CMOS集成電路設計手冊(第3版)模擬電路篇 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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R.JacobBaker 著

圖書標籤:

• CMOS
• 模擬電路
• 集成電路設計
• 模擬電路設計
• 電子工程
• 半導體
• 射頻電路
• 低功耗設計
• 模擬IC
• CMOS設計

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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115337719

商品編碼：1123506734

齣版時間：2014-04-01

作  者:R. Jacob Baker 著作 張雅麗 等 譯者 定  價:89 齣 版 社:人民郵電齣版社 齣版日期:2014年04月01日 頁  數:546 裝  幀:平裝 ISBN:9787115337719 《cmos集成電路設計手冊(第3版·模擬電路篇)》是ieee微電子係統經典圖書、電子與計算機工程領域獲奬作。《cmos集成電路設計手冊(第3版·模擬電路篇)》是cmos集成電路設計領域的書籍，特色鮮明：
深入討論瞭模擬和數字晶體管級的設計技術；
結閤使用瞭cmosedu.com（提供瞭許多計算機輔助設計工具的應用案例）的在綫資源
詳細討論瞭鎖相環和延遲鎖相環、混閤信號電路、數據轉換器以及電路噪聲
給齣實際工藝參數、設計規則和版圖實例
給齣上百個設計實例、相等 ●第1章  電流鏡  1
●1.1  基本電流鏡  1
●1.1.1  長溝道設計  1
●1.1.2  電流鏡中的電流匹配  3
●1.1.3  電流鏡的偏置  8
●1.1.4  短溝道設計  15
●1.1.5  溫度特性  19
●1.1.6  亞閾值區的偏置  23
●1.2  共源共柵電流鏡  24
●1.2.1  簡單共源共柵  24
●1.2.2  低壓(寬擺幅)共源共柵  27
●1.2.3  寬擺幅短溝道設計  30
●1.2.4  調節漏極電流鏡  33
●1.3  偏置電路  35
●1.3.1  長溝道偏置電路  35
●1.3.2  短溝道偏置電路  38
●1.3.3  小結  40
●
●第2章  放大器  45
●2.1  柵-漏短接有源負載  45
●部分目錄

內容簡介

貝編著的《cmos集成電路設計手冊(第3版模擬電路篇)》討論瞭cmos電路設計的工藝、設計流程、eda工具手段以及數字、模擬集成電路設計，並給齣瞭一些相關設計實例，內容介紹由淺入深。該著作涵蓋瞭從模型到器件，從電路到係統的全麵內容，是一本的、綜閤的cmos電路設計的工具書及參考書。    《cmos集成電路設計手冊(第3版模擬電路篇)》是英文原版書作者近30年教學、科研經驗的結晶，是cmos集成電路設計領域的一本力作。《cmos集成電路設計手冊》已經過兩次修訂，目前為第3版，內容較第2版有瞭改進，補充瞭cmos電路設計領域的一些新知識，使得本書較前一版內容更加詳實。    為瞭方便讀者有選擇性地學習，將本書分成3冊齣版，分彆為基礎篇、數字電路篇和模擬電路篇，本書為模擬電路篇，介紹瞭電流源、電壓源、放大器、數據轉等 R. Jacob Baker 著作 張雅麗 等 譯者 R.Jacob(Jake)Baker是一位工程師、教育傢以及發明傢。他有超過20年的工程經驗並在集成電路設計領域擁有超過200項的專利。Jake也是多本電路設計圖書的作者。 

CMOS集成電路設計手冊(第3版) 模擬電路篇：洞悉模擬世界的基石 在飛速發展的電子技術浪潮中，集成電路（IC）作為現代科技的“心髒”和“大腦”，其重要性不言而喻。而其中，模擬集成電路的設計更是貫穿瞭從最基礎的信號處理到最尖端的射頻通信，無處不在地扮演著至關重要的角色。本書，《CMOS集成電路設計手冊(第3版) 模擬電路篇》，正是這樣一本旨在為讀者深入剖析CMOS工藝下模擬集成電路設計精髓的力作。它不僅僅是一本技術參考書，更是一扇通往理解和掌握模擬世界底層邏輯的窗口，是每一位投身於模擬IC設計領域的研究者、工程師和學生的必備指南。 為何是CMOS？為何是模擬？ 在當今集成電路産業中，CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）工藝以其低功耗、高集成度和成熟的製程技術，成為瞭設計數字和模擬電路的主流選擇。尤其在移動設備、物聯網、以及低功耗傳感器等應用領域，CMOS工藝的優勢更為凸顯。然而，與數字電路的開關特性不同，模擬電路處理的是連續變化的信號，其設計充滿瞭挑戰和藝術。微小的失配、噪聲、非綫性效應都可能對電路性能産生緻命影響。因此，理解CMOS工藝的特性，並將其巧妙地應用於模擬電路的設計，是實現高性能、高可靠性模擬IC的關鍵。 本書的核心價值：深度、廣度與實踐性 《CMOS集成電路設計手冊(第3版) 模擬電路篇》並非泛泛而談，而是聚焦於CMOS工藝下模擬電路設計的核心要素，以一種深入淺齣的方式，帶領讀者構建紮實的理論基礎，並輔以豐富的實踐指導。全書內容覆蓋瞭模擬電路設計的各個關鍵環節，從最基本的器件模型到復雜的係統級設計，可謂是“麻雀雖小，五髒俱全”。 第一部分：CMOS器件與基礎概念 本書的開篇，便為讀者打下瞭堅實的CMOS器件基礎。理解MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的物理特性、工作區域（截止區、綫性區、飽和區）、跨導、輸齣電阻等參數，是進行任何模擬電路設計的前提。本書將詳細闡述不同工作模式下MOSFET的伏安特性麯綫，並深入探討工藝參數（如溝道長度、柵氧化層厚度、摻雜濃度等）對器件性能的影響。 更重要的是，本書會深入分析CMOS工藝中不可避免的非理想效應，如短溝道效應、熱電子效應、柵漏電、本徵溝道長度調製、亞閾值導電等。這些效應對於高性能、低功耗的模擬電路設計至關重要，理解它們的物理機製並學會如何補償或利用它們，是區分普通工程師與資深設計師的關鍵。 此外，噪聲是模擬電路設計中一個永恒的挑戰。本書將詳細介紹CMOS器件的各種噪聲源，包括熱噪聲、閃爍噪聲（1/f噪聲）、散粒噪聲等，並提供量化這些噪聲的公式和分析方法。掌握噪聲分析，纔能設計齣滿足信噪比要求的電路。失配問題也是CMOS工藝的固有挑戰。不同於雙極型晶體管，MOSFET的失配受版圖、工藝波動等多種因素影響。本書將深入探討失配的根源，並介紹常用的失配抑製和補償技術，如差分對、共源共柵結構、多晶圓設計等，以確保電路的性能穩定。 第二部分：模擬電路基本模塊設計 在掌握瞭基礎器件特性之後，本書將逐一深入講解各種核心的模擬電路基本模塊的設計。 電流源與電流鏡： 這是模擬電路中最基本也最常用的電路之一。本書將介紹各種電流鏡的結構，包括簡單的二極管連接、威勒電流鏡、鏡像電流鏡，以及更復雜的溫和電流鏡（Wilson Mirror）、高精度電流鏡（Cascode Current Mirror）等。特彆會強調如何在CMOS工藝下實現高精度、高輸齣阻抗、低輸齣電壓的電流源，以滿足差分放大器、運算放大器等關鍵模塊的需求。 放大器： 放大器是模擬電路的靈魂。本書將詳細剖析不同拓撲的單級和多級放大器設計。 單級放大器： 包括共源放大器（Common-Source Amplifier）、共源共柵放大器（Cascode Amplifier）、共漏放大器（Common-Drain Amplifier，源跟隨器）、共柵放大器（Common-Gate Amplifier）等。對於每一種拓撲，本書都會深入分析其增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、帶寬、功耗等關鍵性能指標，並討論如何在CMOS工藝下針對特定應用進行優化。例如，共源共柵放大器如何提升輸齣阻抗和增益，源跟隨器如何提供低輸齣阻抗和電壓緩衝。 多級放大器： 講解如何通過級聯來實現更高的增益，並探討多級放大器穩定性問題。例如，兩級運算放大器的頻率響應分析，補償技術（如極點補償、零點補償、Miller補償）的原理和實現。 差分放大器： 作為運算放大器和許多射頻電路的核心，差分放大器在抑製共模噪聲、提高綫性度方麵具有顯著優勢。本書將詳細介紹不同結構的差分放大器，如簡單的差分對、帶負載的差分放大器，以及共模反饋電路的設計。特彆會關注其共模抑製比（CMRR）、綫性度（如IP3）、輸入失調電壓等性能參數的分析和優化。 運算放大器（Op-Amp）： 運算放大器是模擬集成電路中最基礎也是最通用的功能模塊。本書將深入講解運算放大器的設計，包括但不限於： 單級運算放大器：如摺疊式輸入差分放大器（Folded Cascode Op-Amp），其如何在低電壓下獲得高增益。 兩級運算放大器：分析其頻率響應、穩定性，以及各種補償技術。 CMOS運算放大器設計中的挑戰：如低功耗設計、高增益設計、高帶寬設計、低失調電壓設計、低噪聲設計等。 實際應用中的運算放大器：例如，鐵路放大器、單位增益緩衝器、高阻抗輸入運算放大器等。 濾波器： 模擬濾波器是信號處理的關鍵組成部分。本書將介紹不同類型的濾波器（低通、高通、帶通、帶阻），並重點講解如何在CMOS工藝下實現有源濾波器，如Sallen-Key濾波器、多路反饋濾波器等。同時，會討論開關電容濾波器（Switched-Capacitor Filters）的設計，這是一種在CMOS工藝下實現高精度、低功耗濾波器的重要技術，特彆適用於低頻信號處理。 基準電壓源與帶隙基準源： 穩定可靠的基準電壓源是許多模擬電路正常工作的基石。本書將講解如何利用CMOS器件設計各種類型的基準電壓源，特彆是帶隙基準源（Bandgap Reference）的設計，包括其基本原理（PTAT和CTAT電流的結閤），以及如何在CMOS工藝下實現低溫漂、高精度、低功耗的帶隙基準源。 第三部分：高級模擬電路設計主題 在掌握瞭基本模塊的設計後，本書進一步拓展到更高級的模擬電路設計主題，以應對日益復雜的係統需求。 比較器： 比較器是連接模擬和數字世界的橋梁。本書將介紹不同類型的比較器，如延時型比較器、鎖存型比較器，以及CMOS工藝下高分辨率、低功耗比較器的設計要點，並探討其在ADC（模數轉換器）中的應用。 數據轉換器（ADC/DAC）： 模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）是現代電子係統中不可或缺的部分。本書將介紹CMOS工藝下各種ADC和DAC的拓撲結構，包括逐次逼近型ADC（SAR ADC）、流水綫型ADC（Pipeline ADC）、Σ-Δ ADC，以及R-2R DAC、權流DAC（Weighted-Current DAC）等。重點會分析其分辨率、采樣率、功耗、綫性度等關鍵參數，並討論CMOS工藝對這些性能的影響。 鎖相環（PLL）： 鎖相環是頻率閤成、時鍾恢復、數據同步等領域的核心電路。本書將深入講解PLL的組成部分，包括壓控振蕩器（VCO）、鑒相器（Phase Detector）、電荷泵（Charge Pump）、環路濾波器（Loop Filter）的設計。並重點分析PLL的鎖定範圍、抖動、相位噪聲等性能指標，以及如何在CMOS工藝下實現高性能的PLL。 低壓差分信號（LVDS）與高速接口： 隨著數據傳輸速率的不斷提升，高速接口的設計變得尤為重要。本書將介紹LVDS等高速信號傳輸標準，並探討CMOS工藝下高速驅動器、接收器、以及時鍾和數據恢復（CDR）電路的設計。 電源管理電路： 現代電子設備對電源效率的要求越來越高。本書將介紹CMOS工藝下的綫性穩壓器（LDO）和開關穩壓器（Switching Regulators），如DC-DC轉換器（Buck、Boost、Buck-Boost）的設計。重點分析其紋波抑製、動態響應、效率等性能，以及如何在CMOS工藝下實現低壓差、高效率的電源管理方案。 射頻（RF）模擬電路基礎（可選）： 雖然本書側重於通用模擬電路，但對於一些讀者來說，瞭解RF模擬電路的基礎概念也是非常有益的。如果條件允許，可以簡要介紹RF電路中的匹配網絡、低噪聲放大器（LNA）、混頻器、壓控振蕩器（VCO）等基本模塊。 本書的特色與優勢： 理論與實踐相結閤： 本書在講解理論知識的同時，充分結閤CMOS工藝的實際特性，通過實例和設計流程的展示，幫助讀者將理論知識轉化為實際的設計能力。 強調CMOS工藝的特殊性： 針對CMOS工藝的獨特優勢和挑戰，提供瞭相應的解決方案和設計技巧，是專門針對CMOS模擬IC設計的指導。 循序漸進的結構： 從基礎器件到復雜係統，內容組織層次清晰，便於讀者逐步深入理解。 麵嚮實際工程應用： 聚焦於實際工程中常見的問題和設計挑戰，為讀者提供解決實際問題的思路和方法。 全麵的技術涵蓋： 涵蓋瞭模擬集成電路設計的絕大多數核心模塊和關鍵技術，是一本“一站式”的學習參考書。 誰將從中受益？ 在校學生： 電子工程、微電子學、集成電路等專業的學生，是學習模擬集成電路設計理論與實踐的理想教材。 初級模擬IC設計工程師： 為剛剛進入模擬IC設計領域的工程師提供係統性的理論指導和實用的設計技巧。 有經驗的模擬IC設計工程師： 可以將其作為一本全麵的參考手冊，溫故知新，或深入瞭解特定領域的最新進展。 對模擬電路感興趣的研究人員： 為深入研究模擬電路設計提供堅實的理論基礎和技術指導。 結語： 《CMOS集成電路設計手冊(第3版) 模擬電路篇》如同一位經驗豐富的嚮導，帶領我們在復雜而精妙的CMOS模擬集成電路設計世界中，清晰地辨析路徑，掌握方法，最終抵達設計成功的彼岸。它不僅僅是一本書，更是您在模擬IC設計徵途上最可靠的夥伴。通過研讀本書，您將能夠更深刻地理解模擬信號的本質，掌握CMOS工藝的優勢，並最終設計齣高性能、低功耗、可靠的模擬集成電路，為未來的科技創新貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本設計指南時，我最期待的是能看到一些關於下一代模擬技術，比如超寬帶隙材料或新型晶體管結構在低功耗/高綫性度設計中的應用案例，但很遺憾，這本書的重點似乎還是穩穩地紮根於成熟的CMOS工藝平颱。它對傳統BJT和MOS管的特性分析極其透徹，尤其是深度剖析瞭亞閾值區和弱反型區的非理想行為如何影響精密采樣保持電路的精度。我花瞭整整一個下午，對比研究瞭書中關於失調電壓的消除技術——從冗餘摺疊前饋（FFF）到背景校準（Background Calibration）的詳細對比分析。這種細緻入微的比較，讓我對不同校準架構的性能權衡有瞭更深刻的理解，不再是盲目地堆砌復雜的電路結構。然而，對於我正在研究的低壓差LDO設計項目，書中關於片上電感器的使用和RF集成中電磁兼容性（EMC）的探討相對比較保守和理論化，缺乏實際的Layout指導手冊中那種“手把手”的工程建議，感覺像是停留在“理論上可行”的階段，離“量産可行”還差那麼一點點火候。

評分☆☆☆☆☆

這本號稱“全景式”的模擬集成電路設計寶典，拿到手上沉甸甸的，光是目錄的厚度就讓人心生敬畏。我本以為它會像市麵上很多教科書一樣，在理論推導和概念講解上做到麵麵俱到，但實際閱讀體驗卻齣乎意料地側重於工程實踐的“黑箱”操作。比如，關於運放的頻率補償，書中花瞭大量篇幅講解如何根據特定的工藝參數和負載條件快速選擇閤適的零極點對，而不是糾結於米勒補償的數學起源。這種直擊痛點的講解方式，對於已經具備一定基礎，急需將理論轉化為實際電路的工程師來說，簡直是福音。書中提供的那些經驗性的設計準則，例如對特定噪聲源的抑製技巧，在實際流片過程中幫我省去瞭大量的仿真迭代時間。我特彆欣賞它對版圖設計和寄生效應影響的分析，很多模擬工程師常常忽視的細節，比如襯底噪聲耦閤和電荷泵的開關毛刺處理，都在書中以非常直觀的圖錶形式呈現，讀完後感覺自己的設計規範一下子提升到瞭一個全新的高度。不過，對於剛入門的初學者，可能需要配閤其他更側重基礎理論的書籍，因為這本書的“捷徑”似乎是為那些已經能聽懂“黑話”的讀者準備的。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的閱讀體驗是有些“硬核”的，它的文字密度和信息量大得驚人，更像是一本參考手冊而非輕鬆讀物。我發現它在處理高精度ADC的設計時，將“數字輔助模擬”的思想體現得淋灕盡緻。比如，書中對流水綫ADC的動態元件匹配誤差進行建模時，引入瞭一個基於概率的優化算法，這個算法的引入極大地拓寬瞭我對混閤信號設計魯棒性的認知。我嘗試用書中的方法對一個16位SAR ADC進行瞭重新設計，特彆是在開關電容陣列的配對策略上，書中給齣的那種考慮瞭工藝角變化的“模糊匹配”思路，竟然比我之前使用的固定匹配方案在Monte Carlo仿真中錶現得更穩定。但我要指齣，這本書的圖錶質量參差不齊，部分早期章節的示意圖略顯粗糙，而且公式推導過程中的下標和符號有時不夠統一，需要讀者付齣額外的注意力去辨彆，這在一定程度上拖慢瞭學習的節奏，對於追求效率的專業人士來說，是一個小小的障礙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的精髓部分，絕對在於其對噪聲分析和抑製的獨到見解。它沒有停留在經典的白噪聲和粉紅噪聲的疊加，而是深入探討瞭CMOS器件中1/f噪聲的隨機調製效應，以及如何通過特殊的拓撲結構來“洗掉”這種低頻波動。我尤其欣賞其中關於鎖相環（PLL）抖動（Jitter）的分解章節，它將PLL的抖動清晰地拆解為三種主要來源：充電泵的非理想性、VCO的相位噪聲，以及環路濾波器的瞬態響應，並為每一種來源提供瞭具體的電路級優化路徑。這不像其他教材那樣隻是簡單地告訴你“提高環路帶寬可以降低寬帶抖動”，而是告訴你具體如何調整電荷泵的電流比例和鎖定時間來平衡不同頻段的抖動。如果說有什麼不足，那就是關於測試和量産驗證（ATE）部分的著墨太少，一本工程設計手冊，理應包含更多關於如何設計可測試性（DFT）的模擬電路模塊，以及如何使用自動化測試設備進行參數捕獲和良率分析的實戰經驗分享。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書在講述模擬電路“藝術”的那一麵時，錶現得尤為齣色。它成功地將枯燥的半導體物理與實際的電路性能掛鈎，讓你理解為什麼設計者會選擇一個看似復雜但性能卓越的結構。例如，書中對低噪聲放大器（LNA）的匹配網絡設計提供瞭幾種不同“哲學”的解決方案：有追求最高噪聲係數（NF）的，有追求最佳輸入匹配的，還有在P1dB和噪聲之間尋求帕纍托最優解的。作者並沒有武斷地下結論，而是用詳盡的仿真數據展示瞭每種選擇的長期影響。這種引導讀者獨立思考、理解設計取捨的教學方式，遠比直接給齣標準答案要寶貴得多。遺憾的是，這本書的排版和索引係統可以做得更好，查找特定器件模型參數或特定工藝限製時，需要花費不少時間在目錄和索引之間來迴跳轉，希望能有一個更強大的電子版搜索功能來輔助閱讀。