集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Gabriel Alfonso Rincon-Mora 著，黄晓宗 译

图书标签:

• 集成电路
• 基准源
• 模拟电路
• 电路设计
• 电子工程
• 高阶基准源
• 二极管
• 带隙基准源
• 低功耗
• 精密电路

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030367143

商品编码：11206780

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-03-01

用纸：胶版纸

页数：152

正文语种：中文

内容简介

　　《集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源》分为5章。第1章描述了参考源的基本原理以及模拟电路的基础知识；第2章分析了参考电流源的设计，包括基本的CMOSPTAT电路和复杂的biCMOS电流源；第3章在前两章的基础上，讲解了电压参考源的设计，包含了从零阶到高阶补偿电路的实现；第4章分析了高精度基准源设计的考虑因素，包括工艺偏差、负载效应和工作环境等；第5章从工程和应用的角度讨论了修调、版图设计和封装等对电路性能的影响。《集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源》内容全面，包含了从参考源设计的理论基础到工程实践的全部内容。分析深刻、实用性强，具有一定的指导意义。

目录

绪 论
chapter 1 基础知识
1．1 二极管
1．1．1 击穿区域
1．1．2 正向偏置区域
1．2 电流镜
1．2．1 简单电流镜
1．2．2 共源共栅电流镜
设计实例 1．1
1．2．3 调整型共源共栅电流镜
1．3 小 结
附录二 极管电压的温度特性
参考文献
chapter 2 电流基准源
2．1 PTAT电流基准源
2．1．1 双极工艺实现方式
2．1．2 CMOS实现方式
2．2 启动电路和频率补偿
2．2．1 连续导通启动电路
2．2．2 与电路状态有关的启动电路
2．2．3 频率补偿
2．3 CTAT电流基准源
2．4 与温度无关的电流基准源
2．5 PTAT2电流源产生电路
2．5．1 双极工艺实现方式
2．5．2 CMOS工艺实现方式
设计实例 2．1
2．6 小结
参考文献
chapter 3 电压基准源
3．1 零阶基准源
3．1．1 正向偏置二极管基准源
3．1．2 齐纳电压基准源
设计实例 3．1
3．2 一阶基准源
3．2．1 正向偏置二极管基准源
3．2．2 齐纳基准源
设计实例 3．2
3．3 二阶电压基准源(曲率校正)
3．4 曲率校正技术当前的发展情况
3．4．1 与温度相关电阻比例技术
3．4．2 二极管环路技术
3．4．3 β补偿技术
3．4．4 分段线性电流模技术
3．4．5 非线性匹配校正(Matched―Nonlinear Correction)
3．4．6 精确补偿方法
3．5 小 结
参考文献
chapter 4 高精度基准源电路的设计
4．1 误差来源
4．1．1 定性的影响
设计实例 4．1
4．2 输出级
4．2．1 电压模式输出级
4．2．2 电流模式输出级
4．2．3 混合模式输出级
4．2．4 稳压基准源和未稳压基准源
设计实例 4．2
4．3 电源电压抑制和线性调整性能的设计
4．3．1 共源共栅技术
4．3．2 伪电源电压技术
设计实例 4．3
4．4 小结
附录1 典型一阶带隙基准源的误差来源
附录2 电阻温度系数对电流模式输出级基准源的影响
参考文献
chapter 5 系统和应用环境分析
5．1 修调网络的设计
5．1．1 修调范围
5．1．2 修调技术
设计实例 5．1
5．2 封装应力的影响
5．3 系统相关的问题
5．3．1 电路设计考虑
5．3．2 版图设计考虑
设计实例 5．2
5．4 特征描述
5．5 小结
附录1 带有混合模式(同时具有电压和电流模式)输出级的带隙基准源的修调流程
附录2 封装应力对带隙基准源电路的影响
附录3 基准源电路对输人阶跃信号的有限冲激响应所需时间的讨论
参考文献

前言/序言

集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源 内容概要 本书旨在为读者提供一个全面且深入的集成基准源电路设计指南，从最基础的二极管基准源出发，逐步深入到复杂的高阶带隙基准源。全书以清晰的逻辑结构和详实的理论推导，结合丰富的电路实例，旨在帮助读者掌握基准源电路的设计原理、关键参数分析、制版优化技巧以及在实际应用中的考量。 第一部分：基础基准源的原理与设计 本部分将首先介绍集成电路中基准源的基本概念、重要性以及分类。我们将从最简单的二极管基准源入手，详细阐述其工作原理、优缺点以及局限性。 第一章：基准源电路概述 基准源的定义、作用与在集成电路中的地位。 基准源的核心指标：精度、稳定性（温度、电源、负载）、功耗、尺寸、成本等。 基准源的分类：基于齐纳管、基于带隙、基于晶体管等。 集成电路设计中对基准源的要求和挑战。 第二章：基于二极管的基准源 PN结二极管正向压降的温度特性分析。 利用二极管负温度系数的补偿方法。 简单的二极管基准源电路拓扑及其原理。 二极管基准源的性能限制：温度系数、电源抑制比（PSR）、负载调整率（LR）。 如何通过简单的电阻网络对二极管基准源进行补偿以改善温度稳定性。 第三章：基于齐纳管的基准源 齐纳二极管的击穿机理（雪崩击穿与齐纳击穿）。 齐纳击穿电压的温度特性。 基于齐纳管的简单基准源电路设计，包括偏置电路和缓冲电路。 齐纳基准源的性能分析：温度稳定性、噪声、功耗。 集成电路中实现齐纳管的挑战与工艺选择。 针对齐纳基准源的温度补偿技术（如二阶补偿）。 第二部分：带隙基准源的深入探讨 本部分将聚焦于最常用和性能最优越的带隙基准源。我们将从其核心原理——负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）的互补入手，逐步构建出各种不同复杂度的带隙基准源电路。 第四章：带隙基准源的核心原理 双极结晶体管（BJT）的PN结压降与集电极电流的关系。 集电极电流不同BJT之间VBE差值（ΔVBE）的正温度系数特性。 发射极人生（Emitter Degeneration）引入负温度系数。 如何将NTC和PTC信号叠加，实现零温度系数（ZTC）的输出。 带隙基准源的理论输出电压推导。 第五章：一级带隙基准源设计 最经典的“Bang-Bang”型带隙基准源拓扑。 关键器件的选型与参数计算。 电路工作点的设置与稳定性分析。 一级带隙基准源的性能评估：温度系数、电源抑制比、负载调整率、噪声。 如何通过工艺参数（如Vt、Is）和设计参数（如电流比、电阻值）来优化性能。 实际电路设计中的注意事项，如启动问题、功耗管理。 第六章：二级带隙基准源与温度补偿 温度对基准源输出的影响分析，以及一级带隙基准源的残余温度误差。 引入高阶温度补偿的必要性。 利用电阻串联或并联网络形成更复杂的温度响应曲线。 二级带隙基准源的电路结构与工作原理。 如何精确计算补偿网络参数以实现更低的温度系数。 不同类型的二级带隙基准源拓扑（如基于指数函数补偿）。 二级带隙基准源的性能提升与设计挑战。 第三部分：高阶与先进基准源设计 本部分将进一步拓展，探讨更复杂、性能更优越的高阶带隙基准源，以及一些针对特定应用的先进基准源设计。 第七章：精密与低功耗带隙基准源 如何进一步降低带隙基准源的温度系数，达到ppm/°C级别。 设计思路：更精细的补偿网络、多级补偿。 降低功耗的设计技巧：选择低漏电流工艺、优化偏置电流、动态偏置等。 低功耗带隙基准源的典型应用场景（如电池供电设备）。 噪声抑制技术在精密带隙基准源中的应用。 第八章：其他类型的基准源 MOSFET基准源： 基于MOSFET的阈值电压（Vt）的温度特性，以及如何实现PTAT（与绝对温度成正比）和CTAT（与绝对温度成正比）信号。MOSFET基准源的优势与局限性。 Subthreshold基准源： 在亚阈值区工作，实现极低的功耗。亚阈值区MOSFET的特性分析，以及如何设计亚阈值基准源。 基于CMOS延迟的基准源： 利用CMOS逻辑门的延迟与温度的关系进行基准源设计。 模拟锁相环（PLL）或振荡器基准源： 概念性的介绍，适用于对频率稳定性有极高要求的应用。 第四部分：集成与实际应用 本部分将聚焦于集成电路设计中的实际问题，包括制版、布局、测试以及在不同应用场景下的选择。 第九章：集成电路设计与制版考量 基准源电路的版图设计原则：噪声耦合、寄生参数、器件匹配。 如何减小器件失配对基准源性能的影响。 版图辅助设计（PAD）和版图验证（DRC/LVS）的重要性。 不同工艺制程对基准源设计的影响（如CMOS、BiCMOS、BCD）。 制版过程中的关键节点和注意事项。 第十章：基准源的测试与封装 基准源的关键参数测试方法：温度特性曲线、电源抑制比测试、负载调整率测试、噪声谱密度测试。 自动测试设备（ATE）在基准源测试中的应用。 封装对基准源性能的影响，如引线电感、热效应。 基准源的可靠性测试（如老化测试、加速寿命试验）。 第十一章：实际应用中的基准源选型 ADC/DAC中的基准源应用：要求高精度、低噪声。 电源管理芯片（PMIC）中的基准源：要求低功耗、高 PSR。 微控制器（MCU）的内部基准源：对成本和面积的限制。 传感器接口电路的基准源：对温度稳定性和功耗的要求。 通信系统中的基准源：对频率稳定性和低相位噪声的要求。 如何根据具体应用场景选择合适的基准源拓扑和设计参数。 全书特点 循序渐进的结构： 从最基础的原理讲起，逐步深入到复杂的设计，适合不同水平的读者。 理论与实践结合： 详细的理论推导，辅以丰富的电路实例和设计细节。 工程导向： 关注实际集成电路设计中的制版、测试和应用考量。 覆盖广泛： 涵盖了从基础二极管基准源到高阶带隙基准源的多种设计。 语言清晰易懂： 避免使用过于晦涩的术语，力求通俗易懂，便于读者理解。 本书适合于集成电路设计工程师、模拟电路设计工程师、微电子学专业的学生以及对基准源电路设计感兴趣的广大技术人员。通过对本书的学习，读者将能够独立设计和优化各种高性能的集成基准源电路，为在实际工程项目中提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

刚翻完这本《集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源》，掩卷沉思，脑海中还回荡着那些关于电压基准源的巧妙构思。这本书简直是一场技术盛宴，让我对集成电路设计，特别是基准源这一核心模块，有了颠覆性的认识。作者的功底可见一斑，从最基础的二极管特性讲起，逐步深入到更复杂的带隙基准源，每一个章节都像是在铺设一条通往精深技术的阶梯。特别是关于温度补偿的讲解，真的是点睛之笔，那些看似棘手的温度漂移问题，在作者的笔下变得条理清晰，提供了多种实用的解决方案。书中大量的公式推导和电路图示，极大地增强了内容的直观性和可操作性，让我这个初学者也能啃得动。而且，作者在讲解原理的同时，也融入了大量的实际设计考量，比如器件的选取、工艺的限制、以及如何优化性能和降低功耗，这些都是在理论书本上很难找到的宝贵经验。读完之后，我感觉自己对模拟电路设计又上了一个新的台阶，尤其是在对电源管理和精密测量领域有了更深刻的理解。这本书不仅适合作为一名专业工程师的案头必备，对于电子信息类专业的研究生来说，也是一本极具价值的参考书，能够帮助他们快速建立起对基准源技术的全面认知，为将来的研究和开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑为广大电子工程师提供了一份厚重的技术宝典。我尤其欣赏作者在阐述概念时的严谨性，每一个公式的由来，每一个电路拓扑的优劣，都经过了详尽的分析和论证。书中对于不同类型基准源的对比分析，让我能够清晰地看到它们各自的适用场景和设计取舍，比如在对精度要求极高但功耗可以妥协的场景下，以及在功耗敏感但一定精度损失可接受的应用中，如何做出最佳选择。我特别喜欢其中关于二阶、三阶甚至是更高阶带隙基准源的讨论，这些章节的深度和广度是其他同类书籍难以比拟的，它揭示了如何通过更复杂的电路结构来实现更极致的性能。在阅读过程中，我不断地将书中的内容与我日常工作中遇到的实际问题联系起来，发现很多曾经让我头疼的难题，在这本书的指导下，都有了豁然开朗的感觉。作者在书中提及的一些创新性的设计思路，如混沌信号的应用，更是让我耳目一新，感受到集成基准源设计领域的无限可能性。总而言之，这是一本能够真正提升工程师设计功力，激发创新灵感的著作，强烈推荐给所有在模拟电路设计领域深耕的专业人士。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在准备毕业设计的大学生，在查找资料时偶然发现了这本《集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源》。说实话，一开始我对这本书的深度有些顾虑，担心内容过于晦涩难懂。然而，当我翻开第一页，我的担忧就烟消云散了。作者的讲解风格非常独特，他善于用类比和形象的比喻来解释复杂的概念，使得即使是对基准源接触不多的我，也能很快理解其核心原理。例如，关于基准源的“稳定性”这个概念，作者通过生动的语言将其描绘成一个“不动如山”的标杆，让我瞬间就把握住了关键。书中的内容循序渐进，从最基础的 PN 结特性，到 BJT 的特性，再到如何利用这些特性构建稳定的电压基准，整个过程衔接得非常自然。而且，作者并没有止步于理论，书中穿插了大量的实际应用案例，这些案例不仅验证了理论的正确性，也为我提供了很多设计思路。我特别喜欢书中关于不同类型基准源的性能指标介绍，比如 Line Regulation, Load Regulation, Thermal Drift 等，以及如何通过电路设计来优化这些指标，这对我毕业设计的选型和实现有着非常重要的指导意义。这本书让我觉得，原来复杂的集成电路设计也可以如此有趣且富有逻辑。

评分☆☆☆☆☆

《集成基准源电路设计：从二极管到高阶带隙基准源》这本书，如同为我打开了一扇通往精密模拟世界的大门。我一直对集成电路中的“基准源”这一概念感到好奇，它在整个电子系统中扮演着如此重要的角色，却又常常被隐藏在复杂的设计之下。这本书以一种非常友好的方式，从最基础的二极管特性开始，一步步揭示了基准源的奥秘。我特别喜欢作者在讲解过程中所展现出的对细节的关注，比如每一个器件的参数如何影响整体的性能，如何通过巧妙的电路组合来消除非理想因素的影响。书中的章节安排非常合理，从简单的恒流源、恒压源，到复杂的带隙基准源，再到针对特定应用的高阶设计，内容覆盖全面且深入。我对书中关于如何处理温度效应的章节尤为印象深刻，作者不仅解释了温度漂移的物理机制，还提供了多种实用且有效的补偿方法，这对于提高基准源的稳定性至关重要。这本书的图文并茂，大量的图例和公式推导，让复杂的概念变得易于理解和消化。对于想要深入了解基准源设计，或者在实际项目中需要设计高性能基准源的工程师来说，这本书无疑是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在模拟IC设计领域工作多年的工程师，我一直都在寻找一本能够系统性梳理和深入讲解基准源设计的书籍。这本书无疑满足了我的这一需求，甚至超出了我的预期。作者在技术上的造诣和对行业发展的洞察力，在这本书中得到了充分的体现。我非常赞赏作者对新型基准源技术的研究和介绍，特别是那些能够应对现代电子产品对精度、功耗和集成度提出更高要求的解决方案。书中关于高级带隙基准源的设计，如使用先进的补偿技术和低功耗设计理念，给我留下了深刻的印象。这些内容不仅仅是理论的堆砌，更是作者在多年实践中积累的宝贵经验的总结。我注意到作者在分析不同技术路线的优劣时，非常客观且详尽，没有回避任何细节。同时，书中也讨论了在实际流片过程中可能遇到的挑战，以及如何通过仿真和验证来规避风险，这对于正在进行新产品开发的工程师来说，具有极强的指导价值。这本书让我受益匪浅，不仅拓宽了我的技术视野，也为我今后的设计工作提供了新的思路和方向。

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甚大规模集成电路

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好好好

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很不错，质量杠杠的，总之很满意

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而根据处理信号的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路、和兼具模拟与数字的混合信号集成电路。最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心，可以控制电脑到手机到数字微波炉的一切。存储器和特定应用集成电路是其他集成电路家族的例子，对于现代信息社会非常重要。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高，但是当分散到通常以百万计的产品上，每个集成电路的成本最小化。集成电路的性能很高，因为小尺寸带来短路径，使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用。

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值得收藏，专业全面，内容丰富

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根据一个芯片上集成的微电子器件的数量，集成电路可以分为以下几类：

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本文是关于单片（monolithic）集成电路，即薄膜集成电路。晶体管发明并大量生产之后，各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用，取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步，使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件，集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片，是一个巨大的进步。集成电路的规模生产能力，可靠性，电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化IC 代替了设计使用离散晶体管。

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越来越多的电路以集成芯片的方式出现在设计师手里，使电子电路的开发趋向于小型化、高速化。越来越多的应用已经由复杂的模拟电路转化为简单的数字逻辑集成电路。

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VLSI 英文全名为 Very large scale integration, 逻辑门1,001~10k个 或 晶体管 10,001~100k个。