Microelectronics Circuit Analysis and Design

Microelectronics Circuit Analysis and Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:McGraw-Hill Education
作者:Donald Neamen
出品人:
页数:1392
译者:
出版时间:2009-9-3
价格:$ 270.35
装帧:Hardcover
isbn号码:9780073380643
丛书系列:
图书标签:
  • 电路原理
  • Electronic
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  • 电路设计
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具体描述

"Microelectronics: Circuit Analysis and Design" is intended as a core text in electronics for undergraduate electrical and computer engineering students. The fourth edition continues to provide a foundation for analyzing and designing both analog and digital electronic circuits. The goal has always been to make this book very readable and student friendly. An accessible approach to learning through clear writing and practical pedagogy has become the hallmark of "Microelectronics: Circuit Analysis and Design" by Donald Neamen. Now in its fourth edition, the text builds upon its strong pedagogy and tools for student assessment with key updates as well as revisions that allow for flexible coverage of op-amps.

模拟集成电路设计与基础理论 本书专注于深度剖析现代集成电路(IC)领域的核心——模拟集成电路的设计、分析与实现。 它为读者提供了一个从基础原理到前沿应用的全景式视角,旨在培养读者构建高性能、高效率模拟电路系统的能力。全书内容结构严谨,从半导体器件物理基础出发,逐步深入到复杂的系统级设计。 第一部分:基础与器件模型 本书伊始,详细阐述了半导体器件的物理学基础,这是理解所有后续电路行为的基石。内容涵盖了晶体管的工作原理,特别是MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管)在不同偏置区下的运行特性。 1.1 晶体管基础与工艺影响: 重点讲解了长沟道模型,用以建立对基本运算的直观理解。随后,引入了短沟道效应及其对亚微米甚至纳米尺度工艺下晶体管特性的深刻影响,包括速度饱和、DIBL(漏致势垒降低)和阈值电压随宽度和长度的变化。详细分析了工艺、电压和温度(PVT)变化对器件参数漂移的影响,这是设计稳健模拟电路的关键考量。 1.2 精确的器件模型: 本书超越了简化的平方律模型,深入探讨了BSIM(Berkeley Short-channel IGFET Model)等现代工业标准模型的核心结构和参数意义。强调了噪声源(如热噪声、闪烁噪声)在器件层面的起源及其对电路性能的制约。讨论了寄生效应,包括源/漏扩散电容、栅极串联电阻(RSD)的建模方法及其在高速电路设计中的重要性。 第二部分:基本模拟构建模块 本部分聚焦于模拟电路设计中最常用且不可或缺的单元电路,构建起设计复杂系统的能力框架。 2.1 有源元件:电流源与电压基准: 详细分析了高输出阻抗电流源的设计,包括两管、三管结构及其对电源抑制比(PSRR)的贡献。探讨了如何设计对工艺和温度变化不敏感的精确电压基准(Bandgap Reference)电路,理解其热补偿机制,并对比了不同带隙基准架构的优缺点(如Brokaw cell、Chao cell)。 2.2 跨导放大器(OTA)与增益级: 对各种形式的有源负载与无源负载下的单级和多级OTA进行了深入的分析。重点讲解了米勒补偿的理论,推导了补偿电容与零点、极点之间的关系,确保闭环稳定性。探讨了如何通过引入导纳零点(Nulling Resistor)来提升单位增益带宽(GBW)与相位裕度之间的折衷。 2.3 偏置电路与匹配: 系统性地讨论了电流镜的精度、匹配误差的统计分析(如基于面积比的匹配度)。阐述了如何利用共质心(Common Centroid)、迷宫式布局(Interleaving)等技术来最小化随机失配。讨论了为实现精确偏置电流和电压而设计的启动电路(Startup Circuits),以应对零输入时的非对称性问题。 第三部分:反馈理论与稳定性分析 反馈是模拟电路设计的灵魂。本部分对反馈理论进行了严格的数学推导和工程实践结合的分析。 3.1 线性反馈理论: 回顾了波德图(Bode Plot)、奈奎斯特图(Nyquist Plot)在分析电路稳定性中的应用。详细解释了相位裕度(Phase Margin, PM)和增益裕度(Gain Margin, GM)的工程意义。对于多极点系统,深入分析了主导极点(Dominant Pole)的概念及其对瞬态响应的影响。 3.2 补偿技术: 除了标准的米勒补偿外,本书还详述了导纳零点补偿(Nulling Network Compensation)、格雷克-塞勒斯补偿(G-S Compensation)等高级技术,适用于高增益、高带宽、低功耗设计。通过复平面分析,直观展示了不同补偿策略如何移动闭环极点的位置,从而优化瞬态响应和稳定性。 第四部分:数据转换器与噪声分析 数据转换器是模拟与数字世界连接的桥梁,噪声则是衡量模拟电路性能的最终指标。 4.1 噪声分析与抑制: 全面分析了电路中主要的宽带噪声(热噪声、散粒噪声)和窄带噪声(1/f 闪烁噪声)的产生机制。介绍了噪声因子(Noise Figure, NF)的计算方法,并展示了在低噪声放大器(LNA)和混频器设计中如何应用噪声源建模与噪声迁移原理来优化整体系统噪声。讨论了如何在设计中权衡噪声性能与功耗、面积。 4.2 基础数据转换器架构: 本书深入讲解了ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)的基本架构。 DAC: 详细分析了R-2R梯形网络的设计挑战,包括电阻匹配对INL/DNL的影响。探讨了电流舵(Current Steering)DAC的结构、失配源以及线性化技术。 ADC: 重点分析了Flash ADC的速度优势与资源消耗,SAR ADC的原理、电荷再分配技术及其在功耗和速度上的折中。对于系统级指标,详细阐述了有效位数(ENOB)、积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)的测量与优化。 第五部分:高级模块与系统级考虑 本部分将前述的单元电路整合成实际可用的系统级功能块,并讨论了先进设计中的挑战。 5.1 锁相环(PLL)基础: 详细介绍了压控振荡器(VCO)的设计,包括其调谐范围和相位噪声特性。分析了电荷泵(Charge Pump)的非理想效应(如电流不匹配、P/N失配)如何直接恶化环路的相位噪声。讲解了锁相环的环路滤波器(Loop Filter)设计,以及如何利用其零点和极点来确保捕获范围与相位噪声之间的平衡。 5.2 射频(RF)前端模块: 讨论了在系统级对模拟模块的需求,例如低噪声放大器(LNA)的设计,强调了输入阻抗匹配(Smith Chart的应用)以实现最大功率传输和最小噪声系数。分析了混频器(Mixer)的设计,特别是对混频损耗(Conversion Loss)和寄生泄漏的抑制。 5.3 功率管理与低压操作: 探讨了低压差线性稳压器(LDO)的设计,分析了其对瞬态负载变化的响应,以及如何设计足够带宽的误差放大器以满足PSRR要求。讨论了在极低供电电压下(如1V或更低)进行模拟设计时,晶体管工作在亚阈值区(Subthreshold)的特性与挑战。 全书强调通过数值仿真(如SPICE)与精确的解析模型相结合的方法,指导读者从概念到物理实现的全过程,是进行深度模拟电路分析与系统设计的必备参考。

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目录信息

读后感

评分

本书错误层出不穷,尤其在习题部分。 TYU 3.7:VDD应该是7.5V TYU 3.10:答案的Vit和Vot应该交换 TYU 3.11:VI应该是2.5V TYU 3.13:应该增加条件VDD=5V EX 4.8:VGSQ应该是VDSQ EX 4.9:Kp=2mA/V^2 TYU 4.17:答案错了。。。。 EX 6.15:集电极静态电流应该是1.25mA(...

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用户评价

评分

我必须强调,《Microelectronic Circuit Analysis and Design》这本书的价值远不止于理论知识的传授。它更像是一本“工程实践指南”。在阅读过程中,我发现作者非常注重电路的实际实现和性能优化。例如,在讲解功率放大器时,作者不仅仅给出了基本电路结构,还详细讨论了不同类型功率放大器(A类、B类、AB类、C类)的效率、失真和散热问题,并给出了实际设计中需要考虑的各种约束条件。书中还穿插了一些关于晶体管的非理想效应的分析,比如输出电阻、衬底效应、阈值电压的变化等等,这些都是在实际电路设计中必须面对的问题,而这本书给出了非常实用和有效的处理方法。我尤其欣赏书中关于EDA工具使用的部分,作者并没有把重点放在具体的软件操作上,而是讲解了如何利用这些工具来辅助设计和分析,比如如何进行电路仿真、参数扫描、蒙特卡洛分析等。这让我意识到,现代模拟电路设计不仅仅是纸上谈兵,更是与工具协同作战的过程。这本书让我的工程思维得到了极大的提升。

评分

从内容上看,《Microelectronic Circuit Analysis and Design》这本书的结构设计堪称典范。它能够很好地满足从初学者到进阶者的不同需求。对于初学者来说,它提供了坚实的理论基础和直观的理解方式;对于有一定基础的学习者而言,它提供了更深入的分析方法和设计策略;对于想要深入研究特定领域的人来说,它也提供了丰富的参考和启发。我特别喜欢书中关于直流分析和交流分析的章节,作者通过引入各种等效模型,将复杂的非线性电路简化为易于分析的线性电路,这一过程的讲解非常清晰且逻辑严谨。而且,书中对于不同电路的频率响应分析,从低频到高频,都进行了详尽的阐述,并提供了多种分析工具和方法。书中的例子覆盖了从简单的单级放大器到复杂的差分放大器、多级放大器等等,每一个例子都能够很好地巩固前面所学的知识。我甚至觉得,如果能够把这本书的内容掌握扎实,基本上就能够应对大部分的模拟电路设计工作了。这本书真的给了我很大的信心和方向。

评分

坦白讲,我当初买这本《Microelectronic Circuit Analysis and Design》纯粹是抱着试试看的心态,毕竟市面上关于微电子电路的书籍实在太多了,质量参差不齐。没想到,这本书带给我的惊喜是如此之大。这本书的叙述风格非常独特,它不像其他一些教科书那样枯燥乏味,而是带着一种很强的引导性和启发性。作者似乎知道读者在学习过程中可能会遇到的难点,总能在关键时刻给出点拨,或者设置一些巧妙的问题,引导读者自己去思考和发现。我举个例子,在讲解频率响应的时候,作者并没有直接给出各种伯德图,而是先通过电容在不同频率下的行为,让读者自己去体会阻抗的变化,然后再引入更复杂的概念。这种“寓教于乐”的方式,让我在不知不觉中就掌握了复杂的知识点。而且,书中对不同技术节点(如CMOS、BJT)的分析,也都考虑到了工艺的实际影响,这让我对如何将理论应用于不同的半导体工艺有了更深刻的认识。书中最后章节关于反馈和稳定性分析的部分,也是我见过讲解得最清晰、最系统的,我之前在这方面一直感到困惑,但读完这本书,感觉豁然开朗。

评分

这本《Microelectronic Circuit Analysis and Design》真是让我眼前一亮!作为一名初入模拟电路领域的研究生,我之前一直被各种复杂的理论和公式折磨得头疼,感觉自己像是在迷宫里打转。这本书的出现,就像是一盏明灯,瞬间驱散了我的迷茫。它不像某些教材那样,上来就扔给你一堆抽象的概念,而是循序渐进,从最基础的二极管模型讲起,一步步构建起整个电路分析的框架。我尤其欣赏作者在解释每一个概念时所采用的类比和直观图示,比如在讲解MOSFET的跨导时,作者用“水龙头”的比喻,生动地说明了栅极电压如何控制漏极电流,这比干巴巴的数学公式更容易让人理解和记忆。而且,书中大量的实例分析也给了我极大的帮助,每一个例题都解析得非常透彻,从电路的搭建到参数的计算,再到结果的验证,整个过程都清晰明了。我试着按照书中的方法,自己动手画了几张简单的运放电路图,并用软件进行了仿真,结果与书中的分析几乎一致,这让我信心倍增。这本书的排版也很舒服,字号大小适中,图文并茂,阅读起来一点也不费力。我真的感觉自己不再是那个对模拟电路一窍不熟的菜鸟了,而是能够真正理解并开始应用这些知识了。

评分

我得说,这本书《Microelectronic Circuit Analysis and Design》真的是我近年来看过最扎实的教材之一。我之前接触过不少电路类的书籍,很多都浮于表面,要么就是过于理论化,难以在实际工程中落地。但这本书不同,它在理论深度上做得非常到位,但同时又紧密结合工程实践。作者在讲解每一个器件(比如BJT、MOSFET)的时候,都会从其物理原理出发,然后深入到各种模型(DC、AC、瞬态),并且详细阐述了这些模型在电路分析中的应用。我特别喜欢书中关于放大器设计的部分,作者不仅讲解了各种经典的放大器拓扑(如共发射极、共集电极、共基极),还详细分析了它们在增益、带宽、输入输出阻抗等方面的优缺点,并给出了如何根据具体需求进行设计的指导。而且,书中对于噪声、失真等现实世界中无法避免的问题,也进行了深入的探讨,并给出了相应的分析方法和设计技巧。这对于我这种需要处理实际项目的人来说,简直是如获至宝。最让我印象深刻的是,书中提供的每个设计案例,都不仅仅是给出一个最终结果,而是详细列出了设计过程中的每一步思考,包括元件的选择、偏置的设置、性能的评估等等,这让我学到的不仅仅是“怎么做”,更是“为什么这么做”。

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