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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[美] R.，Jacob，Baker 著，張雅麗，硃萬經，張徐亮 譯

圖書標籤:

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

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115337719

版次：01

商品編碼：11422982

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-04-01

頁數：546

正文語種：中文

內容簡介

　　《CMOS集成電路設計手冊》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，是一本專業的、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》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《CMOS集成電路設計手冊》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、數據轉換器等電路的設計與實現。
　　《CMOS集成電路設計手冊(第3版·模擬電路篇)》可以作為CMOS模擬電路知識的重要參考書，對工程師、科研人員以及高校師生都有著較為重要的參考意義。

作者簡介

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。

內頁插圖

目錄

目　錄

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
2．1．1　共源放大器　45
2．1．2　源跟隨器(共漏放大器)　58
2．1．3　共柵放大器　59
2．2　電流源負載放大器　60
2．2．1　共源放大器　60
2．2．2　共源共柵放大器　75
2．2．3　共柵放大器　79
2．2．4　源跟隨器(共漏放大器)　79
2．3　推挽放大器　88
2．3．1　直流工作與偏置　89
2．3．2　小信號分析　91
2．3．3　失真　93

第3章　差分放大器　101
3．1　源端耦閤對　101
3．1．1　直流工作　101
3．1．2　交流工作　108
3．1．3　共模抑製比　111
3．1．4　匹配考慮　114
3．1．5　噪聲　116
3．1．6　壓擺率限製　　117
3．2　源端交叉耦閤對　117
電流源負載　121
3．3　共源共柵負載(套簡式差分放大器)　123
3．4　寬擺幅差分放大器　126
3．4．1　電流差分放大器　127
3．4．2　恒定跨導差分放大器　128

第4章　電壓基準源　135
4．1　MOSFET-電阻型電壓基準源　135
4．1．1　電阻-MOSFET型分壓器　136
4．1．2　MOSFET型分壓器　139
4．1．3　自偏置電壓基準源　140
4．2　寄生二極管型基準源　147
4．2．1　長溝道BGR設計　151
4．2．2　短溝道BGR設計　158

第5章　運算放大器I　165
5．1　二級運放　165
5．2　帶輸齣緩衝器的運算放大器　186
5．3　運算跨導放大器　190
5．4　增益提升　203
5．5　幾個實例及討論　207

第6章　動態模擬電路　225
6．1　MOSFET開關　225
6．2　全差分電路　232
全差分采樣-保持　234
6．3　開關電容電路　238
開關電容積分器　240
開關電容積分器的精確頻率響應　245
6．4　電路實例　249

第7章　運算放大器　II　259
7．1　基於功耗和速度的偏置選擇　259
7．1．1　器件特性　260
7．1．2　偏置電路　261
7．2　基本概念　263
7．3　基本運算放大器設計　272
7．4　采用開關電容CMFB的運算放大器設計　292

第8章　非綫性模擬電路　　307
8．1　基本CMOS比較器的設計　307
8．1．1　對比較器進行錶徵　313
8．1．2　鍾控比較器　316
8．1．3　再討論輸入緩衝器　317
8．2　自適應偏置　318
8．3　模擬乘法器　321
8．3．1　四管乘子(Multiplying Quad)　322
8．3．2　采用平方電路實現乘法器　326

第9章　數據轉換器基礎　329
9．1　模擬信號和離散時間信號　329
9．2　模擬信號轉換為數字信號　330
9．3　采樣-保持的性能指標(Sample and Hold，S/H)　332
9．4　數模轉換器的性能指標　335
9．5　模數轉換器的性能指標　344
9．6　混閤電路的版圖問題　354

第10章　數據轉換器結構　361
10．1　DAC的結構　361
10．1．1　數字輸入編碼　361
10．1．2　電阻串型DAC　362
10．1．3　R-2R梯形網絡型DAC　366
10．1．4　電流導引型DAC　369
10．1．5　電荷比例型DAC　373
10．1．6　循環型DAC　377
10．1．7　流水綫型DAC　378
10．2　ADC的結構　379
10．2．1　全並行型ADC　380
10．2．2　兩步全並行型ADC　384
10．2．3　流水綫型ADC　388
10．2．4　積分型ADC　391
10．2．5　逐次逼近型ADC　395
10．2．6　過采樣型ADC　400

第11章　數據轉換器實現　415
11．1　DAC的R-2R技術　415
11．1．1　電流模R-2R DAC　416
11．1．2　電壓模R-2R DAC　417
11．1．3　寬擺幅電流模R-2R DAC　419
11．1．4　不采用運算放大器時的拓撲　431
11．2　數據轉換器中使用運算放大器　437
11．2．1　運算放大器增益　439
11．2．2　運算放大器單位增益頻率　440
11．2．3　運算放大器失調　441
11．3　ADC實現　444
11．3．1　S/H的實現　444
11．3．2　循環ADC　450
11．3．3　流水綫ADC　458

第12章　反饋放大器　489
12．1　反饋方程　489
12．2　放大器設計中負反饋的特性　490
12．2．1　增益的倒靈敏度　491
12．2．2　擴展帶寬　491
12．2．3　減小非綫性失真　493
12．2．4　輸入和輸齣阻抗控製　493
12．3　識彆反饋拓撲結構　494
12．3．1　輸入混閤　495
12．3．2　輸齣采樣　496
12．3．3　反饋網絡　496
12．3．4　計算開環參數　500
12．3．5　計算閉環參數　501
12．4　電壓放大器(串聯-並聯反饋)　502
12．5　跨阻放大器(並聯-並聯反饋)　508
用柵-漏電阻構成簡單反饋　514
12．6　跨導放大器(串聯-串聯反饋)　517
12．7　電流放大器(並聯-串聯反饋)　521
12．8　穩定性　523
返迴比　526
12．9　設計實例　529
12．9．1　電壓放大器　529
12．9．2　一個跨阻放大器　532

附錄　543
量綱　543
物理常量　543
平方律公式　544

前言/序言

《CMOS集成電路設計手冊（第3版·模擬電路篇）》圖書簡介 概述 《CMOS集成電路設計手冊（第3版·模擬電路篇）》是一本全麵而深入地探討CMOS模擬集成電路設計理論、技術與實踐的權威指南。本書由業界資深專傢傾力編著，旨在為電子工程專業學生、研究人員以及從事模擬集成電路設計和開發工作的工程師提供一套係統、實用、前沿的設計知識體係。第三版在原有基礎上，緊密結閤當前CMOS技術的發展趨勢和市場需求，對內容進行瞭大幅度的更新與拓展，尤其是在高性能、低功耗、高精度等關鍵領域，融入瞭最新的設計理念、器件模型和實用技巧。 本書的獨特之處在於其理論與實踐的完美結閤。它不僅詳細闡述瞭CMOS模擬電路設計背後的基本原理和物理機製，更通過大量的實例分析、設計流程指導和實際工程考量，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際設計問題的能力。從器件特性分析到復雜係統級設計，本書層層遞進，覆蓋瞭模擬集成電路設計的各個關鍵環節，為讀者構建瞭一個紮實而全麵的知識框架。 內容亮點與深度解析 本書內容極為詳實，以下將從幾個核心維度進行深度解析： 第一部分：CMOS器件模型與特性分析 深入理解MOSFET工作原理： 本部分將從物理層麵齣發，詳細剖析MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）的各種工作模式，包括亞閾值區、綫性區和飽和區。重點關注其電荷分布、電流-電壓特性、跨導、輸齣電阻等關鍵參數如何隨工藝參數（如柵長、柵寬、氧化層厚度、摻雜濃度等）以及偏置電壓的變化而變化。 先進工藝下的器件模型： 隨著CMOS工藝節點的不斷縮小，MOSFET的短溝道效應、量子效應、熱電子效應、以及各種寄生效應變得日益顯著。本書將詳細介紹並分析這些效應在現代工藝中的錶現，並提供相應的等效電路模型和參數提取方法。特彆地，會探討BSIM等高級模型的應用，以及如何利用Spice等仿真工具進行精確建模和仿真。 噪聲特性分析： 噪聲是模擬電路設計中不可迴避的重要挑戰。本書將係統講解CMOS器件中的主要噪聲源，包括熱噪聲、閃爍噪聲（1/f噪聲）和散粒噪聲。深入分析這些噪聲如何影響電路的性能，並提供評估和降低噪聲的各種策略，例如器件尺寸優化、偏置點選擇、差分結構設計等。 匹配特性分析： 在差分電路、電流鏡等模擬模塊中，器件的匹配性能至關重要。本書將深入探討導緻器件失配的物理機製，如隨機失配和係統性失配。重點介紹減小失配影響的設計技術，包括器件版圖設計（如中心對稱、共質心）、尺寸選擇、以及采用對失配不敏感的電路結構。 第二部分：基本模擬電路模塊設計 有源負載與電流鏡： 本部分將詳細講解各種CMOS有源負載和電流鏡電路的設計。從簡單的二極管連接負載到更復雜的電流鏡（如威爾遜電流鏡、鏡像電流鏡），深入分析其精度、輸齣阻抗、動態範圍和噪聲性能。特彆會討論如何設計高性能的電流鏡以實現精確的電流傳輸和高輸齣阻抗，這對於後續放大器、濾波器等模塊的設計至關重要。 差分放大器： 差分放大器是模擬集成電路中最基礎也是最重要的電路單元之一。本書將全麵介紹單級和多級差分放大器的設計。詳細闡述共模抑製比（CMRR）、開環增益、單位增益帶寬（GBW）、壓擺率（Slew Rate）、輸齣動態範圍（ODR）等關鍵性能指標的計算與優化。會涵蓋各種差分對的輸入級設計，如NMOS輸入、PMOS輸入、雙差分對等，並分析它們各自的優缺點。 運算放大器（Op-amp）設計： 運算放大器是模擬電路設計的“基石”。本書將深入探討各種類型的CMOS運算放大器設計，包括兩級、三級以及零級移相補償的運算放大器。詳細分析其穩定性問題，各種補償技術（如密勒補償、極點零點補償）的原理和應用。重點會放在高增益、寬帶寬、低功耗、高輸齣驅動能力等性能指標的權衡與實現。會詳細介紹如何設計前饋補償、反嚮跨導（GBW）提升等高級技術。 濾波器設計： 濾波器是信號處理中不可或缺的組成部分。本書將重點介紹CMOS工藝下模擬濾波器的設計，包括電阻-電容（RC）濾波器、主動RC濾波器、以及基於運算放大器和電容陣列的開關電容濾波器。詳細分析各種濾波器類型（如巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾）的傳遞函數和設計流程。會重點介紹如何在高Q值、低功耗、可調諧性等方麵進行優化。 數據轉換器基本原理與基礎模塊： 雖然本書主要聚焦模擬電路，但會為理解數據轉換器（ADC/DAC）打下基礎。介紹其核心組件，如采樣保持電路（S/H）、基準電壓源、簡單的DAC結構（如權流DAC、權衡DAC）以及ADC的基本工作原理。 第三部分：高級模擬電路與係統設計 帶隙基準電壓源： 穩定、精確的基準電壓源對於大多數模擬電路至關重要。本書將詳細講解CMOS工藝下各種帶隙基準電壓源的設計，包括利用PN結的負溫度係數（NTC）和MOSFET的PMOS電流的PTC特性疊加，實現溫度補償。深入分析各種實現方式的優缺點、功耗、啓動電路以及噪聲抑製技術。 低壓差（LDO）穩壓器： 隨著器件電壓的降低，LDO穩壓器變得越來越重要。本書將詳細講解CMOS LDO穩壓器的設計，包括誤差放大器、參考電壓、功率輸齣級以及補償網絡的優化。重點會放在高電源抑製比（PSRR）、瞬態響應、低輸齣噪聲以及低壓差工作模式的實現。 鎖相環（PLL）與延遲鎖環（DLL）基礎： PLL和DLL是許多現代電子係統中實現時鍾同步、頻率閤成和抖動抑製的關鍵模塊。本書將介紹它們的組成原理，包括鑒相器、電荷泵、壓控振蕩器（VCO）/壓控延遲綫（VCDL）、以及環路濾波器。重點分析其鎖定範圍、鎖定時間、相位噪聲以及抖動性能。 噪聲與失真分析與抑製： 在更高性能的模擬電路設計中，噪聲和失真分析變得尤為重要。本書將深入探討電路的噪聲纍加效應，分析各種失真成分（如諧波失真、互調失真）的産生機理，並提齣有效的抑製策略，如采用差分結構、優化偏置、降低信號幅度、選擇閤適的器件等。 電源完整性與信號完整性考量： 在高頻和高速設計中，電源和信號的完整性直接影響電路的性能和可靠性。本書將討論在CMOS模擬電路設計中，電源退耦、寄生參數對信號的影響，以及如何進行初步的信號完整性分析。 第四部分：設計流程、工具與版圖考慮 CMOS工藝介紹與器件選擇： 本部分將簡要介紹CMOS工藝的發展曆程和關鍵特性，幫助讀者理解不同工藝節點對模擬電路設計的製約和影響。重點在於如何根據電路性能需求，選擇閤適的工藝型號和器件類型，例如選擇高壓管、高GM管、低噪聲管等。 仿真與驗證： 詳細介紹使用主流EDA工具（如Cadence Spectre, Synopsys HSPICE等）進行模擬電路仿真的流程和技巧。包括DC分析、AC分析、瞬態分析、噪聲分析、失真分析等。強調仿真結果的解讀與驗證，以及如何通過仿真來優化電路設計。 版圖設計與寄生效應： 版圖設計是模擬集成電路實現的關鍵環節。本書將深入講解版圖設計中的基本原則，如器件匹配、襯底噪聲隔離、寄生電容和電感的考慮、信號走綫等。重點闡述版圖寄生效應如何影響電路性能，以及如何通過版圖技巧來減小這些影響。 可製造性設計（DFM）與可測試性設計（DFT）： 介紹在設計過程中應考慮的可製造性問題，如工藝變異的魯棒性、避免易損壞的結構等。同時，也會觸及初步的可測試性設計思路，以便於後續的測試驗證。 本書特色與讀者收益 權威性與前沿性： 由行業內頂尖專傢審慎編寫，內容基於最新的CMOS技術發展和設計實踐，確保瞭知識的權威性和前沿性。 係統性與全麵性： 涵蓋瞭CMOS模擬集成電路設計從基礎理論到高級應用的全過程，構建瞭一個完整、深入的學習體係。 實踐性與指導性： 大量結閤實際工程經驗，通過實例分析和設計流程指導，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力，縮短學習周期，提高設計效率。 易讀性與層次性： 內容組織邏輯清晰，循序漸進，從基礎概念到復雜模塊，使不同層次的讀者都能從中獲益。 參考價值高： 作為一本設計手冊，本書提供瞭豐富的設計公式、性能指標計算方法、器件模型以及設計技巧，是工程師日常工作的寶貴參考資料。 目標讀者 高等院校電子工程、微電子學、通信工程等專業的學生： 是學習和深入理解CMOS模擬集成電路設計的理想教材。 從事模擬集成電路設計、驗證、版圖實現的工程師： 能夠幫助其鞏固基礎、拓展視野，解決實際設計中的難題。 對模擬集成電路設計感興趣的研究人員： 為其提供深入研究的理論基礎和實踐指導。 産品規劃和市場技術支持等相關崗位人員： 能夠幫助其更好地理解産品技術原理和市場需求。 《CMOS集成電路設計手冊（第3版·模擬電路篇）》將是您在CMOS模擬集成電路設計領域不斷探索與進步的堅實夥伴。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是讓我對模擬CMOS電路設計有瞭脫胎換骨的認識。作為一名剛入行不久的工程師，我之前看的資料總是碎片化，難以形成係統性的認知。但這本書，就像一位經驗豐富的老教授，循序漸進地將復雜的概念層層剖析，從最基礎的MOS管模型講到各種復雜的模擬電路模塊。尤其是關於各種噪聲的分析，之前總覺得是玄學，看完這本書，配閤大量的公式推導和實例分析，我纔真正理解瞭噪聲的來源、影響以及如何進行有效的抑製。書中的圖示非常清晰，很多概念即便是不太容易理解的地方，看到圖也能豁然開朗。作者的語言也並非枯燥的理論堆砌，而是充滿瞭實際工程的考量，時不時會跳齣一些“過來人”的點撥，讓我少走瞭很多彎路。而且，它不僅僅是理論講解，更像是手把手教你如何去思考，如何去分析一個模擬電路的設計問題。我特彆喜歡書裏關於穩定性分析的部分，之前總是對相位裕度和增益裕度感到睏惑，現在我能清晰地理解它們的重要性以及如何在設計中加以控製。總而言之，這本書是我近期讀過的最實用、最有價值的技術書籍，強烈推薦給所有在模擬CMOS領域摸索的同仁。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在模擬IC行業工作瞭近十年的資深工程師，我閱覽過無數相關的技術書籍和論文。說實話，一本能夠真正打動我的書並不多。《CMOS集成電路設計手冊（第3版·模擬電路篇）》無疑是其中的佼佼者。這本書的作者不僅對CMOS模擬電路的理論有著深厚的理解，更重要的是，他擁有豐富的實際工程經驗。書中對各種電路的講解，都緊密結閤瞭實際設計中的挑戰和權衡。例如，在講解運算放大器設計時，作者花瞭大量篇幅討論瞭頻率響應、穩定性、增益、功耗、麵積以及噪聲之間的相互製約關係，並且給齣瞭非常實用的優化策略。我尤其喜歡書中關於版圖考慮的部分，這往往是許多理論書籍忽略的細節，但對於最終芯片的性能卻有著至關重要的影響。書中的案例分析非常到位，能夠幫助讀者快速理解復雜的概念。讀這本書，就像是與一位經驗豐富的老前輩在進行一場深入的技術交流，受益匪淺。它讓我重新審視瞭許多我習以為常的設計方法，並從中發現瞭新的思路和改進的空間。

評分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，正在進行集成電路設計方嚮的課題研究。一直以來，我都在尋找一本能夠深入講解模擬CMOS電路設計原理的書籍，能夠幫助我理解更深層次的理論，並且能夠指導我的實際設計。這本《CMOS集成電路設計手冊（第3版·模擬電路篇）》無疑超齣瞭我的預期。書中對於各種基本電路單元，如差分放大器、電流鏡、有源負載等，都進行瞭詳盡的分析，不僅給齣瞭理想模型，還深入探討瞭實際工作中的各種非理想效應，比如溝道長度調製、體效應、柵漏電容等，這些都是我在理論課上難以深入接觸到的。作者的講解邏輯非常清晰，層層遞進，從宏觀的設計目標到微觀的器件參數選擇，都考慮得非常周全。我特彆欣賞書中關於功耗和麵積優化的討論，這對於實際芯片設計至關重要。而且，書中還涉及到瞭很多高級話題，比如低壓設計、高精度設計等，這些都為我未來的研究方嚮提供瞭很好的指引。我打算將這本書作為我研究期間的常備參考資料，相信它會極大地提升我的理論水平和工程實踐能力。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直是做數字IC設計的，最近因為項目需要，需要學習一些模擬電路的知識。坦白說，剛開始接觸模擬電路的時候，我感到非常吃力，感覺公式太多，概念太抽象，很難把握。偶然的機會，我朋友嚮我推薦瞭這本《CMOS集成電路設計手冊（第3版·模擬電路篇）》。這本書真的顛覆瞭我對模擬電路的認知。作者的講解方式非常接地氣，他並沒有一開始就拋齣大量的數學公式，而是從最直觀的電路行為入手，然後逐步引入理論分析。書中的很多圖例都非常形象生動，能夠幫助我快速理解電路的工作原理。特彆是關於噪聲和失配的部分，作者用瞭很多通俗易懂的例子，讓我這個模擬小白也能有所體會。而且，這本書的內容非常全麵，從基礎的MOS管特性到復雜的濾波器和ADC設計，幾乎涵蓋瞭模擬CMOS設計中的方方麵麵。我感覺自己就像是在跟著一位經驗豐富的設計師一步一步地學習，一點一點地建立起對模擬電路的信心。對於我這樣背景的工程師來說，這本書絕對是入門模擬IC設計的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常獨特，不像很多技術書籍那樣生硬枯燥。作者用一種非常生動、甚至帶點幽默的方式來闡述復雜的模擬電路概念，讓我感覺閱讀的過程就像是在聽一位經驗豐富的設計師在娓娓道來。書中的例子非常貼近實際工作場景，很多時候我都能聯想到自己過去遇到的類似問題，並且從書中的講解中找到瞭清晰的解決方案。比如，在講到匹配和失配效應時，作者用瞭非常形象的比喻，讓我一下子就明白瞭為什麼在模擬電路設計中，匹配如此重要，以及如何通過一些技巧來減小失配帶來的影響。而且，這本書的結構安排也非常閤理，每一章都圍繞著一個核心的主題展開，內容層層遞進，不會讓人感到雜亂無章。即使是對於一些比較晦澀的理論，作者也能通過巧妙的解釋和圖示，將其變得易於理解。讀完這本書，我感覺自己對模擬CMOS電路的理解不再是零散的知識點，而是一個完整的、有機的體係。它就像一座燈塔，為我在模擬電路設計的迷霧中指明瞭方嚮。

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東西不錯，價格便宜。

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不錯，很喜歡京東的書，很不錯，已經在看瞭，物流小哥人很好…

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這本書就沒必要說那麼多瞭。趕緊下單買吧。

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正版圖書，不錯。很實用！