深亞微米CMOS模擬集成電路設計 [美] Bang-Sup Song；劉力源 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

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• 電路設計
• 低功耗設計
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店鋪： 河北省新華書店圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030392176

商品編碼：29738831629

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名：深亞微米CMOS模擬集成電路設計

定價：68.00元

作者： Bang-Sup Song；劉力源

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787030392176

字數：460000

頁碼：365

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》著眼於電路設計，首先介紹雙極結型晶體管（BJT）和金屬氧化物半導體（MOS）晶體管的抽象模型，然後介紹如何利用晶體管構建更大的係統。主要內容包括：運算放大器、數據轉換器、奈奎斯特數據轉換器、過采樣數據轉換器、高精度數據轉換器、鎖相環、頻率綜閤和時鍾恢復等。《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》對模擬設計概念的描述將訴諸更加直觀的方法而不是繁瑣的公式推導。
　　《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》可以作為工科院校相關專業高年級本科生和研究生的參考用書，也可以供半導體和集成電路設計領域技術人員閱讀。

目錄

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作者介紹

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　　宋邦燮（Bang-Sup Song）博士，1973年獲首爾國立大學（Seoul National University）學士學位，1975年獲韓國科學技術院（Korea Advanced Institute of Science）碩士學位，1983年獲加州大學伯剋利分校博士學位。1975年至1978年，供職於韓國國防科學研究所（Agency for Defense Development，Korea）。1983年至1986年，供職於新澤西州默裏山AT&T;貝爾實驗室，同時任新澤西州羅格斯大學電子工程係訪問學者。1986年至1999年，任厄巴納伊利諾伊大學電子和計算機工程係以及協同科學實驗室（Coordinated Science Laboratory）教授。1999年，進入加州大學聖地亞哥分校電子和計算機工程係，被授予無綫通信領域Charles Lee Powell講席教授職位。
　　宋博士於1986年獲AT &-T貝爾實驗室Distinguished Technical Staff奬，1987年獲模擬器件公司Career Development Professor奬，1995年獲伊利諾伊大學Xerox Senior Faculty Research奬。宋博士在美國電氣電子工程師協會（IEEE）的學術包括IEEE固態電路雜誌（JSSC）、IEEE電路與係統雜誌（TCAS）副主編，國際固態電路會議（ISSCC）、國際電路與係統年會（ISCAS）組委會成員。宋博士是美國電氣電子工程師學會院士（IEEE Fellow）。

文摘

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序言

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章 放大器基礎
1.1 激勵點和傳遞函數
1.2 頻率響應
1.3 穩定性判據
1.4 運算放大器用於負反饋
1.5 相位裕度
1.6 瞬態響應
1.7 反饋放大器
1.8 反饋的作用
1.9 左半平麵和右半平麵零點
1.10 反饋放大器的穩定性

第2章 放大器的設計
2.1 晶體管的低頻抽象模型
2.1.1 大信號
2.1.2 小信號
2.1.3 跨導g。和輸齣電阻
2.1.4 小信號模型
2.1.5 體效應
2.2 低頻激勵點電阻
2.3 電阻反射定律
2.4 三種基本放大器組態
2.5 九種組閤放大器
2.5.1 共源一共源結構
2.5.2 共源一共柵結構
2.5.3 共源一共漏結構
2.5.4 共柵一共源、共柵一共柵、共柵一共漏結構
2.5.5 共漏一共源結構
2.5.6 共漏一共柵結構
2.5.7 共漏一共漏結構
2.6 差分對
2.6.1 共模抑製
2.6.2 對稱的傳遞函數
2.7 增益自舉
2.7.1 零極點對的約束
2.7.2 其他增益自舉的概念
2.8 偏置
2.8.1 大化信號擺幅的套筒結構的偏置
2.8.2 電流源的匹配
2.9 電壓源和電流源
2.9.1 以Vcs和AVGs為參考的電流源
2.9.2 帶隙參考
參考文獻

第3章 運算放大器
3.1 運算放大器的小信號模型
3.2 運算放大器的頻率補償
3.2.1 並聯補償
3.2.2 極點分裂米勒補償
3.3 兩級米勒補償運算放大器的相位裕度
3.4 兩級運算放大器右半平麵零點的消除技術
3.4.1 插入串聯電阻
3.4.2 利用源極跟隨器形成反饋
3.4.3 利用附加的增益級對Gm自舉
3.5 負反饋運算放大器的瞬態響應
3.5.1 壓擺率
3.5.2 全功率帶寬
3.6 運算放大器設計舉例
3.6.1 三級套筒式運算放大器
……
第4章 數據轉換器基礎
第5章 奈奎斯特數據轉換器
第6章 過采樣數據轉換器
第7章 高精度數據轉換器
第8章 鎖相環基礎
第9章 頻率綜閤和時鍾恢復

《精密電路設計：從原理到實踐》 內容簡介： 本書旨在為讀者提供一套全麵而深入的精密電路設計方法論，涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的各個層麵。本書不同於市麵上眾多偏重於特定技術或器件的參考書，它將視角聚焦於“精密”二字，強調在電路設計中如何實現高精度、高穩定性、低噪聲和優異的性能參數。本書並非簡單地羅列設計公式或電路拓撲，而是緻力於傳授一種係統性的思維方式和解決問題的能力，幫助讀者理解各種設計選擇背後的權衡與取捨，並能在復雜的設計環境中做齣最優決策。 第一部分：精密電路設計的理論基石 本部分將為讀者夯實精密電路設計的理論基礎，從最核心的概念入手，逐步深入。 理想器件與非理想效應的權衡： 任何電路設計都始於對理想器件特性的理解，但現實世界中，各種非理想效應（如電阻的寄生電感和電容、電容的漏電流和ESR、晶體管的溝道長度調製、閾值電壓漂移、遷移率降落、短溝道效應等）對電路性能有著至關重要的影響。本部分將詳細解析這些非理想效應的物理成因，並量化其對電路參數（如增益、帶寬、綫性度、噪聲等）的影響。我們將學習如何構建更精確的器件模型，以及如何在設計初期就考慮並預測這些非理想效應的負麵影響。 噪聲分析與抑製策略： 噪聲是精密電路設計中的一大挑戰。本部分將係統地介紹各種噪聲源，包括熱噪聲（Johnson-Nyquist noise）、散粒噪聲（shot noise）、閃爍噪聲（flicker noise，又稱1/f噪聲）以及外部乾擾引入的噪聲。我們將學習如何精確地計算電路的總噪聲功率譜密度，並深入探討不同噪聲源在不同頻段的主導作用。在此基礎上，本書將提供一係列行之有效的噪聲抑製策略，包括器件選擇（如低噪聲晶體管）、電路拓撲優化（如差分結構、濾波技術）、以及布局布綫技巧（如接地設計、屏蔽）。 失真分析與綫性化技術： 在模擬電路中，尤其是信號處理類應用，信號的綫性度至關重要。本部分將深入分析産生信號失真的根源，主要包括諧波失真（HD）和互調失真（IMD）。我們將學習如何利用泰勒級數展開等數學工具來分析和預測失真成分，並理解器件的非綫性特性（如MOSFET的平方律模型、BJT的指數模型）如何導緻這些失真。本書將重點介紹多種先進的綫性化技術，例如： 負反饋技術： 通過引入負反饋來降低電路的增益，但可以顯著提高綫性度。我們將探討不同類型的負反饋（如串聯、並聯、電壓、電流）及其在不同電路結構（如放大器、混頻器）中的應用。 前饋與預失真技術： 介紹如何通過分析並補償非綫性器件産生的失真來提高整體綫性度，如CMOS電路中的DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）效應補償、以及更復雜的預失真電路設計。 均值變換與對稱性設計： 探討如何通過優化電路結構，利用器件的對稱性來抵消奇次諧波失真，以及利用均值變換技術來降低失真。 穩定性分析與補償方法： 任何包含負反饋的閉環係統都可能存在穩定性問題。本部分將詳細闡述電路的穩定性概念，並引入頻率域分析工具，如Bode圖、Nyquist圖和根軌跡圖。我們將深入理解開環增益、相位裕度和增益裕度等關鍵參數的含義，以及它們如何決定閉環係統的穩定性。本書將詳細介紹多種補償技術，包括極點/零點補償（如RC補償、TLD補償）、Miller補償、以及動態補償技術，幫助讀者設計齣在各種工作條件下都能保持穩定的高性能模擬電路。 功耗與性能的權衡： 在許多應用中，功耗是一個重要的設計指標。本部分將探討功耗與電路性能（如速度、噪聲、綫性度）之間的內在聯係和權衡。我們將學習如何分析不同電路拓撲和工作模式下的功耗，並介紹低功耗設計技術，例如： 亞閾值區（Subthreshold）和弱反型區（Weak Inversion）設計： 適用於對速度要求不高的低功耗應用。 動態電壓與頻率調節（DVFS）： 介紹如何根據實時需求動態調整電路的工作電壓和時鍾頻率以最小化功耗。 電源門控（Power Gating）與時鍾門控（Clock Gating）： 講解如何通過選擇性地關閉不使用的電路模塊來降低靜態功耗。 第二部分：精密模擬電路模塊的設計實例與進階 本部分將聚焦於精密模擬電路設計中最常見的幾個關鍵模塊，通過詳細的設計流程和實例，幫助讀者掌握實際應用中的設計技巧。 精密運算放大器設計： 運算放大器是模擬電路的核心。本書將詳細分析設計高性能運算放大器的關鍵挑戰，包括高增益、低失調、低噪聲、寬帶寬和高穩定性。我們將深入探討： 雙極型與CMOS運算放大器： 對比分析兩種技術在性能、功耗和集成度方麵的優劣。 各種基本拓撲結構： 如共源共柵（Cascode）結構、電流鏡（Current Mirror）的改進（如Wilton電流鏡、Cascode電流鏡）、差分對（Differential Pair）的加載技術（如源退化、有源負載）等。 高級運算放大器結構： 如摺疊式（Folded Cascode）運算放大器、多級運算放大器（並聯、串聯）、單位增益緩衝器（Unity Gain Buffer）的設計。 零點失調（Offset Voltage）的産生與抑製： 介紹失調電流、失調電壓的來源，以及通過器件尺寸優化、版圖設計（如匹配技術、補償技術）、校準技術來減小失調。 CMOS運算放大器設計中的特定挑戰： 如體效應（Body Effect）、閾值電壓變化、遷移率降落等對性能的影響，以及如何進行補償。 低噪聲放大器（LNA）設計： 在射頻（RF）和傳感器接口等領域，低噪聲放大器是關鍵的信號前端。本部分將重點關注LNA的設計，包括： 噪聲係數（Noise Figure）的計算與優化： 深入解析噪聲係數的定義，並學習如何通過選擇閤適的輸入匹配網絡和器件來最小化噪聲係數。 阻抗匹配網絡設計： 介紹各種匹配技術，如L型匹配、Pi型匹配、T型匹配，以及它們在實現最佳功率傳輸和噪聲性能方麵的作用。 寄生效應的考慮： 在高頻下，PCB的寄生電感、電容以及封裝效應對LNA性能的影響尤為顯著。本書將指導讀者如何在高頻下準確建模並補償這些寄生效應。 穩定性分析與去穩定性技術： 高Q值的匹配網絡在高頻下容易導緻LNA不穩定，本書將介紹如何進行穩定性分析並采用去穩定性技術。 精密電流源與電壓基準設計： 穩定可靠的電流源和電壓基準是許多精密模擬電路的基礎。本部分將詳細介紹： 基於帶隙（Bandgap）的電壓基準設計： 深入理解CMOS和Bipolar帶隙基準的原理，分析溫度漂移的影響，並學習如何通過補償技術實現優異的溫度穩定性。 高精度電流鏡的設計： 討論理想電流鏡的限製，並介紹多晶矽電阻、MOSFET尺寸匹配等技術來提高電流鏡的精度和匹配度。 數字校準與混閤信號技術： 介紹如何結閤數字電路對電流源和電壓基準進行校準，以達到更高的精度。 采樣與保持電路（S&H）和模數轉換器（ADC）的基礎： 簡要介紹精密采樣保持電路的設計要點，如開關電荷注入（Charge Injection）和漏電（Clock Feedthrough）的抑製，以及最基礎的ADC架構（如逐次逼近型ADC）的設計原理，為讀者進一步深入學習數字混閤信號處理打下基礎。 第三部分：版圖設計與物理實現 優秀的電路設計需要精心的版圖實現。本部分將聚焦於版圖設計中的關鍵考慮因素，以確保電路在實際芯片上能夠達到預期的性能。 匹配與對稱性： 在模擬電路設計中，器件的匹配至關重要。本書將詳細介紹各種匹配技術，包括： 幾何匹配： 如何通過改變器件尺寸來改善匹配。 共質心（Common Centroid）布局： 減少梯度效應。 交織（Interdigitation）布局： 進一步提高匹配精度。 對稱性設計： 在放大器、電流鏡等模塊中，對稱性布局可以有效抑製共模噪聲和失調。 噪聲與乾擾的版圖處理： 接地設計： 區分模擬地和數字地，采用星型接地或多點接地策略，理解地彈（Ground Bounce）的影響。 電源分配網絡（PDN）設計： 確保為電路提供低噪聲、低阻抗的電源。 屏蔽與隔離： 如何通過版圖布局和金屬層來隔離敏感電路和高噪聲電路。 工藝變化與魯棒性設計： 討論工藝漂移（如光刻、刻蝕、擴散等）對電路性能的影響，並介紹如何通過增加冗餘度、采用更魯棒的電路拓撲或設計進行補償。 布局布綫規則與設計流程： 介紹標準的版圖設計流程，包括 DRC（Design Rule Check）、LVS（Layout Versus Schematic）等驗證步驟，確保版圖符閤工藝要求且與電路原理圖一緻。 本書的特色： 係統性與全麵性： 從理論基礎到實際應用，覆蓋瞭精密電路設計的主要方麵，為讀者構建瞭一個完整的知識體係。 強調“精密”： 專注於如何實現高精度、低噪聲、高穩定性和低失真，而非僅僅是基本電路功能。 理論與實踐結閤： 既有深入的理論分析，又有豐富的實踐指導和設計技巧。 強調權衡與取捨： 引導讀者理解設計中的各種權衡，如性能與功耗、速度與精度等，培養解決復雜問題的能力。 麵嚮多種應用場景： 所介紹的技術和方法廣泛適用於消費電子、通信、醫療設備、儀器儀錶等對模擬電路性能要求高的領域。 目標讀者： 本書適閤於電子工程、微電子學、集成電路設計等相關專業的本科高年級學生、研究生，以及從事模擬集成電路設計、射頻集成電路設計、傳感器接口設計等領域的工程師。對於希望深入理解模擬電路工作原理、提升設計能力、並能應對復雜設計挑戰的讀者而言，本書將是一本不可多得的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計確實很有意思，那種深藍與淺灰的搭配，給人一種沉穩又帶著一絲科技感的印象。我記得我是在一個技術論壇上看到有人推薦的，當時我正在為一個新項目尋找關於高精度模擬電路設計方麵的深度參考資料。拿到書之後，首先被它的厚度驚到瞭，這分量一看就知道內容是相當紮實的。我當時花瞭很大力氣去翻閱瞭前幾章，主要是關於器件物理和模型建立的部分。作者對MOS管的非理想效應，比如短溝道效應、亞閾值傳導的處理，簡直是事無巨細，很多教科書裏一筆帶過的東西，在這裏都得到瞭深入的探討。尤其是他用非常直觀的方式解釋瞭如何將復雜的半導體物理現象轉化為可用於電路仿真的參數模型，這對我後續進行電路優化大有裨益。我感覺這本書不是那種隻停留在“怎麼做”的層麵，而是深入到“為什麼會這樣”的本源層麵，對於希望真正理解底層原理的工程師來說，簡直是如獲至寶。那些復雜的數學推導，雖然看起來有點費腦子，但每一步都邏輯清晰，讓人不得不佩服作者深厚的功底。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量也值得稱贊。在處理那些復雜的噪聲分析圖錶時，字體和綫條都非常清晰，即便是涉及高頻特性（比如$f_T$和相位裕度）的波特圖，關鍵的拐點和斜率也標注得一清二楚，這對於我們這些需要對著屏幕長時間閱讀的人來說，極大地減輕瞭閱讀負擔。更妙的是，書中穿插瞭大量的“設計實例”和“陷阱警示”，這些小節往往是用非常口語化的語言提醒讀者在實際操作中容易犯的錯誤，比如電容耦閤的陷阱、電源退耦的藝術等等。這些經驗性的提醒，是那些純理論書籍裏絕對找不到的。我感覺作者似乎非常理解電路設計師在實驗室裏會遇到哪些“坑”，然後提前把路上的絆腳石都給你指齣來瞭。這讓整本書的實用價值直綫飆升，不再是高高在上的理論指導，而是貼近一綫的實戰手冊。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始我對這本書抱有一種“又是標準教科書”的心理預期，畢竟模擬集成電路的書籍汗牛充棟。然而，當我翻到關於運算放大器（Op-Amp）設計的那一部分時，我的看法徹底改變瞭。作者在設計方法論上的講解非常獨到，他似乎有一套非常係統化的流程，從指標分解到架構選擇，再到具體的晶體管尺寸估算，每一步都有明確的指導方針。我特彆欣賞他對不同拓撲結構優劣勢的對比分析，那種對比不是簡單的性能數字羅列，而是從功耗、噪聲、增益帶寬積等多個維度，結閤具體的工藝限製進行權衡的。我立刻嘗試用他書中提到的某個高共模抑製比（CMRR）的差分輸入級設計，應用到我正在調試的低噪聲前端電路中，結果發現原本睏擾我很久的共模抑製問題得到瞭顯著改善，這真是太令人振奮瞭。這本書不僅僅是知識的堆砌，更像是一位經驗豐富的大師在手把手地傳授他的“工程智慧”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度，讓我在對比其他同類著作時，體會到瞭明顯的區分度。很多模擬電路的書籍會側重於某一個特定領域，比如射頻（RF）或者高速數據轉換器。但這本書的覆蓋麵非常廣，它從最基礎的電流鏡、偏置電路，一直深入到低噪聲放大器（LNA）的基本原理和匹配問題，甚至還涉及到瞭一些ADC/DAC的基礎結構概念。這種廣博而又不失深度的平衡把握得非常好。我印象最深的是關於匹配與失調（Mismatch）的討論，作者沒有僅僅停留在統計學分析層麵，而是結閤瞭版圖設計中的對稱性、工藝梯度等因素，提供瞭一整套從電路到物理布局的綜閤考量框架。這使得即便是初學者，也能在閱讀過程中建立起一個宏大且完整的模擬電路設計認知地圖，而資深工程師則能從中汲取優化特定環節的精髓。總的來說，這是一部值得反復研讀，並且每次都能帶來新發現的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

我個人認為，這本書的真正價值體現在它對“微米”和“亞微米”工藝節點過渡期的深刻洞察上。在那個時代背景下，器件參數變化劇烈，傳統的經驗公式開始失效，設計方法必須與時俱進。作者在這本書中展現瞭如何在新工藝參數下重新審視和調整經典的電路設計範式。比如，對於深度亞微米工藝下的柵氧化層厚度和漏電流問題，他給齣的解決方案是偏嚮於利用更強的匹配性來彌補絕對指標的下降，這種戰略性的思維轉變，對我理解當前先進工藝節點的挑戰有著極大的啓發。它不僅僅是一本關於“如何用今天的技術做電路”的書，更是一本關於“如何在高不確定性環境中建立穩健設計方法論”的寶典。讀完後，我發現自己在看待新的工藝節點時，不再僅僅是去記憶新的參數值，而是學會瞭去分析這些參數變化對整體架構帶來的係統性影響。