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出版者:Springer

作者:Van de Plass; Plassche, Rudy J. Van De; Huijsing, Johan H.

出品人:

页数:427

译者:

出版时间:1997-11-30

价格:USD 249.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780792399681

丛书系列:

图书标签:

模拟电路设计
电路分析
模拟集成电路
射频电路
滤波器设计
运算放大器
电源管理
信号完整性
电路仿真
电子工程

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具体描述

This volume of Analog Circuit Design concentrates on three topics: RF Analog-to-Digital Converters; Sensor and Actuator Interfaces; Low-Noise Oscillators, PLLs and Synthesizers. The book comprises six papers on each topic written by internationally recognised experts. These papers are tutorial in nature and together make a substantial contribution to improving the design of analog circuits. The book is divided into three parts: Part I, RF Analog-to-Digital Converters, the application of digital techniques to process analog modulated rf signals in radio receivers requires high linearity and high-resolution analog-to-digital converters. In portable applications these converters must have an extremely low-power consumption to allow a long standby time. In low-cost signal processing applications these converters are combined with a digital signal processing system onto a single chip. Today digital signal processing systems use advanced CMOS technologies requiring the analog-to-digital converter to be implemented in the same (digital) technology. Such an implementation requires special circuit techniques. Furthermore the susceptibility of converters to ground bounce or digital noise is an important design criterion. In this part different converters and conversion techniques are described that are optimized for receiver applications. Part II, Sensor and Actuator Interfaces, interfaces for sensors and actuators shape the gates through which information is acquired from the real world into digital information systems, and vice versa. The interfaces should include analog signal conditioning, analog-to-digital conversion, digital bus interfaces and data-acquisition networks. To simplify the use of data-acquisition systems additional features should be incorporated, like self-test, and calibration. To make these goals economically feasible, these functions should be integrated, preferably with the sensor, on a single chip. This part describes the latest techniques in sensor and actuator interface design. Part III, Low-Noise Oscillators, PLLs and Synthesizers, the phase noise of the receiver's local oscillator limits the immunity against interfering signals. Therefore it has become the most important specification of the local oscillators of all integrated transceivers. Frequency synthesizers for digital tuning in portable radios require extremely low phase noise for the same reason. This part describes designs and architectures which give rise to very low phase noise. Analog Circuit Design is an essential reference source for analog design engineers and researchers wishing to keep abreast with the latest developments in the field. The tutorial nature of the contributions also makes it suitable for use in an advanced course.

《模拟电路设计：原理、实践与创新》概述《模拟电路设计：原理、实践与创新》是一本全面深入探讨模拟电路设计核心理论、实际应用及前沿技术的发展专著。本书旨在为读者提供一个扎实的模拟电路设计基础，并引导读者掌握现代模拟集成电路设计的复杂性。从基础的放大器原理到复杂的信号处理系统，本书都将进行细致的剖析，并结合大量的实际案例和设计经验，帮助读者理解理论如何转化为可行的工程解决方案。本书不仅适用于电子工程专业的学生，也是经验丰富的模拟电路工程师和致力于在该领域深造的研究人员的宝贵参考。核心内容与结构本书共分为若干个逻辑章节，层层递进，确保读者能够系统地掌握模拟电路设计的各个环节。第一部分：模拟电路设计基础第一章：模拟电路设计概述与基本概念本章将首先界定模拟电路设计的范畴，阐述其在现代电子系统中的重要性，并简要回顾模拟电路设计的历史发展。介绍基本的模拟电路元件，如电阻、电容、电感、二极管和晶体管（BJT和MOSFET）的物理特性、工作原理及在电路中的应用。深入讲解线性电路分析技术，包括基尔霍夫定律、戴维宁定理、诺顿定理、叠加定理等，以及它们在简化复杂电路分析中的作用。探讨非线性电路的基本分析方法，强调非线性元件的特性对电路行为的影响，并引入一些简化的分析模型。第二章：放大器电路原理与设计本章将聚焦于各类放大器电路的设计与分析。单级放大器：详细讲解共发射极、共集电极（射极跟随器）、共基极放大器的直流偏置、交流信号分析、输入输出阻抗、电压增益、电流增益以及频率响应。多级放大器：介绍直接耦合、RC耦合、变压器耦合等放大器级联方式，分析多级放大器的增益、带宽、噪声和功耗等性能指标，并讨论级联设计中的挑战与优化策略。差分放大器：深入讲解差分放大器的结构、工作原理，包括共模抑制比（CMRR）的计算和影响因素，以及它在各种模拟电路中的广泛应用，如仪表放大器、运算放大器输入级等。反馈放大器：详细阐述负反馈的四种基本组态（电压并联、电压串联、电流并联、电流串联），分析反馈对电路增益、带宽、输入输出阻抗、失真和噪声的影响，并介绍反馈补偿技术以保证电路稳定性。功率放大器：介绍AB类、B类、C类功率放大器的基本原理、效率分析和失真特性，以及A类功率放大器的设计方法，并探讨如何优化功率放大器的效率和线性度。第三章：滤波电路的设计与分析本章将系统介绍各种滤波器电路的设计方法。滤波器分类：讲解低通、高通、带通、带阻等基本滤波器类型，以及它们在信号处理中的作用。被动滤波器：分析RC、RL、LC滤波器的一阶和二阶电路，推导其传递函数和频率响应，讨论滤波器的截止频率、品质因数（Q值）和选择性。有源滤波器：介绍利用运算放大器和无源元件构成的有源滤波器，如Sallen-Key滤波器、MFB滤波器等，分析其优点（如无需电感、易于设计、增益可调）和设计步骤。巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔滤波器：深入研究不同响应特性的滤波器设计，理解它们在通带平坦度、阻带衰减和相位响应方面的权衡，并掌握设计对应阶数滤波器的具体方法。滤波器级联与综合：探讨如何通过级联低阶滤波器来构建高阶滤波器，以及如何根据给定的技术指标（如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度）来综合设计滤波器电路。第二部分：模拟集成电路设计与进阶主题第四章：运算放大器（Op-Amp）的设计与应用本章将深入探讨运算放大器的内部结构、设计原理以及其在集成电路设计中的核心地位。运算放大器基本结构：分析差分输入级、增益级、输出级等运算放大器内部模块的功能和设计考虑，讲解零点漂移、输入偏置电流、输入失调电压等参数的产生原因和减小方法。运算放大器性能指标：详细解释增益带宽积、压摆率、开环增益、输出动态范围、共模抑制比、电源抑制比等关键性能指标，并探讨它们对电路性能的影响。集成运算放大器设计：介绍CMOS和BJT技术在运算放大器设计中的应用，讨论折叠式长尾差分对、电流镜、共源共栅结构等常用电路技术。运算放大器应用电路：详细分析同相放大器、反相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器等基本运算放大器应用电路，并拓展到更复杂的应用，如滤波器、信号发生器、比较器等。第五章：频率响应与稳定性分析本章将深入探讨模拟电路在不同频率下的行为以及保证电路稳定性的重要性。频率响应：分析放大器和滤波器电路的频率响应曲线，理解高频和低频效应，以及它们对电路带宽和信号传输的影响。寄生效应：讨论导线电感、元件寄生电容、半导体器件的寄生效应等，以及它们在高频电路设计中的重要性。稳定性分析：讲解伯德图、Nyquist图等频率域分析工具，用于判断负反馈系统的稳定性。补偿技术：介绍极点补偿、零点补偿等技术，用于改善反馈放大器的频率响应和稳定性，例如导纳补偿、电荷泵补偿等。振荡器设计：讲解RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器等基本振荡器的工作原理，分析振荡频率的确定和稳定性的要求，并介绍弛豫振荡器和函数发生器的设计。第六章：噪声分析与抑制本章将聚焦于模拟电路中的噪声问题，并提供有效的噪声抑制方法。噪声源：介绍电阻的热噪声（约翰逊噪声）、半导体器件中的散粒噪声、闪烁噪声（1/f噪声）等各种噪声的产生机理。噪声模型：讲解如何用噪声电压和电流源来等效表示元器件的噪声，并推导电路的总输出噪声。噪声系数（NF）：定义和计算噪声系数，理解它在评估模拟电路噪声性能中的重要性，并分析如何选择低噪声器件和优化电路设计以降低噪声系数。噪声抑制技术：介绍差分信号传输、滤波、屏蔽、接地等常用的噪声抑制技术，并讨论在系统层面如何协同优化以达到最佳的信噪比。第七章：非线性电路与信号失真本章将深入探讨非线性电路的工作原理以及如何处理信号失真问题。非线性元件特性：详细分析二极管、晶体管等非线性元件的I-V特性曲线，以及它们在电路中引入的非线性效应。信号失真：讲解谐波失真、互调失真、瞬态失真等各种类型的信号失真，以及它们对信号质量的影响。失真分析方法：介绍傅里叶级数、泰勒级数等数学工具在分析非线性电路失真中的应用。失真抑制技术：探讨如何通过选择合适的器件、优化电路偏置、采用负反馈、设计线性度更高的电路拓扑等方法来减小信号失真。混频器、倍增器、限幅器设计：介绍这些典型的非线性电路模块，分析其工作原理和应用场景。第八章：模拟数据转换器（ADC/DAC）本章将介绍数字信号与模拟信号之间的接口电路——模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。 ADC分类与原理：详细介绍逐次逼近型ADC、双积分型ADC、流水线型ADC、Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC等不同类型的ADC，分析它们的转换速度、分辨率、功耗和精度。 DAC分类与原理：讲解电阻梯形DAC、权电流DAC、R-2R DAC等DAC的结构和工作原理，以及它们的转换速度、分辨率和线性度。关键性能指标：讨论ADC和DAC的关键性能指标，如量子化误差、微分非线性（DNL）、积分非线性（INL）、失调误差、增益误差、混叠等。应用实例：介绍ADC和DAC在音频、视频、通信、仪器仪表等领域的典型应用。第三部分：高级主题与实践第九章：电源管理电路设计本章将关注模拟电路设计中至关重要的电源管理部分。线性稳压器：讲解低压差（LDO）稳压器的设计原理、效率和噪声特性。开关稳压器：介绍降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）等开关稳压器的工作模式、效率和纹波抑制。电池充电管理：讲解各种电池充电算法和充电管理IC的设计。功耗优化：讨论如何在模拟电路设计中实现低功耗，包括低功耗器件选择、休眠模式、动态电压调节等。第十章：模拟集成电路布局布线与版图设计本章将介绍模拟集成电路的物理实现过程，强调布局布线对电路性能的关键影响。版图设计规则（DRC）：解释DRC的重要性，以及如何遵循工艺规则来完成版图设计。器件匹配：讨论在模拟电路中器件匹配的重要性，以及如何通过版图技术（如共质心、邻近匹配、共享边界）来提高匹配精度。寄生效应的处理：分析布局布线产生的寄生电阻、寄生电容对电路性能的影响，并介绍如何通过优化布局来减小这些效应。信号完整性与电源完整性：探讨在版图设计中如何保证信号完整性和电源完整性，包括接地设计、电源分配网络优化等。版图验证与后仿真：介绍使用EDA工具进行版图验证和后仿真的重要性。第十一章：高级模拟电路设计技巧与案例研究本章将分享一些在实际工程中常用的高级设计技巧，并通过深入的案例研究来展示理论与实践的结合。低功耗模拟电路设计：介绍亚阈值（sub-threshold）电路设计、动态阈值电压（DVT）技术等。高频模拟电路设计：讨论射频（RF）电路设计的基础，如阻抗匹配、S参数、传输线理论等。混合信号电路设计：简要介绍模拟电路与数字电路的交互设计。实际案例分析：通过对具体模拟集成电路（如高性能ADC、低噪声放大器、射频收发器等）的设计流程、关键挑战和解决方案进行详细剖析，帮助读者将所学知识应用于实际问题。本书的特点理论与实践并重：本书不仅深入讲解模拟电路设计的理论基础，还通过大量的实例和工程经验，将理论知识转化为可操作的设计方法。循序渐进的结构：从基础概念到高级主题，本书的章节安排合理，便于读者系统学习和深入理解。内容全面深入：涵盖了模拟电路设计的各个关键领域，力求为读者提供一个完整的设计知识体系。强调现代设计方法：融入了现代模拟集成电路设计中的前沿技术和EDA工具的应用。面向工程应用：重点关注实际设计中的挑战和优化策略，帮助读者解决工程实际问题。《模拟电路设计：原理、实践与创新》将成为您在模拟电路设计领域探索和创新的强大基石。