深亚微米CMOS模拟集成电路设计 [美] Bang-Sup Song；刘力源 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030392176

商品编码：29738831629

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：深亚微米CMOS模拟集成电路设计

定价：68.00元

作者： Bang-Sup Song；刘力源

出版社：科学出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787030392176

字数：460000

页码：365

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》着眼于电路设计，首先介绍双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体（MOS）晶体管的抽象模型，然后介绍如何利用晶体管构建更大的系统。主要内容包括：运算放大器、数据转换器、奈奎斯特数据转换器、过采样数据转换器、高精度数据转换器、锁相环、频率综合和时钟恢复等。《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》对模拟设计概念的描述将诉诸更加直观的方法而不是繁琐的公式推导。
　　《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》可以作为工科院校相关专业高年级本科生和研究生的参考用书，也可以供半导体和集成电路设计领域技术人员阅读。

目录

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作者介绍

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　　宋邦燮（Bang-Sup Song）博士，1973年获首尔国立大学（Seoul National University）学士学位，1975年获韩国科学技术院（Korea Advanced Institute of Science）硕士学位，1983年获加州大学伯克利分校博士学位。1975年至1978年，供职于韩国国防科学研究所（Agency for Defense Development，Korea）。1983年至1986年，供职于新泽西州默里山AT&T;贝尔实验室，同时任新泽西州罗格斯大学电子工程系访问学者。1986年至1999年，任厄巴纳伊利诺伊大学电子和计算机工程系以及协同科学实验室（Coordinated Science Laboratory）教授。1999年，进入加州大学圣地亚哥分校电子和计算机工程系，被授予无线通信领域Charles Lee Powell讲席教授职位。
　　宋博士于1986年获AT &-T贝尔实验室Distinguished Technical Staff奖，1987年获模拟器件公司Career Development Professor奖，1995年获伊利诺伊大学Xerox Senior Faculty Research奖。宋博士在美国电气电子工程师协会（IEEE）的学术包括IEEE固态电路杂志（JSSC）、IEEE电路与系统杂志（TCAS）副主编，国际固态电路会议（ISSCC）、国际电路与系统年会（ISCAS）组委会成员。宋博士是美国电气电子工程师学会院士（IEEE Fellow）。

文摘

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序言

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章 放大器基础
1.1 激励点和传递函数
1.2 频率响应
1.3 稳定性判据
1.4 运算放大器用于负反馈
1.5 相位裕度
1.6 瞬态响应
1.7 反馈放大器
1.8 反馈的作用
1.9 左半平面和右半平面零点
1.10 反馈放大器的稳定性

第2章 放大器的设计
2.1 晶体管的低频抽象模型
2.1.1 大信号
2.1.2 小信号
2.1.3 跨导g。和输出电阻
2.1.4 小信号模型
2.1.5 体效应
2.2 低频激励点电阻
2.3 电阻反射定律
2.4 三种基本放大器组态
2.5 九种组合放大器
2.5.1 共源一共源结构
2.5.2 共源一共栅结构
2.5.3 共源一共漏结构
2.5.4 共栅一共源、共栅一共栅、共栅一共漏结构
2.5.5 共漏一共源结构
2.5.6 共漏一共栅结构
2.5.7 共漏一共漏结构
2.6 差分对
2.6.1 共模抑制
2.6.2 对称的传递函数
2.7 增益自举
2.7.1 零极点对的约束
2.7.2 其他增益自举的概念
2.8 偏置
2.8.1 大化信号摆幅的套筒结构的偏置
2.8.2 电流源的匹配
2.9 电压源和电流源
2.9.1 以Vcs和AVGs为参考的电流源
2.9.2 带隙参考
参考文献

第3章 运算放大器
3.1 运算放大器的小信号模型
3.2 运算放大器的频率补偿
3.2.1 并联补偿
3.2.2 极点分裂米勒补偿
3.3 两级米勒补偿运算放大器的相位裕度
3.4 两级运算放大器右半平面零点的消除技术
3.4.1 插入串联电阻
3.4.2 利用源极跟随器形成反馈
3.4.3 利用附加的增益级对Gm自举
3.5 负反馈运算放大器的瞬态响应
3.5.1 压摆率
3.5.2 全功率带宽
3.6 运算放大器设计举例
3.6.1 三级套筒式运算放大器
……
第4章 数据转换器基础
第5章 奈奎斯特数据转换器
第6章 过采样数据转换器
第7章 高精度数据转换器
第8章 锁相环基础
第9章 频率综合和时钟恢复

《精密电路设计：从原理到实践》 内容简介： 本书旨在为读者提供一套全面而深入的精密电路设计方法论，涵盖了从基础理论到实际应用的各个层面。本书不同于市面上众多偏重于特定技术或器件的参考书，它将视角聚焦于“精密”二字，强调在电路设计中如何实现高精度、高稳定性、低噪声和优异的性能参数。本书并非简单地罗列设计公式或电路拓扑，而是致力于传授一种系统性的思维方式和解决问题的能力，帮助读者理解各种设计选择背后的权衡与取舍，并能在复杂的设计环境中做出最优决策。 第一部分：精密电路设计的理论基石 本部分将为读者夯实精密电路设计的理论基础，从最核心的概念入手，逐步深入。 理想器件与非理想效应的权衡： 任何电路设计都始于对理想器件特性的理解，但现实世界中，各种非理想效应（如电阻的寄生电感和电容、电容的漏电流和ESR、晶体管的沟道长度调制、阈值电压漂移、迁移率降落、短沟道效应等）对电路性能有着至关重要的影响。本部分将详细解析这些非理想效应的物理成因，并量化其对电路参数（如增益、带宽、线性度、噪声等）的影响。我们将学习如何构建更精确的器件模型，以及如何在设计初期就考虑并预测这些非理想效应的负面影响。 噪声分析与抑制策略： 噪声是精密电路设计中的一大挑战。本部分将系统地介绍各种噪声源，包括热噪声（Johnson-Nyquist noise）、散粒噪声（shot noise）、闪烁噪声（flicker noise，又称1/f噪声）以及外部干扰引入的噪声。我们将学习如何精确地计算电路的总噪声功率谱密度，并深入探讨不同噪声源在不同频段的主导作用。在此基础上，本书将提供一系列行之有效的噪声抑制策略，包括器件选择（如低噪声晶体管）、电路拓扑优化（如差分结构、滤波技术）、以及布局布线技巧（如接地设计、屏蔽）。 失真分析与线性化技术： 在模拟电路中，尤其是信号处理类应用，信号的线性度至关重要。本部分将深入分析产生信号失真的根源，主要包括谐波失真（HD）和互调失真（IMD）。我们将学习如何利用泰勒级数展开等数学工具来分析和预测失真成分，并理解器件的非线性特性（如MOSFET的平方律模型、BJT的指数模型）如何导致这些失真。本书将重点介绍多种先进的线性化技术，例如： 负反馈技术： 通过引入负反馈来降低电路的增益，但可以显著提高线性度。我们将探讨不同类型的负反馈（如串联、并联、电压、电流）及其在不同电路结构（如放大器、混频器）中的应用。 前馈与预失真技术： 介绍如何通过分析并补偿非线性器件产生的失真来提高整体线性度，如CMOS电路中的DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）效应补偿、以及更复杂的预失真电路设计。 均值变换与对称性设计： 探讨如何通过优化电路结构，利用器件的对称性来抵消奇次谐波失真，以及利用均值变换技术来降低失真。 稳定性分析与补偿方法： 任何包含负反馈的闭环系统都可能存在稳定性问题。本部分将详细阐述电路的稳定性概念，并引入频率域分析工具，如Bode图、Nyquist图和根轨迹图。我们将深入理解开环增益、相位裕度和增益裕度等关键参数的含义，以及它们如何决定闭环系统的稳定性。本书将详细介绍多种补偿技术，包括极点/零点补偿（如RC补偿、TLD补偿）、Miller补偿、以及动态补偿技术，帮助读者设计出在各种工作条件下都能保持稳定的高性能模拟电路。 功耗与性能的权衡： 在许多应用中，功耗是一个重要的设计指标。本部分将探讨功耗与电路性能（如速度、噪声、线性度）之间的内在联系和权衡。我们将学习如何分析不同电路拓扑和工作模式下的功耗，并介绍低功耗设计技术，例如： 亚阈值区（Subthreshold）和弱反型区（Weak Inversion）设计： 适用于对速度要求不高的低功耗应用。 动态电压与频率调节（DVFS）： 介绍如何根据实时需求动态调整电路的工作电压和时钟频率以最小化功耗。 电源门控（Power Gating）与时钟门控（Clock Gating）： 讲解如何通过选择性地关闭不使用的电路模块来降低静态功耗。 第二部分：精密模拟电路模块的设计实例与进阶 本部分将聚焦于精密模拟电路设计中最常见的几个关键模块，通过详细的设计流程和实例，帮助读者掌握实际应用中的设计技巧。 精密运算放大器设计： 运算放大器是模拟电路的核心。本书将详细分析设计高性能运算放大器的关键挑战，包括高增益、低失调、低噪声、宽带宽和高稳定性。我们将深入探讨： 双极型与CMOS运算放大器： 对比分析两种技术在性能、功耗和集成度方面的优劣。 各种基本拓扑结构： 如共源共栅（Cascode）结构、电流镜（Current Mirror）的改进（如Wilton电流镜、Cascode电流镜）、差分对（Differential Pair）的加载技术（如源退化、有源负载）等。 高级运算放大器结构： 如折叠式（Folded Cascode）运算放大器、多级运算放大器（并联、串联）、单位增益缓冲器（Unity Gain Buffer）的设计。 零点失调（Offset Voltage）的产生与抑制： 介绍失调电流、失调电压的来源，以及通过器件尺寸优化、版图设计（如匹配技术、补偿技术）、校准技术来减小失调。 CMOS运算放大器设计中的特定挑战： 如体效应（Body Effect）、阈值电压变化、迁移率降落等对性能的影响，以及如何进行补偿。 低噪声放大器（LNA）设计： 在射频（RF）和传感器接口等领域，低噪声放大器是关键的信号前端。本部分将重点关注LNA的设计，包括： 噪声系数（Noise Figure）的计算与优化： 深入解析噪声系数的定义，并学习如何通过选择合适的输入匹配网络和器件来最小化噪声系数。 阻抗匹配网络设计： 介绍各种匹配技术，如L型匹配、Pi型匹配、T型匹配，以及它们在实现最佳功率传输和噪声性能方面的作用。 寄生效应的考虑： 在高频下，PCB的寄生电感、电容以及封装效应对LNA性能的影响尤为显著。本书将指导读者如何在高频下准确建模并补偿这些寄生效应。 稳定性分析与去稳定性技术： 高Q值的匹配网络在高频下容易导致LNA不稳定，本书将介绍如何进行稳定性分析并采用去稳定性技术。 精密电流源与电压基准设计： 稳定可靠的电流源和电压基准是许多精密模拟电路的基础。本部分将详细介绍： 基于带隙（Bandgap）的电压基准设计： 深入理解CMOS和Bipolar带隙基准的原理，分析温度漂移的影响，并学习如何通过补偿技术实现优异的温度稳定性。 高精度电流镜的设计： 讨论理想电流镜的限制，并介绍多晶硅电阻、MOSFET尺寸匹配等技术来提高电流镜的精度和匹配度。 数字校准与混合信号技术： 介绍如何结合数字电路对电流源和电压基准进行校准，以达到更高的精度。 采样与保持电路（S&H）和模数转换器（ADC）的基础： 简要介绍精密采样保持电路的设计要点，如开关电荷注入（Charge Injection）和漏电（Clock Feedthrough）的抑制，以及最基础的ADC架构（如逐次逼近型ADC）的设计原理，为读者进一步深入学习数字混合信号处理打下基础。 第三部分：版图设计与物理实现 优秀的电路设计需要精心的版图实现。本部分将聚焦于版图设计中的关键考虑因素，以确保电路在实际芯片上能够达到预期的性能。 匹配与对称性： 在模拟电路设计中，器件的匹配至关重要。本书将详细介绍各种匹配技术，包括： 几何匹配： 如何通过改变器件尺寸来改善匹配。 共质心（Common Centroid）布局： 减少梯度效应。 交织（Interdigitation）布局： 进一步提高匹配精度。 对称性设计： 在放大器、电流镜等模块中，对称性布局可以有效抑制共模噪声和失调。 噪声与干扰的版图处理： 接地设计： 区分模拟地和数字地，采用星型接地或多点接地策略，理解地弹（Ground Bounce）的影响。 电源分配网络（PDN）设计： 确保为电路提供低噪声、低阻抗的电源。 屏蔽与隔离： 如何通过版图布局和金属层来隔离敏感电路和高噪声电路。 工艺变化与鲁棒性设计： 讨论工艺漂移（如光刻、刻蚀、扩散等）对电路性能的影响，并介绍如何通过增加冗余度、采用更鲁棒的电路拓扑或设计进行补偿。 布局布线规则与设计流程： 介绍标准的版图设计流程，包括 DRC（Design Rule Check）、LVS（Layout Versus Schematic）等验证步骤，确保版图符合工艺要求且与电路原理图一致。 本书的特色： 系统性与全面性： 从理论基础到实际应用，覆盖了精密电路设计的主要方面，为读者构建了一个完整的知识体系。 强调“精密”： 专注于如何实现高精度、低噪声、高稳定性和低失真，而非仅仅是基本电路功能。 理论与实践结合： 既有深入的理论分析，又有丰富的实践指导和设计技巧。 强调权衡与取舍： 引导读者理解设计中的各种权衡，如性能与功耗、速度与精度等，培养解决复杂问题的能力。 面向多种应用场景： 所介绍的技术和方法广泛适用于消费电子、通信、医疗设备、仪器仪表等对模拟电路性能要求高的领域。 目标读者： 本书适合于电子工程、微电子学、集成电路设计等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及从事模拟集成电路设计、射频集成电路设计、传感器接口设计等领域的工程师。对于希望深入理解模拟电路工作原理、提升设计能力、并能应对复杂设计挑战的读者而言，本书将是一本不可多得的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量也值得称赞。在处理那些复杂的噪声分析图表时，字体和线条都非常清晰，即便是涉及高频特性（比如$f_T$和相位裕度）的波特图，关键的拐点和斜率也标注得一清二楚，这对于我们这些需要对着屏幕长时间阅读的人来说，极大地减轻了阅读负担。更妙的是，书中穿插了大量的“设计实例”和“陷阱警示”，这些小节往往是用非常口语化的语言提醒读者在实际操作中容易犯的错误，比如电容耦合的陷阱、电源退耦的艺术等等。这些经验性的提醒，是那些纯理论书籍里绝对找不到的。我感觉作者似乎非常理解电路设计师在实验室里会遇到哪些“坑”，然后提前把路上的绊脚石都给你指出来了。这让整本书的实用价值直线飙升，不再是高高在上的理论指导，而是贴近一线的实战手册。

评分☆☆☆☆☆

我个人认为，这本书的真正价值体现在它对“微米”和“亚微米”工艺节点过渡期的深刻洞察上。在那个时代背景下，器件参数变化剧烈，传统的经验公式开始失效，设计方法必须与时俱进。作者在这本书中展现了如何在新工艺参数下重新审视和调整经典的电路设计范式。比如，对于深度亚微米工艺下的栅氧化层厚度和漏电流问题，他给出的解决方案是偏向于利用更强的匹配性来弥补绝对指标的下降，这种战略性的思维转变，对我理解当前先进工艺节点的挑战有着极大的启发。它不仅仅是一本关于“如何用今天的技术做电路”的书，更是一本关于“如何在高不确定性环境中建立稳健设计方法论”的宝典。读完后，我发现自己在看待新的工艺节点时，不再仅仅是去记忆新的参数值，而是学会了去分析这些参数变化对整体架构带来的系统性影响。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我对这本书抱有一种“又是标准教科书”的心理预期，毕竟模拟集成电路的书籍汗牛充栋。然而，当我翻到关于运算放大器（Op-Amp）设计的那一部分时，我的看法彻底改变了。作者在设计方法论上的讲解非常独到，他似乎有一套非常系统化的流程，从指标分解到架构选择，再到具体的晶体管尺寸估算，每一步都有明确的指导方针。我特别欣赏他对不同拓扑结构优劣势的对比分析，那种对比不是简单的性能数字罗列，而是从功耗、噪声、增益带宽积等多个维度，结合具体的工艺限制进行权衡的。我立刻尝试用他书中提到的某个高共模抑制比（CMRR）的差分输入级设计，应用到我正在调试的低噪声前端电路中，结果发现原本困扰我很久的共模抑制问题得到了显著改善，这真是太令人振奋了。这本书不仅仅是知识的堆砌，更像是一位经验丰富的大师在手把手地传授他的“工程智慧”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度，让我在对比其他同类著作时，体会到了明显的区分度。很多模拟电路的书籍会侧重于某一个特定领域，比如射频（RF）或者高速数据转换器。但这本书的覆盖面非常广，它从最基础的电流镜、偏置电路，一直深入到低噪声放大器（LNA）的基本原理和匹配问题，甚至还涉及到了一些ADC/DAC的基础结构概念。这种广博而又不失深度的平衡把握得非常好。我印象最深的是关于匹配与失调（Mismatch）的讨论，作者没有仅仅停留在统计学分析层面，而是结合了版图设计中的对称性、工艺梯度等因素，提供了一整套从电路到物理布局的综合考量框架。这使得即便是初学者，也能在阅读过程中建立起一个宏大且完整的模拟电路设计认知地图，而资深工程师则能从中汲取优化特定环节的精髓。总的来说，这是一部值得反复研读，并且每次都能带来新发现的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计确实很有意思，那种深蓝与浅灰的搭配，给人一种沉稳又带着一丝科技感的印象。我记得我是在一个技术论坛上看到有人推荐的，当时我正在为一个新项目寻找关于高精度模拟电路设计方面的深度参考资料。拿到书之后，首先被它的厚度惊到了，这分量一看就知道内容是相当扎实的。我当时花了很大力气去翻阅了前几章，主要是关于器件物理和模型建立的部分。作者对MOS管的非理想效应，比如短沟道效应、亚阈值传导的处理，简直是事无巨细，很多教科书里一笔带过的东西，在这里都得到了深入的探讨。尤其是他用非常直观的方式解释了如何将复杂的半导体物理现象转化为可用于电路仿真的参数模型，这对我后续进行电路优化大有裨益。我感觉这本书不是那种只停留在“怎么做”的层面，而是深入到“为什么会这样”的本源层面，对于希望真正理解底层原理的工程师来说，简直是如获至宝。那些复杂的数学推导，虽然看起来有点费脑子，但每一步都逻辑清晰，让人不得不佩服作者深厚的功底。