CMOS運算放大器和比較器的設計及應用 Roubik Gregorian pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Roubik Gregorian 著

圖書標籤:

• CMOS
• 運算放大器
• 比較器
• 模擬電路
• 集成電路設計
• Roubik Gregorian
• 電路分析
• 低功耗設計
• 高性能設計
• 射頻電路

店鋪： 品讀天下齣版物專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030406224

商品編碼：29317949814

包裝：平裝

齣版時間：2014-07-01

基本信息

書名:CMOS運算放大器和比較器的設計及應用

定價：52.00元

售價：41.1元,便宜10.9元,摺扣79

作者:Roubik Gregorian

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-07-01

ISBN：9787030406224

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》分為5章。章描述瞭參考源的基本原理以及模擬電路的基礎知識；第2章分析瞭參考電流源的設計，包括基本的CMOSPTAT電路和復雜的biCMOS電流源；第3章在前兩章的基礎上，講解瞭電壓參考源的設計，包含瞭從零階到高階補償電路的實現；第4章分析瞭高精度基準源設計的考慮因素，包括工藝偏差、負載效應和工作環境等；第5章從工程和應用的角度討論瞭修調、版圖設計和封裝等對電路性能的影響。《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》內容全麵，包含瞭從參考源設計的理論基礎到工程實踐的內容。分析深刻、實用性強，具有的指導意義。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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CMOS運算放大器和比較器的設計及應用 前言 在現代電子工程的廣闊領域中，運算放大器（Op-Amp）和比較器扮演著至關重要的角色。它們是構成各種復雜模擬和混閤信號電路的核心構件，從精密的測量儀器到高速通信係統，再到消費電子産品，無處不在。隨著集成電路技術的飛速發展，CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝因其低功耗、高集成度和良好的綫性度等優勢，已成為設計和製造高性能運算放大器和比較器的首選技術。 本書旨在深入探討CMOS技術在運算放大器和比較器設計中的應用，為讀者提供一套全麵、係統且實用的理論知識和設計方法。本書不僅會涵蓋運算放大器和比較器的基本原理和常用結構，還會深入解析CMOS工藝特性對電路性能的影響，並詳細介紹多種現代設計技術和優化策略。通過理論分析、電路仿真和實際應用案例的結閤，本書將幫助讀者掌握從概念到實現的完整設計流程，理解不同設計權衡的含義，並能夠根據具體需求選擇和優化電路拓撲。 本書的目標讀者包括但不限於： 電子工程專業的學生： 為正在學習模擬電路、集成電路設計和數字信號處理的學生提供堅實的理論基礎和實踐指導。 集成電路設計工程師： 為緻力於模擬和混閤信號IC設計的研究院和工業界的工程師提供最新的設計理念、技術和工具。 係統工程師： 為需要理解和應用運算放大器和比較器到具體係統設計的工程師提供必要的背景知識和器件選型指南。 對模擬電路設計感興趣的業餘愛好者： 為有誌於深入瞭解模擬電路原理和設計技巧的愛好者提供一個學習平颱。 本書的結構安排緊湊而邏輯清晰。首先，我們將從運算放大器和比較器的基本概念和核心性能指標入手，建立讀者對這些基本單元的初步認識。接著，我們將重點闡述CMOS工藝的原理及其對電路設計的影響，這是理解CMOS運算放大器和比較器設計的關鍵。隨後的章節將深入探討各類CMOS運算放大器和比較器的具體設計，包括單級、多級放大器，以及不同類型的比較器架構，並分析它們各自的優缺點和適用場景。本書還將詳細討論一些關鍵的設計挑戰，例如噪聲、失調、功耗和穩定性問題，並介紹相應的解決策略。 在理論講解之外，本書還將穿插大量的實際設計實例和仿真結果。通過對典型電路的分析，讀者可以更直觀地理解設計原理的實現方式，並學習如何利用EDA工具進行電路仿真和驗證。此外，本書還會介紹一些實際應用場景，展示運算放大器和比較器在不同領域的具體應用，從而幫助讀者將所學知識融會貫通，應用於解決實際工程問題。 我們相信，通過研讀本書，讀者將能夠： 深刻理解CMOS運算放大器和比較器的基本工作原理和關鍵性能指標。 掌握CMOS工藝特性對電路設計的影響。 熟悉不同CMOS運算放大器和比較器的架構和設計方法。 學會分析和解決運算放大器和比較器設計中的常見挑戰，如噪聲、失調、功耗和穩定性。 能夠利用EDA工具進行電路仿真、優化和驗證。 理解運算放大器和比較器在各種實際應用中的作用。 本書的編寫力求嚴謹、清晰，同時兼顧理論深度和實踐指導性。我們希望它能成為您在CMOS運算放大器和比較器設計領域學習和探索的寶貴資源。 第一章：引言與基本概念 在現代電子技術體係中，集成電路（IC）無疑是最核心的基石之一。而在這龐大的IC傢族中，模擬集成電路更是扮演著不可或缺的角色，它們負責處理現實世界中連續變化的模擬信號，如聲音、光綫、溫度等。在模擬集成電路的設計中，運算放大器（Operational Amplifier，簡稱Op-Amp）和比較器（Comparator）是兩種最基礎、最通用且功能強大的構建模塊。它們的設計與優化直接關係到整個模擬係統的性能，因此，深入理解它們的原理和設計方法，對於每一位模擬電路工程師都至關重要。 1.1 運算放大器 (Op-Amp) 的基本概念 運算放大器，顧名思義，是一種能夠執行數學運算的放大器。然而，其核心功能遠不止於此。它本質上是一個高增益的差分放大電路，其主要特點是具有極高的開環增益、極高的輸入阻抗、極低的輸齣阻抗以及寬廣的頻率響應。正是這些理想化的特性，使得運算放大器在引入負反饋後，能夠非常精確地實現各種綫性運算，如加法、減法、積分、微分，以及非綫性運算。 理想運算放大器模型： 為瞭便於理解和分析，我們首先介紹理想運算放大器的模型。理想運算放大器具備以下特性： 無限大的開環增益 ($A_{OL} o infty$)： 意味著輸齣電壓的變化量遠遠大於輸入電壓的變化量，保證瞭閉環增益主要由外部反饋網絡決定。 無限大的輸入阻抗 ($R_{in} o infty$)： 意味著從輸入端流入的電流為零，不會對輸入信號源産生負載效應。 零輸齣阻抗 ($R_{out} o 0$)： 意味著輸齣端可以提供任意大小的電流而不引起輸齣電壓下降。 無限大的帶寬 ($BW o infty$)： 意味著運算放大器可以放大任意頻率的信號，沒有頻率限製。 零輸入失調電壓 ($V_{os} = 0$)： 意味著當輸入差分電壓為零時，輸齣電壓也為零。 零輸入偏置電流 ($I_B = 0$)： 意味著流入或流齣輸入端的直流偏置電流為零。 無限大的共模抑製比 (CMRR $ o infty$)： 意味著運算放大器隻對輸入差模信號敏感，而完全抑製共模信號。 無限大的電源抑製比 (PSRR $ o infty$)： 意味著電源電壓的變化不會影響輸齣信號。 實際運算放大器的局限性： 盡管理想模型非常有用，但實際的運算放大器總是存在各種非理想特性，這些非理想性是設計中需要重點關注和優化的方麵。它們包括有限的開環增益、有限的輸入阻抗、非零的輸齣阻抗、有限的帶寬（即增益帶寬積）、輸入失調電壓、輸入偏置電流、有限的共模抑製比和電源抑製比，以及有限的輸齣電壓擺幅和輸齣電流能力等。 基本應用電路： 運算放大器最經典的兩個應用是構建同相放大器和反相放大器。 同相放大器： 輸入信號同相輸齣，增益為 $1 + R_f/R_1$。 反相放大器： 輸入信號反相輸齣，增益為 $-R_f/R_1$。 除瞭基本的放大功能，運算放大器還可以實現加法器、減法器、積分器、微分器、電壓跟隨器等多種電路功能，是模擬信號處理的萬能工具。 1.2 比較器 (Comparator) 的基本概念 比較器是一種能夠比較兩個模擬電壓大小的數字邏輯門電路。它的輸齣通常為兩個離散的邏輯電平之一，代錶輸入信號的大小關係。簡單來說，如果一個輸入端電壓高於另一個輸入端電壓，則輸齣一個邏輯高電平；反之，則輸齣一個邏輯低電平。 理想比較器模型： 無限大的增益： 極小的輸入電壓差就能引起輸齣狀態的翻轉。 無限大的輸入阻抗： 不從輸入端吸取電流。 零輸齣阻抗： 能夠驅動任何負載。 極快的響應速度： 能夠快速響應輸入信號的變化。 實際比較器的局限性： 實際的比較器同樣存在非理想特性，例如有限的增益、有限的輸入阻抗、有限的響應速度（傳播延遲）、輸入失調電壓、輸入滯迴（迴差）等。 基本工作原理： 比較器通常有一個“+”（非反相）輸入端和一個“-”（反相）輸入端。 當 $V_+ > V_-$ 時，輸齣高電平。 當 $V_+ < V_-$ 時，輸齣低電平。 當 $V_+ = V_-$ 時，輸齣狀態是不確定的（在理想模型中）。 輸入滯迴（迴差）： 為瞭剋服噪聲乾擾，許多比較器都設計有滯迴（Hysteresis），也稱為施密特觸發器（Schmitt Trigger）特性。滯迴意味著比較器的翻轉閾值取決於輸齣狀態。例如，從低電平翻轉到高電平的閾值電壓高於從高電平翻轉到低電平的閾值電壓。這可以有效地防止在閾值電壓附近信號抖動時引起的輸齣振蕩。 基本應用： 比較器廣泛應用於： 閾值檢測： 檢測輸入信號是否超過預設閾值。 模數轉換（ADC）： 在逐次逼近型ADC和Flash ADC中起關鍵作用。 波形整形： 將不規則的模擬信號轉換為標準的方波信號。 電平判決： 在數字係統中作為模擬信號與數字信號的接口。 1.3 CMOS工藝簡介 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技術是當前集成電路製造中最主流的技術之一。它利用場效應管（FET）作為基本開關元件，並結閤瞭P溝道MOSFET (PMOS) 和N溝道MOSFET (NMOS) 的互補特性。CMOS工藝的顯著優點包括： 低靜態功耗： 在靜態工作狀態下，CMOS電路中隻有很少的電流流動（漏電流），因此功耗極低。這使得CMOS技術非常適閤電池供電設備和大規模集成電路。 高集成度： CMOS器件的尺寸可以做得非常小，允許在一個芯片上集成更多的晶體管，實現更高的功能密度。 良好的綫性度： 在某些工作區域，CMOS晶體管錶現齣較好的綫性度，這對於模擬電路設計尤為重要。 抗噪聲能力強： CMOS電路的邏輯擺幅較大，使其對噪聲的容忍度較高。 工藝成熟且成本效益高： 經過多年的發展，CMOS工藝已經非常成熟，生産成本相對較低。 然而，CMOS工藝也存在一些挑戰： 遷移率差異： NMOS晶體管的電子遷移率通常高於PMOS晶體管的空穴遷移率，這導緻兩種晶體管在導通電阻和速度方麵存在差異，需要仔細設計來補償。 襯底注入效應（Substrate Injection Effect）： 在某些情況下，襯底中的寄生二極管可能被激活，導緻漏電流增加或器件損壞。 寄生效應： 隨著器件尺寸的縮小，寄生電阻、寄生電容和寄生電感等寄生效應變得越來越顯著，需要仔細考慮。 本書將重點關注CMOS工藝在設計高性能運算放大器和比較器中的應用。我們將深入探討CMOS晶體管的特性，以及如何利用這些特性來構建滿足各種性能要求的電路。 1.4 本書結構與學習建議 本書將從基礎理論入手，逐步深入到高級設計技術和實際應用。每一章節都力求內容翔實、邏輯清晰，並輔以必要的圖示和公式推導。 學習建議： 掌握基礎： 在深入學習本書內容之前，建議讀者對基礎的模擬電子技術，如二極管、BJT、MOSFET基本原理，以及基本的放大電路、濾波器等有一定瞭解。 重視仿真： 學習電路設計離不開仿真工具。本書中的許多概念和設計技巧，都需要通過EDA（Electronic Design Automation）工具（如Cadence Virtuoso, Synopsys HSPICE, LTspice等）進行驗證和優化。建議讀者積極動手進行仿真實驗。 理論聯係實際： 嘗試將書中的設計方法應用到實際的芯片設計項目或學習闆上，通過實踐加深理解。 批判性思維： 任何設計都有其權衡。在學習過程中，要思考不同設計方案的優缺點，以及它們適用於何種場景。 通過對CMOS運算放大器和比較器設計的深入研究，我們不僅能掌握現代模擬集成電路設計的核心技術，更能為開發更復雜、更高性能的電子係統打下堅實的基礎。接下來的章節，我們將一步步揭開CMOS運算放大器和比較器設計的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在模擬電路設計領域摸爬滾打多年的工程師，我一直對CMOS低功耗器件的精妙之處著迷。最近，一本名為《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》（作者：Roubik Gregorian）的新書引起瞭我的極大興趣。雖然我還沒有來得及細緻翻閱，但從這本書的書名和作者的聲譽來看，我對其寄予瞭厚望。我預期這本書將深入淺齣地講解CMOS工藝在運算放大器和比較器設計中的應用，特彆是那些針對低功耗、高性能需求的具體實現。例如，我希望能看到關於如何優化電路拓撲以降低靜態功耗，以及如何在高噪聲環境中實現精確的比較閾值的討論。對於我這種需要在産品設計中平衡功耗與性能的工程師來說，一本能夠提供實際設計指導和深刻理論分析的書籍無疑是寶貴的財富。我尤其期待書中能涵蓋一些前沿的CMOS運算放大器和比較器技術，比如零漂移技術、低電壓擺幅設計，以及在特定應用場景下的優化策略，如在醫療設備、物聯網傳感器等領域。希望這本書能夠為我帶來新的設計思路和技術啓發。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對微電子技術充滿好奇的愛好者，我一直對模擬集成電路的設計抱有濃厚的興趣，特彆是那些在低功耗和高性能方麵有突齣錶現的CMOS器件。《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》（作者：Roubik Gregorian）這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個深入瞭解這一領域的絕佳機會。雖然我還沒有深入閱讀，但我對其內容充滿瞭期待。我希望這本書能夠清晰地解釋CMOS運算放大器和比較器的基本構建模塊，以及它們如何通過巧妙的組閤實現各種復雜的功能。我尤其想學習如何優化這些電路，使其在低電壓下也能保持良好的性能，並且功耗降到最低。這本書是否會涵蓋一些關於偏差電流生成、補償技術、以及如何減小噪聲和失真的方法？我還對書中可能齣現的實際應用實例很感興趣，比如如何利用CMOS運算放大器構建精密的傳感器接口，或者如何設計齣能夠在各種環境下穩定工作的CMOS比較器。這本書的齣現，讓我看到瞭係統性學習CMOS模擬電路設計的希望。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的模擬IC設計專傢，我一直在追蹤CMOS技術在運算放大器和比較器設計領域的最新進展。《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》（作者：Roubik Gregorian）這本書無疑是該領域的一本重要著作。鑒於作者在CMOS設計領域的深厚造詣，我預設這本書會帶來一些獨特的見解和創新的設計方法。我特彆關注那些能夠提升器件性能、降低功耗，同時又能在成本敏感的市場中實現的技術。例如，書中是否會深入探討新型的CMOS差分對結構、輸齣級驅動能力提升技術，或者如何在有限的襯底噪聲下實現高精度比較？我希望能看到一些針對特定應用場景的優化設計，例如在高速數據采集係統中，如何設計齣具有寬帶寬和低失真度的CMOS運算放大器；在低功耗無綫通信係統中，如何實現具有極低靜態電流的CMOS比較器。如果書中還能提供一些關於CMOS器件的工藝敏感性分析和版圖設計建議，那將對我們這些一綫設計者來說是極大的福音。

評分☆☆☆☆☆

我是一名硬件工程師，經常需要處理各種模擬信號的調理和比較任務。最近，我在尋找一本能夠係統性地介紹CMOS運算放大器和比較器設計的書籍，以提升我的設計能力。《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》（作者：Roubik Gregorian）這本書引起瞭我的注意。我對它抱有很大的期望，希望它能夠幫助我更深入地理解CMOS器件的工作原理，以及如何在實際應用中巧妙地設計齣高性能的運算放大器和比較器。我希望書中能夠提供一些實用的設計技巧和經驗，例如如何選擇閤適的CMOS工藝參數，如何通過電路仿真來驗證設計，以及如何對設計進行優化以滿足特定的性能指標。此外，我也很想瞭解一些CMOS運算放大器和比較器在不同應用領域中的典型案例，比如在電源管理、傳感器接口、音頻處理等方麵的應用。如果這本書能夠提供詳細的設計步驟和必要的理論背景，那將對我解決實際設計問題非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子工程專業的學生，正在為我的畢業設計項目收集相關的設計資料。由於我的項目涉及到使用運算放大器和比較器搭建一個信號處理模塊，我對CMOS技術的相關應用特彆感興趣，因為它在現代集成電路中占據著核心地位。朋友嚮我推薦瞭《CMOS運算放大器和比較器的設計及應用》（作者：Roubik Gregorian）這本書。雖然我還沒有閱讀，但我對書中可能包含的內容感到非常好奇。我希望這本書能夠幫助我理解CMOS器件的基本原理，以及如何將它們應用於實際的運算放大器和比較器設計中。我尤其希望能看到一些關於電路設計實例的介紹，包括具體的設計流程、元件選擇的考量以及性能的評估方法。如果書中能夠提供一些通俗易懂的講解，並且配有清晰的圖示和仿真結果，那將對我的學習和項目實施非常有幫助。我期待這本書能夠讓我對CMOS運算放大器和比較器的設計有更係統、更深入的認識，從而為我的畢業設計打下堅實的基礎。