热效应管理（Heat Dissipation）对性能漂移的影响、L/W比的选择对噪声和增益的耦合关系，以及输入/输出隔离的版图策略。我们将展示如何利用电磁场（EM）工具对引线电感和耦合效应进行精确建模。 仿真与收敛性挑战： 掌握SPICE仿真工具的使用是必备技能。书中将指导读者如何设置参数扫描、角点分析（Corner Analysis）以及蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真，以评估工艺和温度变化带来的性能波动。此外，我们还将讨论收敛性问题的排查，特别是在非线性电路（如振荡器、锁相环）中的瞬态仿真设置优化。 设计流程的自动化与验证： 介绍现代EDA流程中，PDK（Process Design Kit）的使用方法，以及如何将关键的验证流程（如LVS/DRC、寄生参数提取）集成到日常设计工作中。 通过本书的学习，读者将能够自信地应对从数MHz到GHz范围内的模拟IC设计任务，并能够熟练地将理论知识转化为高效、可制造的实际芯片电路。本书提供的不只是电路拓扑，更是一套完整的、经过行业验证的设计方法论。

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这本书给我最大的感受是其前瞻性和对未来趋势的把握。它并没有沉溺于已有的成熟技术，而是将大量的篇幅聚焦在当前业界正在攻克的难点上，比如超高速数据传输通道的阻抗匹配和抖动分析。我发现书中对于串扰建模的部分，采用了非常现代化的分析视角，考虑了诸如PCB材料的介电常数随频率变化的非理想特性，这一点在许多传统教材中往往被简化处理了。这对于我目前正在进行的，涉及10Gbps以上速率的SerDes接口设计工作来说，简直是雪中送炭。它提供的不仅仅是“如何解决当前问题”的方案，更像是为未来更高性能的设计打下坚实的基础。读完之后，我对下一代产品在信号完整性方面的风险评估有了更深刻、更具预见性的认识。这本书无疑是面向未来五年内硬件设计挑战的重量级参考，值得所有追求技术前沿的工程师投入时间研读。

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这本书的封面设计非常有意思，那种复古的油墨印刷质感，让人一下子就想翻开看看。拿到手里沉甸甸的，感觉像是带着点历史感的工具书。我最欣赏的是它在内容组织上的匠心独运，不像那种枯燥的教科书，它更像是一本充满实用技巧和“小窍门”的料理手册。比如，关于如何优化高频信号的布局，作者没有直接抛出复杂的公式，而是通过一系列“食谱”——即具体的步骤和注意事项来引导读者。我记得有一章专门讲了如何处理接地设计中的“热点”问题，那段描述简直是生动形象，仿佛能看到电流在板子上“跳舞”。而且，书中对不同封装类型的处理建议非常细致，这在很多通用手册里是看不到的。即便是资深的工程师，可能也会在其中找到一些能立即应用到当前项目中的灵感。整体来看，它更像是一个资深前辈手把手教你如何避免常见陷阱，而不是高高在上的理论说教，阅读体验非常流畅，读完后马上就有动手的冲动。

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说实话，我通常对技术手册的阅读兴趣不大，很多书读起来像是机器翻译的说明书，冰冷且缺乏人情味。但这本书的行文风格却出乎意料地平易近人，充满了作者个人的工程哲学。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更是在引导你思考“为什么是这样做的”。我特别喜欢其中穿插的一些“设计哲学小故事”，它们通常是为了说明一个重要的设计原则。比如，在讨论系统级时序预算时，作者用了一个关于“时间管理大师”的比喻，一下子就把抽象的时序关系具象化了。这种叙事手法让枯燥的参数和约束变得生动起来。此外，排版方面也做得极其出色，图表清晰，关键公式和结论都用醒目的格式标注出来，即使是在嘈杂的工厂车间里，也能迅速定位到所需信息。这显示出作者在内容创作之余，对读者阅读体验的深切关怀。这本书读起来不累，学起来却很扎实，是一种非常享受的学习过程。

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这本书的深度和广度都让人感到惊喜，尤其是在讲解复杂模拟电路与数字逻辑接口时的处理方式，简直是教科书级别的范例。我之前在项目收敛速度上吃了不少苦头，总是被各种意想不到的噪声和串扰困扰。翻阅此书后，我才意识到自己过去很多“经验之谈”其实是缺乏系统支撑的。作者在阐述诸如电源完整性（PI）和电磁兼容性（EMC）时，并没有采取那种“黑箱操作”的方式，而是深入剖析了背后的物理原理。例如，书中对去耦电容选型那一节，提供了不同应用场景下的详细表格和推荐，这对我后续的设计决策起到了决定性的指导作用。更值得称赞的是，它没有停留在理论层面，而是紧密结合实际的EDA工具操作流程，很多截图和步骤都像是从实际工作台面上截取的，极大地降低了知识到实践的转化门槛。对于致力于提升自己硬件设计硬实力的技术人员来说，这本书绝对是案头必备的工具箱，不是那种速读型读物，而是需要反复研读并实践的参考宝典。

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从工具书的角度来看，这本书的实操价值是无可替代的。它最大的特色在于其极强的可复制性和可验证性。作者似乎预先考虑到了读者在不同软件平台和硬件环境下的操作差异，因此，书中提供的所有代码片段、脚本示例以及仿真配置文件的说明都做得极其详尽，甚至连一些命令行参数的细微差别都有注释。我尝试着在自己的仿真环境中复现了书中几个关键的瞬态响应分析案例，结果发现，只要严格按照步骤操作，得到的波形图与书中的示例几乎完全一致。这种高度的精确性和可操作性，极大地增强了读者对所学知识的信心。它不是那种只停留在理论介绍的“纸上谈兵”，而是一本真正可以让你“上手”并“验证”的实战手册。对于需要快速建立起一套标准设计流程的团队而言，这本书无疑提供了一套现成的、经过时间检验的最佳实践模板。

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