高频CMOS模拟集成电路基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Duran Leblebici 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030315199

商品编码：29773903968

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：高频CMOS模拟集成电路基础

定价：60.00元

作者：Duran Leblebici

出版社：科学出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787030315199

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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莱布莱比吉编著的《高频CMOS模拟集成电路基础（影印版）》是“国外电子信息精品著作”系列之一，系统地介绍了高频集成电路体系的构建与运行，重点讲解了晶体管级电路的工作体系，设备性能影响及伴随响应，以及时域和频域上的输入输出特性。

内容提要

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莱布莱比吉编著的《高频CMOS模拟集成电路基础（影印版）》以设计为核心理念从基础模拟电路讲述到射频集成电路的研发。系统地介绍了高频集成电路体系的构建与运行，重点讲解了晶体管级电路的工作体系，设备性能影响及伴随响应，以及时域和频域上的输入输出特性。
《高频CMOS模拟集成电路基础（影印版）》适合电子信息专业的高年级本科生及研究生作为RFCMOS电路设计相关课程的教材使用，也适合模拟电路及射频电路工程师作为参考使用。

目录

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Preface1 Components of analog CMOS ICs 1.1 MOS transistors 1.1.1 Current-voltage relations of MOS transistors 1.1.1.1 The basic current-voltage relations without velocitysaturation 1.1.1.2 Current-voltage relations under velocity saturation 1.1.1.3 The sub-threshold regime 1.1.2 Determination of model parameters and related secondaryeffects 1.1.2.1 Mobility 1.1.2.2 Gate capacitance 1.1.2.3 Threshold voltage 1.1.2.4 Channel length modulation factor 1.1.2.5 Gate length （L） and gate width （W） 1.1.3 Parasitics of MOS transistors 1.1.3.1 Parasitic capacitances 1.1.3.2 The high-frequency figure of merit 1.1.3.3 The parasitic resistances 1.2 Passive on-chip ponents 1.2.1 On-chip resistors 1.2.2 On-chip capacitors 1.2.2.1 Passive on-chip capacitors 1.2.2.2 Varactors 1.2.3 On-chip inductors2 Basic MOS amplifiers: DC and low-frequency behavior 2.1 Common source （grounded source） amplifier 2.1.1 Biasing 2.1.2 The small-signal equivalent circuit 2.2 Active transistor loaded MOS amplifier（CMOS inverter asanalog amplifier） 2.3 Common-gate （grounded-gate） amplifier 2.4 Common-drain amplifier （source follower） 2.5 The long tailed pair 2.5.1 The large signal behavior of the long tailed pair 2.5.2 Common-mode feedback3 High-frequency behavior of basic amplifiers 3.1 High-frequency behavior of a mon-source amplifier 3.1.1 The R-C load case 3.2 The source follower amplifier at radio frequencies 3.3 The mon-gate amplifier at high frequencies 3.4 The cascode amplifier 3.5 The CMOS inverter as a transimpedance amplifier 3.6 MOS transistor with source degeneration at high frequencies 3.7 High-frequency behavior of differential amplifiers 3.7.1 The R-C loaded long tailed pair 3.7.2 The fully differential, current-mirror loaded amplifier 3.7.3 Frequency response of a single-ended output long tailedpair 3.7.4 On the input and output admittances of the long tailedpair 3.8 Gain enhancement techniques for high-frequency amplifiers 3.8.1 Additive approach: distributed amplifiers 3.8.2 Cascading strategies for basic gain stages 3.8.3 An example: the Cherry-Hooper amplifier4 Frequency-selective RF circuits 4.1 Resonance circuits 4.1.1 The parallel resonance circuit 4.1.1.1 The quality factor of a resonance circuit 4.1.1.2 The quality factor from a different point of view 4.1.1.3 The Q enhancement 4.1.1.4 Bandwidth of a parallel resonance circuit 4.1.1.5 Currents of L and C branches of a parallel resonancecircuit 4.1.2 The series resonance circuit 4.1.2.1 Component voltages in a series resonance circuit 4.2 Tuned amplifiers 4.2.1 The mon-sot/rce tuned amplifier 4.2.2 Thi tuned cascode amplifier 4.3 Cascaded tuned stages and the staggered tuning 4.4 Amplifiers loaded with coupled resonance circuits 4.4.1 Magic coupling 4.4.2 Capacitive coupling 4.5 The gyrator: a valuable tool to realize high-value on-chipinductances 4.5.1 Parasitics of a non-ideal gyrator 4.5.2 Dynamic range of a gyrat0r-based inductor 4.6 The low-noise amplifier （LNA） 4.6.1 Input impedance matching 4.6.2 Basic circuits suitable for LNAs 4.6.3 Noise in amplifiers 4.6.3.1 Thermal noise of a resistor 4.6.3.2 Thermal noise of a MOS transistor 4.6.4 Noise in LNAs 4.6.5 The differential LNA5 L-C oscillators 5.1 The negative resistance approach to L-C oscillators 5.2 The feedback approach to L-C oscillators 5.3 Frequency stability of L-C oscillators 5.3.1 Crystal oscillators 5.3.2 The phase-lock technique 5.3.3 Phase noise in oscillators6 Analog-digital interface and system-level design considerations 6.1 General observations 6.2 Discrete-time sampling 6.3 Influence of sampling clock jitter 6.4 Quantization noise 6.5 Converter specifications 6.5.1 Static specifications 6.5.2 Frequency-domain dynamic specifications 6.6 Additional observations on noise in high-frequency ICsAppendix A Mobility degradation due to the transversal fieldAppendix B Characteristic curves and parameters of AMS 0.35 micronNMOS and PMOS transistorsAppendix C BSIM3-v3 parameters of AMS 0.35 micron NMOS and PMOStransistorsAppendix D Current sources and current mirrors D.1 DC current sources D.2 Frequency characteristics of basic current mirrors D.2.1 Frequency characteristics for normal saturation D.2.2 Frequency characteristics under velocity saturationReferencesIndex

作者介绍

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文摘

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序言

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《超大规模集成电路设计与验证》 概述 《超大规模集成电路设计与验证》是一部全面深入探讨现代超大规模集成电路（VLSI）从概念到实现的著作。本书旨在为读者提供扎实的理论基础和实践技能，使其能够掌握当前最先进的VLSI设计流程、工具和技术。从晶体管级电路的原理出发，逐步深入到系统级的设计与验证，涵盖了从前端逻辑设计、综合、布局布线，到后端物理验证、时序分析、功耗优化等关键环节。本书特别强调了现代VLSI设计中日益重要的验证技术，包括形式验证、仿真验证、静态时序分析以及低功耗设计验证等方面，旨在培养读者能够设计出功能正确、性能卓越、功耗满足要求的复杂集成电路。 内容要点 第一部分：VLSI设计基础与流程 CMOS工艺与晶体管模型： 详细介绍CMOS工艺流程，包括各种材料、掺杂、光刻、刻蚀等基本单元操作。深入讲解MOSFET的物理原理、电流-电压特性、寄生效应以及各种 SPICE 模型，为理解电路行为奠定基础。涵盖亚阈值区、饱和区和线性区的详细分析，以及短沟道效应、阈值电压变化等现代工艺中的重要问题。 数字逻辑基础与时序： 回顾基本的数字逻辑门电路，如CMOS反相器、NAND、NOR、XOR等，并分析其传输延迟、功耗特性。介绍组合逻辑和时序逻辑的概念，包括触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器）、寄存器、计数器和有限状态机（FSM）的设计。重点讲解时序约束（建立时间和保持时间）、时钟树综合（CTS）、时钟抖动（Clock Jitter）和时钟斜率（Clock Skew）等时序关键概念，以及它们对电路性能的影响。 VLSI设计流程概述： 详细阐述从高级语言（如Verilog/VHDL）描述到最终制造的光罩（Mask）的完整VLSI设计流程。包括行为级建模、逻辑综合、静态时序分析（STA）、布局布线（Place & Route）、物理验证（DRC/LVS）、提取（Extraction）以及制造等各个阶段。强调各阶段之间的相互依赖性和迭代性。 硬件描述语言（HDL）与设计自动化工具（EDA）： 介绍Verilog和VHDL等主流硬件描述语言的基本语法、数据类型、行为建模和结构建模。深入讲解如何使用这些语言来描述数字逻辑电路。同时，介绍各种EDA工具在VLSI设计中的作用，包括逻辑综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）、静态时序分析工具（如Synopsys PrimeTime, Cadence Tempus）、布局布线工具（如Synopsys IC Compiler, Cadence Innovus）以及物理验证工具（如Cadence Virtuoso, Synopsys IC Validator）。 第二部分：逻辑综合与优化 逻辑综合原理： 深入探讨逻辑综合的算法和技术，包括逻辑优化（门级优化、寄存器优化、连接优化）、面积优化、功耗优化和性能优化。介绍各种优化算法，如布尔代数化简、状态编码、复制（Duplication）、舍并（Merging）等。 约束驱动的综合： 强调在逻辑综合过程中如何有效地利用各种约束条件，包括时序约束（时钟频率、输入输出延迟）、面积约束、功耗约束等。解释约束的优先级以及综合工具如何根据约束来权衡设计目标。 综合报告的解读与优化： 学习如何阅读和理解逻辑综合工具生成的报告，包括设计面积、时序违例、功耗估计等。讲解如何根据报告中的信息进一步调整设计或约束，以达到最优的设计结果。 可综合HDL代码编写规范： 介绍编写可综合HDL代码的最佳实践，避免使用不可综合的语句，确保代码能够被逻辑综合工具正确处理，生成高效可靠的电路。 第三部分：物理设计与实现 布局（Placement）： 详细讲解标准单元布局（Standard Cell Placement）的算法和技术，包括全局布局、详细布局、行分配（Row Assignment）、门阵列布局（Gate Array Placement）等。分析影响布局质量的因素，如布线长度、单元密度、时钟网络分布等。 布线（Routing）： 深入研究布线算法，包括全局布线（Global Routing）和详细布线（Detailed Routing）。介绍各种布线策略，如切片布线（Slicing Routing）、多层金属布线（Multi-Layer Metal Routing）、线网优化（Net Optimization）等。重点讲解布线过程中的拥塞（Congestion）问题及其解决方案。 时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）： 详细阐述时钟树综合的目标和技术。介绍如何构建低延迟、低斜率、低抖动的时钟树，以及如何平衡时钟信号在整个芯片中的到达时间。讲解时钟缓冲器（Clock Buffers）、时钟扇出（Clock Fanout）以及时钟能量（Clock Gating）等概念。 功耗分析与优化： 介绍VLSI电路中主要的功耗来源，包括动态功耗（开关功耗）和静态功耗（漏电功耗）。讲解各种低功耗设计技术，如时钟门控（Clock Gating）、多电压域（Multi-Voltage Domains）、动态电压频率调整（DVFS）、电源门控（Power Gating）等。 物理验证： 详细介绍设计规则检查（DRC）和版图与电路图规则检查（LVS）的重要性。解释DRC检查电路版图是否符合制造工艺的规则，LVS则确保版图与电路原理图的一致性。讲解如何使用物理验证工具来发现和修复版图中的错误。 寄生参数提取（Parasitic Extraction）： 介绍在物理设计完成后，如何从版图中提取寄生电阻和寄生电容。讲解这些寄生参数对电路性能（时序、功耗）的影响，以及如何使用提取工具（如Calibre, StarRC）来完成此过程。 第四部分：静态时序分析（STA） STA基础理论： 深入讲解静态时序分析的原理，包括时序路径（Timing Paths）、时序约束（Timing Constraints）、时序弧（Timing Arcs）、数据路径延迟（Data Path Delay）、时钟路径延迟（Clock Path Delay）等。 时序违例（Timing Violations）： 详细分析建立时间违例（Setup Violation）和保持时间违例（Hold Violation）的成因、影响以及如何诊断。 STA工具的使用与分析： 介绍如何使用主流的STA工具（如Synopsys PrimeTime, Cadence Tempus）来分析设计。重点讲解如何设置时序约束文件（SDC），如何读取和理解STA报告，以及如何根据报告中的信息进行设计优化。 高级STA概念： 涵盖多时钟域（Multi-Clock Domains）、异步路径（Asynchronous Paths）、时钟门控（Clock Gating）对STA的影响，以及如何处理这些复杂情况。 第五部分：VLSI设计验证 验证的重要性与策略： 强调验证在VLSI设计中的核心地位，介绍不同的验证策略，包括功能验证、性能验证、功耗验证、可靠性验证等。 仿真验证： 详细介绍事件驱动仿真（Event-Driven Simulation）的原理。讲解基于行为级模型、RTL模型和门级模型的仿真验证方法。介绍测试平台的搭建（Testbench Design）、激励生成（Stimulus Generation）、覆盖率分析（Coverage Analysis）等关键技术。 形式验证： 深入介绍形式验证的概念和方法，包括等价性检查（Equivalence Checking）和模型检验（Model Checking）。讲解形式验证在设计错误检测中的优势。 低功耗验证： 介绍针对低功耗设计进行的验证，包括功耗模型验证、电源门控逻辑验证、动态电压频率调整（DVFS）策略验证等。 时序与物理验证的集成： 讨论如何将STA结果与仿真验证结果相结合，进行全面的设计验证，确保设计在实际工作条件下的正确性。 覆盖率驱动验证： 强调覆盖率在指导验证工作中的作用，介绍功能覆盖率、代码覆盖率、事务覆盖率等概念。 第六部分：先进VLSI设计与未来趋势 片上系统（SoC）设计： 介绍SoC的基本概念、架构和设计流程。讲解IP集成（IP Integration）、总线协议（Bus Protocols）、片上网络（Network-on-Chip, NoC）等关键技术。 先进封装技术： 探讨3D ICs、Chiplets等新兴的先进封装技术，以及它们对VLSI设计带来的挑战和机遇。 人工智能与机器学习在VLSI设计中的应用： 介绍AI/ML技术如何被应用于自动布局布线、功耗优化、设计收敛等方面，以及未来的发展方向。 EDA工具的演进： 讨论EDA工具在应对日益复杂的集成电路设计方面的不断进步和创新。 本书特色 理论与实践并重： 本书不仅深入讲解VLSI设计的理论基础，还结合大量实际设计案例和EDA工具的使用经验，帮助读者将理论知识转化为实践能力。 流程全面覆盖： 从前端逻辑设计到后端物理实现，再到关键的验证环节，本书系统地介绍了VLSI设计的完整流程。 强调验证的重要性： 在现代集成电路设计中，验证的地位越来越重要。本书投入大量篇幅来讲解各种验证技术，培养读者严谨的验证思维。 贴近工业界需求： 本书内容紧密结合当前集成电路设计行业的实际需求，所介绍的技术和工具都是行业内广泛应用的。 循序渐进，由浅入深： 本书从基础概念开始，逐步深入到复杂的先进技术，适合具有一定电子工程或计算机科学背景的读者。 目标读者 本书适合高等院校电子工程、微电子学、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生，以及从事集成电路设计、验证、物理实现等工作的工程师。也适合对现代集成电路设计技术感兴趣的自学者。 通过学习《超大规模集成电路设计与验证》，读者将能够深刻理解现代集成电路的设计哲学，熟练掌握主流的设计工具和验证方法，为设计出下一代高性能、低功耗的集成电路打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我更倾向于从系统实现的角度来评价这本书。在很多教科书中，我们往往被局限在单个模块的性能优化上，而这本书成功地将各个模块串联起来，展示了一个完整的高频收发链是如何协同工作的。作者在设计流程的描述上非常注重“自顶向下”的思路，即从系统指标（如误码率BER、吞吐量）出发，如何反向推导出对LNA增益、混频器噪声系数、相位噪声的精确要求。这种自顶向下的思维训练，对于将理论知识转化为工程实践能力至关重要。书中对噪声和失真在级联链路中的累积效应分析得极为到位，清晰地解释了为什么一个链路中早期的设计决策会对后续模块产生不可逆的影响。它强调的不是某一个电路单元的“最优化”，而是整个链路的“平衡优化”。这种全局观的建立，极大地提升了我对复杂集成电路系统进行架构选型和模块分配的能力。读完后，我发现自己不再是孤立地看待LNA或VCO，而是将其置于整个射频链中进行性能评估。

评分☆☆☆☆☆

我是一个有一定经验的模拟IC工程师，主要做的是电源管理和低速信号链部分，这次想转型到无线通信领域，所以想找一本能快速上手、且技术深度足够的参考书。《高频CMOS模拟集成电路基础》这本书在深度上确实让我惊喜。它没有过多地纠缠于那些已经被泛滥的教科书反复咀嚼的直流偏置和线性化技巧，而是直接将火力对准了高频电路特有的挑战，比如S参数分析、Smith圆图的应用，以及如何处理米勒效应和寄生电容在高频下的影响。书中对各种反馈结构在宽带放大器设计中的应用进行了深入的探讨，特别是关于多相位反馈（MPFB）和极点/零点补偿的章节，讲解得非常精辟，给出了很多实用的设计技巧，这些都是我在查阅一些标准资料时很难找到的深入见解。更难得的是，作者似乎非常理解实际设计中的“陷阱”，比如瞬态响应与高频性能的矛盾，并提供了务实的解决方案。这本书更像是一位资深架构师在手把手地教你如何“搞定”一个实际项目，而不是单纯的理论堆砌。对于想从零到一搭建高频设计能力的工程师来说，这本书的价值是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验是有点“硬核”的，但绝对是物超所值。我不是科班出身，背景稍微薄弱一些，初次接触时确实感觉有些吃力，公式推导和术语的密集程度非常高。但是，当我坚持下来，特别是当你试图将书中的理论应用到仿真软件中去验证时，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。书中对各种线性化技术，比如动态偏置和前馈线性化（Feedforward），的分析达到了业界领先的水平，它不仅仅是展示了数学公式，而是深入到非线性失真产生的物理根源，并提供了一套系统的消除失真的设计流程。我特别欣赏作者在介绍不同拓扑结构时，始终保持着一种批判性的眼光，会明确指出每种方案的优缺点和适用场景，而不是简单地罗列优点。例如，在讨论各种乘法器结构时，书中对Gilbert Cell的失配敏感性、噪声特性以及如何通过优化开关器件来提升IP3的分析，细致到令人发指，这对我后续设计高精度接收机混频器起到了决定性的指导作用。这是一本需要反复研读、需要实践检验的书籍，它会强迫你思考电路背后的“为什么”。

评分☆☆☆☆☆

对于我们这种需要不断追踪最新技术趋势的研究人员来说，一本好的参考书必须要有前瞻性和广度。《高频CMOS模拟集成电路基础》在这方面做得非常出色。书中不仅涵盖了传统的低噪声放大器、混频器这些核心模块，还花了不少篇幅介绍了当前非常热门的、面向软件定义无线电（SDR）的宽带、多模调制解调器设计挑战。例如，对高分辨率ADC驱动器和快速建立时间缓冲器的设计进行了深入探讨，这些都是构建现代收发机不可或缺的关键环节。书中对新型的低相噪声振荡器架构，特别是基于注入锁定和反馈环路的分析，提供了非常清晰的视角，这对于追求极致相位噪声指标的系统工程师来说至关重要。此外，本书对版图和电磁效应（EM effects）的关注度极高，它没有将这些视为“后处理”步骤，而是直接融入到电路设计流程中进行考量。这种系统级、全流程的思考方式，让这本书的价值超越了一本纯粹的“电路设计手册”，更像是一本系统集成指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《高频CMOS模拟集成电路基础》简直是打开了射频前端设计领域的一扇大门，尤其是对于我这种刚踏入这个圈子的新手来说，简直是及时雨。我之前在学校里学的基础知识，感觉总是零散的，抓不住重点，尤其是在面对实际的电路设计问题时，总是感觉力不从心。这本书的结构安排非常科学，从最基本的CMOS器件模型讲起，然后逐步深入到各种关键模块，比如低噪声放大器（LNA）、混频器和锁相环（PLL）。作者在讲解每一个电路拓扑时，不仅给出了理论分析，还非常细致地剖析了实际设计中的考量，比如噪声系数、线性度、功耗和面积的权衡。最让我印象深刻的是，书中对寄生效应和工艺模型的讨论非常到位，这在很多入门教材中往往被一带而过，但恰恰是这些细节决定了电路最终的性能。比如，关于体效应和短沟道效应在高速工作下的影响分析，结合实例讲解得非常透彻，让我对如何优化版图设计有了更直观的认识。读完这部分内容，我感觉自己对“为什么这样做比那样做更好”有了更深的理解，而不是仅仅停留在“照着公式套”的层面。可以说，它为我构建了一个完整、坚实的射频CMOS设计知识体系。