CMOS集成电路设计手册(第3版)模拟电路篇 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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R.JacobBaker 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115337719

商品编码：1123506734

出版时间：2014-04-01

作  者:R. Jacob Baker 著作 张雅丽 等 译者 定  价:89 出 版 社:人民邮电出版社 出版日期:2014年04月01日 页  数:546 装  帧:平装 ISBN:9787115337719 《cmos集成电路设计手册(第3版·模拟电路篇)》是ieee微电子系统经典图书、电子与计算机工程领域获奖作。《cmos集成电路设计手册(第3版·模拟电路篇)》是cmos集成电路设计领域的书籍，特色鲜明：
深入讨论了模拟和数字晶体管级的设计技术；
结合使用了cmosedu.com（提供了许多计算机辅助设计工具的应用案例）的在线资源
详细讨论了锁相环和延迟锁相环、混合信号电路、数据转换器以及电路噪声
给出实际工艺参数、设计规则和版图实例
给出上百个设计实例、相等 ●第1章  电流镜  1
●1.1  基本电流镜  1
●1.1.1  长沟道设计  1
●1.1.2  电流镜中的电流匹配  3
●1.1.3  电流镜的偏置  8
●1.1.4  短沟道设计  15
●1.1.5  温度特性  19
●1.1.6  亚阈值区的偏置  23
●1.2  共源共栅电流镜  24
●1.2.1  简单共源共栅  24
●1.2.2  低压(宽摆幅)共源共栅  27
●1.2.3  宽摆幅短沟道设计  30
●1.2.4  调节漏极电流镜  33
●1.3  偏置电路  35
●1.3.1  长沟道偏置电路  35
●1.3.2  短沟道偏置电路  38
●1.3.3  小结  40
●
●第2章  放大器  45
●2.1  栅-漏短接有源负载  45
●部分目录

内容简介

贝编著的《cmos集成电路设计手册(第3版模拟电路篇)》讨论了cmos电路设计的工艺、设计流程、eda工具手段以及数字、模拟集成电路设计，并给出了一些相关设计实例，内容介绍由浅入深。该著作涵盖了从模型到器件，从电路到系统的全面内容，是一本的、综合的cmos电路设计的工具书及参考书。    《cmos集成电路设计手册(第3版模拟电路篇)》是英文原版书作者近30年教学、科研经验的结晶，是cmos集成电路设计领域的一本力作。《cmos集成电路设计手册》已经过两次修订，目前为第3版，内容较第2版有了改进，补充了cmos电路设计领域的一些新知识，使得本书较前一版内容更加详实。    为了方便读者有选择性地学习，将本书分成3册出版，分别为基础篇、数字电路篇和模拟电路篇，本书为模拟电路篇，介绍了电流源、电压源、放大器、数据转等 R. Jacob Baker 著作 张雅丽 等 译者 R.Jacob(Jake)Baker是一位工程师、教育家以及发明家。他有超过20年的工程经验并在集成电路设计领域拥有超过200项的专利。Jake也是多本电路设计图书的作者。 

CMOS集成电路设计手册(第3版) 模拟电路篇：洞悉模拟世界的基石 在飞速发展的电子技术浪潮中，集成电路（IC）作为现代科技的“心脏”和“大脑”，其重要性不言而喻。而其中，模拟集成电路的设计更是贯穿了从最基础的信号处理到最尖端的射频通信，无处不在地扮演着至关重要的角色。本书，《CMOS集成电路设计手册(第3版) 模拟电路篇》，正是这样一本旨在为读者深入剖析CMOS工艺下模拟集成电路设计精髓的力作。它不仅仅是一本技术参考书，更是一扇通往理解和掌握模拟世界底层逻辑的窗口，是每一位投身于模拟IC设计领域的研究者、工程师和学生的必备指南。 为何是CMOS？为何是模拟？ 在当今集成电路产业中，CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）工艺以其低功耗、高集成度和成熟的制程技术，成为了设计数字和模拟电路的主流选择。尤其在移动设备、物联网、以及低功耗传感器等应用领域，CMOS工艺的优势更为凸显。然而，与数字电路的开关特性不同，模拟电路处理的是连续变化的信号，其设计充满了挑战和艺术。微小的失配、噪声、非线性效应都可能对电路性能产生致命影响。因此，理解CMOS工艺的特性，并将其巧妙地应用于模拟电路的设计，是实现高性能、高可靠性模拟IC的关键。 本书的核心价值：深度、广度与实践性 《CMOS集成电路设计手册(第3版) 模拟电路篇》并非泛泛而谈，而是聚焦于CMOS工艺下模拟电路设计的核心要素，以一种深入浅出的方式，带领读者构建扎实的理论基础，并辅以丰富的实践指导。全书内容覆盖了模拟电路设计的各个关键环节，从最基本的器件模型到复杂的系统级设计，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。 第一部分：CMOS器件与基础概念 本书的开篇，便为读者打下了坚实的CMOS器件基础。理解MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的物理特性、工作区域（截止区、线性区、饱和区）、跨导、输出电阻等参数，是进行任何模拟电路设计的前提。本书将详细阐述不同工作模式下MOSFET的伏安特性曲线，并深入探讨工艺参数（如沟道长度、栅氧化层厚度、掺杂浓度等）对器件性能的影响。 更重要的是，本书会深入分析CMOS工艺中不可避免的非理想效应，如短沟道效应、热电子效应、栅漏电、本征沟道长度调制、亚阈值导电等。这些效应对于高性能、低功耗的模拟电路设计至关重要，理解它们的物理机制并学会如何补偿或利用它们，是区分普通工程师与资深设计师的关键。 此外，噪声是模拟电路设计中一个永恒的挑战。本书将详细介绍CMOS器件的各种噪声源，包括热噪声、闪烁噪声（1/f噪声）、散粒噪声等，并提供量化这些噪声的公式和分析方法。掌握噪声分析，才能设计出满足信噪比要求的电路。失配问题也是CMOS工艺的固有挑战。不同于双极型晶体管，MOSFET的失配受版图、工艺波动等多种因素影响。本书将深入探讨失配的根源，并介绍常用的失配抑制和补偿技术，如差分对、共源共栅结构、多晶圆设计等，以确保电路的性能稳定。 第二部分：模拟电路基本模块设计 在掌握了基础器件特性之后，本书将逐一深入讲解各种核心的模拟电路基本模块的设计。 电流源与电流镜： 这是模拟电路中最基本也最常用的电路之一。本书将介绍各种电流镜的结构，包括简单的二极管连接、威勒电流镜、镜像电流镜，以及更复杂的温和电流镜（Wilson Mirror）、高精度电流镜（Cascode Current Mirror）等。特别会强调如何在CMOS工艺下实现高精度、高输出阻抗、低输出电压的电流源，以满足差分放大器、运算放大器等关键模块的需求。 放大器： 放大器是模拟电路的灵魂。本书将详细剖析不同拓扑的单级和多级放大器设计。 单级放大器： 包括共源放大器（Common-Source Amplifier）、共源共栅放大器（Cascode Amplifier）、共漏放大器（Common-Drain Amplifier，源跟随器）、共栅放大器（Common-Gate Amplifier）等。对于每一种拓扑，本书都会深入分析其增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽、功耗等关键性能指标，并讨论如何在CMOS工艺下针对特定应用进行优化。例如，共源共栅放大器如何提升输出阻抗和增益，源跟随器如何提供低输出阻抗和电压缓冲。 多级放大器： 讲解如何通过级联来实现更高的增益，并探讨多级放大器稳定性问题。例如，两级运算放大器的频率响应分析，补偿技术（如极点补偿、零点补偿、Miller补偿）的原理和实现。 差分放大器： 作为运算放大器和许多射频电路的核心，差分放大器在抑制共模噪声、提高线性度方面具有显著优势。本书将详细介绍不同结构的差分放大器，如简单的差分对、带负载的差分放大器，以及共模反馈电路的设计。特别会关注其共模抑制比（CMRR）、线性度（如IP3）、输入失调电压等性能参数的分析和优化。 运算放大器（Op-Amp）： 运算放大器是模拟集成电路中最基础也是最通用的功能模块。本书将深入讲解运算放大器的设计，包括但不限于： 单级运算放大器：如折叠式输入差分放大器（Folded Cascode Op-Amp），其如何在低电压下获得高增益。 两级运算放大器：分析其频率响应、稳定性，以及各种补偿技术。 CMOS运算放大器设计中的挑战：如低功耗设计、高增益设计、高带宽设计、低失调电压设计、低噪声设计等。 实际应用中的运算放大器：例如，铁路放大器、单位增益缓冲器、高阻抗输入运算放大器等。 滤波器： 模拟滤波器是信号处理的关键组成部分。本书将介绍不同类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻），并重点讲解如何在CMOS工艺下实现有源滤波器，如Sallen-Key滤波器、多路反馈滤波器等。同时，会讨论开关电容滤波器（Switched-Capacitor Filters）的设计，这是一种在CMOS工艺下实现高精度、低功耗滤波器的重要技术，特别适用于低频信号处理。 基准电压源与带隙基准源： 稳定可靠的基准电压源是许多模拟电路正常工作的基石。本书将讲解如何利用CMOS器件设计各种类型的基准电压源，特别是带隙基准源（Bandgap Reference）的设计，包括其基本原理（PTAT和CTAT电流的结合），以及如何在CMOS工艺下实现低温漂、高精度、低功耗的带隙基准源。 第三部分：高级模拟电路设计主题 在掌握了基本模块的设计后，本书进一步拓展到更高级的模拟电路设计主题，以应对日益复杂的系统需求。 比较器： 比较器是连接模拟和数字世界的桥梁。本书将介绍不同类型的比较器，如延时型比较器、锁存型比较器，以及CMOS工艺下高分辨率、低功耗比较器的设计要点，并探讨其在ADC（模数转换器）中的应用。 数据转换器（ADC/DAC）： 模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）是现代电子系统中不可或缺的部分。本书将介绍CMOS工艺下各种ADC和DAC的拓扑结构，包括逐次逼近型ADC（SAR ADC）、流水线型ADC（Pipeline ADC）、Σ-Δ ADC，以及R-2R DAC、权流DAC（Weighted-Current DAC）等。重点会分析其分辨率、采样率、功耗、线性度等关键参数，并讨论CMOS工艺对这些性能的影响。 锁相环（PLL）： 锁相环是频率合成、时钟恢复、数据同步等领域的核心电路。本书将深入讲解PLL的组成部分，包括压控振荡器（VCO）、鉴相器（Phase Detector）、电荷泵（Charge Pump）、环路滤波器（Loop Filter）的设计。并重点分析PLL的锁定范围、抖动、相位噪声等性能指标，以及如何在CMOS工艺下实现高性能的PLL。 低压差分信号（LVDS）与高速接口： 随着数据传输速率的不断提升，高速接口的设计变得尤为重要。本书将介绍LVDS等高速信号传输标准，并探讨CMOS工艺下高速驱动器、接收器、以及时钟和数据恢复（CDR）电路的设计。 电源管理电路： 现代电子设备对电源效率的要求越来越高。本书将介绍CMOS工艺下的线性稳压器（LDO）和开关稳压器（Switching Regulators），如DC-DC转换器（Buck、Boost、Buck-Boost）的设计。重点分析其纹波抑制、动态响应、效率等性能，以及如何在CMOS工艺下实现低压差、高效率的电源管理方案。 射频（RF）模拟电路基础（可选）： 虽然本书侧重于通用模拟电路，但对于一些读者来说，了解RF模拟电路的基础概念也是非常有益的。如果条件允许，可以简要介绍RF电路中的匹配网络、低噪声放大器（LNA）、混频器、压控振荡器（VCO）等基本模块。 本书的特色与优势： 理论与实践相结合： 本书在讲解理论知识的同时，充分结合CMOS工艺的实际特性，通过实例和设计流程的展示，帮助读者将理论知识转化为实际的设计能力。 强调CMOS工艺的特殊性： 针对CMOS工艺的独特优势和挑战，提供了相应的解决方案和设计技巧，是专门针对CMOS模拟IC设计的指导。 循序渐进的结构： 从基础器件到复杂系统，内容组织层次清晰，便于读者逐步深入理解。 面向实际工程应用： 聚焦于实际工程中常见的问题和设计挑战，为读者提供解决实际问题的思路和方法。 全面的技术涵盖： 涵盖了模拟集成电路设计的绝大多数核心模块和关键技术，是一本“一站式”的学习参考书。 谁将从中受益？ 在校学生： 电子工程、微电子学、集成电路等专业的学生，是学习模拟集成电路设计理论与实践的理想教材。 初级模拟IC设计工程师： 为刚刚进入模拟IC设计领域的工程师提供系统性的理论指导和实用的设计技巧。 有经验的模拟IC设计工程师： 可以将其作为一本全面的参考手册，温故知新，或深入了解特定领域的最新进展。 对模拟电路感兴趣的研究人员： 为深入研究模拟电路设计提供坚实的理论基础和技术指导。 结语： 《CMOS集成电路设计手册(第3版) 模拟电路篇》如同一位经验丰富的向导，带领我们在复杂而精妙的CMOS模拟集成电路设计世界中，清晰地辨析路径，掌握方法，最终抵达设计成功的彼岸。它不仅仅是一本书，更是您在模拟IC设计征途上最可靠的伙伴。通过研读本书，您将能够更深刻地理解模拟信号的本质，掌握CMOS工艺的优势，并最终设计出高性能、低功耗、可靠的模拟集成电路，为未来的科技创新贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书在讲述模拟电路“艺术”的那一面时，表现得尤为出色。它成功地将枯燥的半导体物理与实际的电路性能挂钩，让你理解为什么设计者会选择一个看似复杂但性能卓越的结构。例如，书中对低噪声放大器（LNA）的匹配网络设计提供了几种不同“哲学”的解决方案：有追求最高噪声系数（NF）的，有追求最佳输入匹配的，还有在P1dB和噪声之间寻求帕累托最优解的。作者并没有武断地下结论，而是用详尽的仿真数据展示了每种选择的长期影响。这种引导读者独立思考、理解设计取舍的教学方式，远比直接给出标准答案要宝贵得多。遗憾的是，这本书的排版和索引系统可以做得更好，查找特定器件模型参数或特定工艺限制时，需要花费不少时间在目录和索引之间来回跳转，希望能有一个更强大的电子版搜索功能来辅助阅读。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验是有些“硬核”的，它的文字密度和信息量大得惊人，更像是一本参考手册而非轻松读物。我发现它在处理高精度ADC的设计时，将“数字辅助模拟”的思想体现得淋漓尽致。比如，书中对流水线ADC的动态元件匹配误差进行建模时，引入了一个基于概率的优化算法，这个算法的引入极大地拓宽了我对混合信号设计鲁棒性的认知。我尝试用书中的方法对一个16位SAR ADC进行了重新设计，特别是在开关电容阵列的配对策略上，书中给出的那种考虑了工艺角变化的“模糊匹配”思路，竟然比我之前使用的固定匹配方案在Monte Carlo仿真中表现得更稳定。但我要指出，这本书的图表质量参差不齐，部分早期章节的示意图略显粗糙，而且公式推导过程中的下标和符号有时不够统一，需要读者付出额外的注意力去辨别，这在一定程度上拖慢了学习的节奏，对于追求效率的专业人士来说，是一个小小的障碍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的精髓部分，绝对在于其对噪声分析和抑制的独到见解。它没有停留在经典的白噪声和粉红噪声的叠加，而是深入探讨了CMOS器件中1/f噪声的随机调制效应，以及如何通过特殊的拓扑结构来“洗掉”这种低频波动。我尤其欣赏其中关于锁相环（PLL）抖动（Jitter）的分解章节，它将PLL的抖动清晰地拆解为三种主要来源：充电泵的非理想性、VCO的相位噪声，以及环路滤波器的瞬态响应，并为每一种来源提供了具体的电路级优化路径。这不像其他教材那样只是简单地告诉你“提高环路带宽可以降低宽带抖动”，而是告诉你具体如何调整电荷泵的电流比例和锁定时间来平衡不同频段的抖动。如果说有什么不足，那就是关于测试和量产验证（ATE）部分的着墨太少，一本工程设计手册，理应包含更多关于如何设计可测试性（DFT）的模拟电路模块，以及如何使用自动化测试设备进行参数捕获和良率分析的实战经验分享。

评分☆☆☆☆☆

这本号称“全景式”的模拟集成电路设计宝典，拿到手上沉甸甸的，光是目录的厚度就让人心生敬畏。我本以为它会像市面上很多教科书一样，在理论推导和概念讲解上做到面面俱到，但实际阅读体验却出乎意料地侧重于工程实践的“黑箱”操作。比如，关于运放的频率补偿，书中花了大量篇幅讲解如何根据特定的工艺参数和负载条件快速选择合适的零极点对，而不是纠结于米勒补偿的数学起源。这种直击痛点的讲解方式，对于已经具备一定基础，急需将理论转化为实际电路的工程师来说，简直是福音。书中提供的那些经验性的设计准则，例如对特定噪声源的抑制技巧，在实际流片过程中帮我省去了大量的仿真迭代时间。我特别欣赏它对版图设计和寄生效应影响的分析，很多模拟工程师常常忽视的细节，比如衬底噪声耦合和电荷泵的开关毛刺处理，都在书中以非常直观的图表形式呈现，读完后感觉自己的设计规范一下子提升到了一个全新的高度。不过，对于刚入门的初学者，可能需要配合其他更侧重基础理论的书籍，因为这本书的“捷径”似乎是为那些已经能听懂“黑话”的读者准备的。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本设计指南时，我最期待的是能看到一些关于下一代模拟技术，比如超宽带隙材料或新型晶体管结构在低功耗/高线性度设计中的应用案例，但很遗憾，这本书的重点似乎还是稳稳地扎根于成熟的CMOS工艺平台。它对传统BJT和MOS管的特性分析极其透彻，尤其是深度剖析了亚阈值区和弱反型区的非理想行为如何影响精密采样保持电路的精度。我花了整整一个下午，对比研究了书中关于失调电压的消除技术——从冗余折叠前馈（FFF）到背景校准（Background Calibration）的详细对比分析。这种细致入微的比较，让我对不同校准架构的性能权衡有了更深刻的理解，不再是盲目地堆砌复杂的电路结构。然而，对于我正在研究的低压差LDO设计项目，书中关于片上电感器的使用和RF集成中电磁兼容性（EMC）的探讨相对比较保守和理论化，缺乏实际的Layout指导手册中那种“手把手”的工程建议，感觉像是停留在“理论上可行”的阶段，离“量产可行”还差那么一点点火候。