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出版者:人民出电出版社

作者:Hans Camenzind

出品人:

页数:216

译者:白钰

出版时间:20101101

价格:39.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115239884

丛书系列:图灵电子与电气工程丛书

图书标签:

电子
微电子
计算机科学
爱
模拟集成电路设计的艺术
嵌入式
IC
2010
模拟电路
集成电路设计
电路分析
模拟电子
射频电路
低功耗设计
CMOS电路
模拟IC
电路设计艺术
电子工程

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具体描述

业务分析是产品和项目开发的起点，软件教父Martin Fowler在书中浓缩了十余年的对象建模经验，提炼出覆盖所有领域的商业软件的分析模式和辅助模式，深入讲解了如何敏锐地识别重复性问题并将其转化为可用模型。本书犹如一个装满妙计的锦囊，助你轻松应对软件中各种猝不及防的需求变化。

十多年来，这部经典名作在软件业的地位无可替代，它被Ralph Johnson评价为“我一直梦寐以求的东西”。每一次阅读，它都能启发新知。和《设计模式》一样，它像一坛陈年佳酿，历久弥香，值得珍藏与回味。

模拟集成电路设计：原理、实践与前沿探索图书简介本书深入探讨了模拟集成电路设计领域的核心原理、关键技术和前沿发展。内容聚焦于如何系统性地理解、设计和实现高性能的模拟电路，旨在为工程师和研究人员提供一套扎实而全面的知识体系。第一部分：模拟电路基础与器件物理本部分为后续高级设计打下坚实的基础。我们将从半导体物理学的基本概念入手，详细剖析MOSFET的工作原理及其在集成电路中的应用。 1. 半导体基础与器件模型：重点介绍PN结的形成、少数载流子输运、以及MOS电容器的C-V特性。随后，深入分析增强型和耗尽型MOSFET的I-V特性，包括亚阈值区、饱和区和线性区。我们将探讨如何建立适用于电路仿真的精确的晶体管模型，特别是考虑短沟道效应、速度饱和、热效应和噪声特性的高级模型（如BSIM模型家族）。 2. 基础元件与工艺影响：详细解析集成电路中电阻、电容和电感的实现技术。讨论不同工艺（如CMOS、BiCMOS）对元件性能的影响，特别是寄生效应（如栅氧化物电容、引线电感）在高速设计中的重要性。第二部分：核心模拟模块设计本部分是全书的重点，系统介绍了现代模拟IC设计中的关键电路模块的理论推导、结构选择和优化方法。 3. 偏置电路与电流镜：从晶体管的基本偏置方法开始，逐步过渡到精度要求更高的电流源和电流镜设计。详细分析了提高电流源输出阻抗和抑制电源抑制比（PSRR）的各种技术，如使用多级结构（Cascode）和有源负载。着重介绍匹配、温度漂移和工艺角对电流镜精度的影响。 4. 跨导放大器（OTA）设计： OTA是许多反馈系统和滤波器结构的基础。我们将讨论不同输入级结构（如共源、差分对）的选择，并深入研究如何优化增益、带宽、相位裕度和功耗之间的权衡。详细阐述Miller补偿、米勒效应分析以及零点、极点对系统稳定性的影响。 5. 运算放大器（Op-Amp）拓扑：覆盖了从两级增益结构到更复杂的折叠式共源共栅（Folded Cascode）和单位增益缓冲器（Unity-Gain Buffer）的设计。重点分析了如何通过增加级数或采用补偿技术来提升开环增益和带宽。此外，还会讲解运算放大器的失调电压（Offset Voltage）的来源、抑制技术以及其在不同应用场景下的适用性。 6. 滤波器设计：系统介绍有源RC滤波器和电感反馈滤波器（如Gyrator）的设计。讨论了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等经典滤波器响应的特点和选择准则。深入讲解如何利用反馈网络实现精确的二阶极点，以及在高Q值和高频率下可能遇到的非理想性问题。第三部分：反馈系统与噪声管理本部分聚焦于使电路稳定工作和确保信号质量的关键技术。 7. 稳定性与补偿技术：详细讲解反馈理论在线性电路设计中的应用，包括波特图、相位裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin）的计算。全面介绍各种补偿技术，如极点零点对消（Pole-Zero Cancellation）、密勒补偿（Miller Compensation）的改进方法（如导入有源负载或反馈零点），以及更先进的频率补偿方法，以应对高带宽低功耗设计的要求。 8. 电路噪声分析：深入研究模拟电路中的各种噪声源——热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、散弹噪声（Shot Noise）和闪烁噪声（Flicker Noise，1/f Noise）。讲解如何通过噪声等效输入模型（Noise Figure, NF）量化噪声性能。核心内容包括如何通过器件尺寸优化、偏置电流选择和拓扑选择来最小化电路的整体噪声贡献，尤其是在低功耗和高精度设计中。第四部分：数据转换器（ADC/DAC）设计基础本部分涵盖了将模拟信号转换为数字信号以及反向转换所需的关键电路技术。 9. 数模转换器（DAC）：重点介绍电阻梯形（Resistor Ladder）和电容阵列（Capacitor Array）DAC的结构。详细分析了电阻/电容失配导致的积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）误差。讨论了提高分辨率的技术，如电荷泵（Charge-Pump）和元素配对（Element Matching）。 10. 模数转换器（ADC）：深入剖析了不同ADC架构的优缺点，包括Flash、逐次逼近寄存器（SAR）、Sigma-Delta（$SigmaDelta$）和流水线（Pipeline）转换器。重点讲解SAR ADC的工作流程、时序控制和关键元件（如比较器、DAC）的性能要求。对于$SigmaDelta$转换器，将介绍其调制器结构、量化噪声整形原理以及高阶和低通/带通应用。第五部分：高级主题与设计实践本部分将设计理念提升到系统层面，并讨论实用工具和新兴趋势。 11. 匹配、失调与寄生参数对IC性能的影响：系统性地研究工艺变化（Corner Effects）对电路性能的影响。详细探讨了匹配技术，包括器件尺寸对齐、布局技术（如共质心、间距匹配）以及如何利用斩波技术（Chopping）或相关双采样（Correlated Double Sampling, CDS）来消除低频的1/f噪声和失调电压。 12. 低功耗与高频设计挑战：探讨如何在高频下（GHz范围）设计电路，例如LNA（低噪声放大器）和混频器。讨论了零偏置设计、亚阈值偏置技术的应用，以及如何利用先进的RF CMOS工艺实现高增益和低噪声。 13. 仿真、验证与版图考虑：简要介绍设计流程中的关键环节。强调使用SPICE仿真进行瞬态、交流和直流分析的重要性。讨论了后仿真（Post-layout Simulation）中必须考虑的寄生参数提取和版图对匹配、噪声和串扰的影响。强调良好的布局实践是实现设计目标不可或缺的一环。本书旨在提供一个全面且深入的视角，使读者不仅掌握理论，更能将这些知识转化为实际、高性能的模拟集成电路设计方案。

作者简介

Martin Fowler 出生于英国沃尔索尔，现定居美国梅尔罗斯。世界级软件开发大师，OOAD、UML、模式、敏捷开发方面的领军人物。自上世纪80年代中期一直从事面向对象技术的研究，作为独立顾问从事咨询工作十余年。1999年加盟ThoughtWorks，现为该公司首席科学家。著有《重构：改善既有代码的设计》、《企业应用架构模式》、《UML精粹》等一系列脍炙人口的经典。

目录信息

第1章器件 1
1.1 半导体 1
1.2 二极管 3
1.3 （双极型）晶体管 5
1.4 集成电路 9
1.5 横向PNP晶体管实例 16
1.6 CMOS晶体管 17
1.7 衬底PNP晶体管 20
1.8 二极管 20
1.9 齐纳（Zener）二极管 21
1.10 电阻器 21
1.11 电容器 23
1.12 其他工艺 24
1.13 CMOS工艺与双极型工艺比较 25
第2章仿真 26
2.1 你可以仿真什么 26
2.1.1 直流分析 26
2.1.2 交流分析 28
2.1.3 瞬态分析 29
2.2 波动的重要问题 31
2.3 模型 32
2.3.1 二极管模型 32
2.3.2 双极型晶体管模型 34
2.3.3 横向PNP型晶体管模型 36
2.3.4 MOS晶体管模型 37
2.3.5 电阻器模型 38
2.3.6 电容器模型 39
2.3.7 焊盘与引脚 39
2.3.8 一个模型有多精确 39
第3章电流镜 41
第4章优质差分对 49
第5章电流源 57
5.1 双极型晶体管电流源 57
5.2 CMOS电流源 63
5.3 理想电流源 64
第6章超时：模拟测量 65
6.1 分贝 65
6.2 均方根值 66
6.3 噪声 67
6.4 傅里叶分析与失真 68
6.5 频率补偿 71
第7章带隙参考 77
7.1 低电压带隙参考电路 86
7.2 CMOS带隙参考 87
第8章运算放大器 90
8.1 双极型运算放大器 90
8.2 CMOS运算放大器 97
8.3 自动归零运算放大器 102
第9章比较器 105
第10章跨导放大器 111
第11章计时器与振荡器 118
11.1 振荡器仿真 130
11.2 LC振荡器 130
11.3 晶体振荡器 132
第12章锁相环 135
第13章滤波器 142
13.1 有源滤波器：低通 142
13.2 高通滤波器 147
13.3 带通滤波器 148
13.4 开关电容滤波器 149
第14章电源 152
14.1 线性稳压器 152
14.2 低压差稳压器 154
14.3 开关稳压器 159
14.4 线性功率放大器 164
14.5 开关功率放大器 166
第15章数模转换器和模数转换器 172
15.1 数模转换器 172
15.2 模数转换器 177
15.3 ?-∑转换器 178
第16章拾遗 181
16.1 吉尔伯特单元 181
16.2 乘法器 183
16.3 峰值检测器 185
16.4 整流器和平均电路 187
16.5 温度计 191
16.6 过零检测器 192
第17章布局 194
17.1 双极型晶体管 194
17.2 横向PNP晶体管 197
17.3 电阻 197
17.4 CMOS三极管 198
17.5 穿接 200
17.6 开尔文连接 201
17.7 金属连线和接地 201
17.8 背减薄和镀金 202
17.9 设计规则检查和版图与电路图
一致性比较 202
参考文献 203
索引 206
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的阅读门槛相当高，它绝非初学者入门的第一选择。事实上，我个人在阅读过程中，不得不频繁地查阅其他关于半导体器件物理的补充材料。作者默认读者已经对MOS管的工作原理和反馈理论有扎实的基础，因此在基础概念的介绍上显得非常精炼和跳跃。例如，关于跨导（gm）和输出阻抗的推导，往往是一笔带过，直接给出最终表达式，然后立刻转向应用。这对我这样需要定期巩固基础知识的人来说，既是挑战，也是一种鞭策。它强迫你去主动回顾和填补知识上的空白，而不是被动地接受所有信息。这本书更像是一本“武功秘籍”，它假设你已经学会了基础招式，现在需要通过高深的内功心法来熔炼和升华，确实能让有一定经验的读者实现质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

我是在一次行业交流会上听一位资深工程师强烈推荐后购入此书的，原本我对“艺术”这个词在技术书籍中出现持保留态度，认为这可能只是夸大的宣传。然而，深入阅读后才发现，作者确实是用一种近乎艺术家的笔触在诠释那些冰冷的半导体物理和晶体管特性。书中对设计哲学层面的探讨尤其深刻，它没有停留在简单的公式推导和参数计算上，而是反复强调“权衡取舍”的重要性。比如在讲解低噪声放大器（LNA）设计时，作者并没有直接给出标准电路，而是花费大量篇幅去剖析噪声系数、输入阻抗匹配、功耗预算这三者之间错综复杂的博弈关系，就像一位经验丰富的棋手在布局开局，每一步都蕴含着深思熟虑的战略意图。这种将工程实践提升到哲学思辨高度的叙述方式，极大地拓宽了我的设计视野，让我开始跳出纯粹的仿真结果，去思考电路在真实世界中可能面临的各种“不完美”。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格上来说，这本书的行文非常“克制”和严谨，几乎没有任何煽情或口语化的表达，每一个句子都像是经过反复推敲的陈述句，直指核心。这种风格使得信息密度极高，你很难从中找到任何一句可以被轻易跳过的“废话”。然而，这种极致的精确性也带来了一个副作用：在讲解一些非线性的、直觉难以把握的概念时，例如阈值电压失配对匹配电路性能的统计学影响，纯文字的描述显得略微干涩，需要读者极大的专注力才能完全消化其中的精髓。我个人的建议是，最好配合一些仿真软件（如Spectre或HSPICE）边读边验证，将书中的抽象模型快速转化为具体的电压电流响应图，这样才能真正体会到作者试图传达的那些微妙的工程直觉。总而言之，这是一部面向高阶玩家的“硬核”作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计着实让我眼前一亮。封面采用了深邃的靛蓝色，搭配烫金的标题字体，散发着一种古典而又前沿的气息。内页纸张的质感非常出色，光滑细腻，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。更值得称赞的是，书中大量的电路图和波形图的绘制精度极高，线条清晰、标识明确，即便是复杂的模拟模块，也能让人一眼看清其内部结构和信号流向。作者在图文编排上也颇费心思，关键的概念和公式往往被放置在独立的彩色方框中，既起到了强调作用，又不影响整体阅读的流畅性。这种对细节的极致追求，在技术书籍中是比较少见的，它极大地提升了阅读体验，让人在学习晦涩的理论时，心情也能保持愉悦。可以说，这本书不仅仅是一本知识的载体，更是一件精心打磨的工艺品，光是捧在手里细细品味，都觉得物有所值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，远超我预期的专业参考书范畴。我过去读过几本关于运算放大器（Op-Amp）的书籍，但大多局限于经典的米勒补偿或双极型输入级。而这本则深入探讨了现代CMOS工艺下的高阶补偿技术，例如零点/极点对的精细调谐，以及如何利用开关电容网络来实现高精度反馈。最让我感到震撼的是它对工艺角的敏感性分析部分，作者没有止步于理论上的雅可比矩阵计算，而是结合实际晶圆测试数据，展示了在不同温度和电压下，同一电路的性能漂移幅度，并提供了一套系统性的版图级（Layout-level）鲁棒性设计技巧。这种理论与最前沿的制造限制紧密结合的叙事方式，对于正在从事高性能模拟芯片研发工作的工程师来说，简直是如虎添翼，它提供的洞察力是那些停留在教科书层面的资料无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

妈的b，完全看不明白啊看不明白。——我理解所谓二极管其实就是电流半通功能，三极管就是信号放大，但是那个专业术语到底是tmd怎么回事？？？这些电子器件的特性又是如何实用的？？

评分☆☆☆☆☆

翻译的有点次~~

评分☆☆☆☆☆