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来新泉 著

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• 模拟电路
• 数字电路
• 集成电路设计
• 芯片设计
• EDA
• 信号处理
• 低功耗设计
• 测试与验证
• 射频电路

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出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560631233

商品编码：29741524281

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：混合信号专用集成电路设计

定价：45.00元

作者：来新泉

出版社：西安电子科技大学出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787560631233

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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来新泉编著的《混合信号专用集成电路设计》首先对数模混合信号集成电路进展加以概述，进而介绍了集成电路制造工艺，器件物理，数字电路后端设计，数字I/O接口，音频处理器芯片数字系统设计，微控制器设计，GPIB控制芯片设计，光传感芯片系统设计，以及数字集成电路软件使用方法，并论述了混合信号电路的测试。本书可作为高等院校电子信息及微电子技术等专业研究生的教材，也可作为高年级本科生学习数字集成电路设计的教材。

内容提要

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来新泉编著的《混合信号专用集成电路设计》系统地介绍了混合信号集成电路的基本知识和设计方法，重点是数字集成电路、音频集成电路和光电传感器芯片设计，兼顾了基础理论和实践，工程举例都是作者*科研成果和集成电路投片(Tapeout)结果。
《混合信号专用集成电路设计》共分十章,分别为：概述；集成电路的基本制造工艺，包括双极、 CMOS、BiCMOS和BCD工艺；数字集成电路后端设计，包括逻辑综合、版图设计、形式验证、静态时序分析、DRC原理验证和LVS原理；数字I/O接口设计，包括状态机、I2C接口、UART接口和SPI接口；音频处理器芯片的数字系统设计；一款兼容MCS-51指令的8位微控制器设计；GPIB控制芯片设计；光传感芯片系统的设计；数字集成电路软件的使用，包括ModelSim、 QuartusⅡ、DC、PrimeTime和Encounter；集成电路设计实例。
　　本书可作为高等院校电子信息及微电子技术等专业研究生的教材，也可作为高年级本科生学习数字集成电路设计的教材。对数字集成电路设计领域的工程技术人员来说，本书更是一本非常有益的参考书。
　　本书若与西安电子科技大学出版社前期出版的《专用集成电路设计实践》配套使用，效果更好。

目录

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章 概述
1.1 集成电路的发展过程
1.1.1 重大的技术突破
1.1.2 集成电路的分类
1.1.3 集成电路的发展历史
1.1.4 集成电路发展展望
1.1.5 发展重点和关键技术
1.2 专用集成电路的发展过程
1.2.1 专用集成电路的概念及发展概况
1.2.2 专用集成电路的分类
1.2.3 专用集成电路的优点
1.3 IP技术概述
1.4 集成电路的设计方法与设计流程
1.4.1 CAD技术发展的必然趋势——EDA
1.4.2 数字系统设计方法的发展
1.4.3 数字集成电路层次化设计方法
1.4.4 数字系统设计规划
1.4.5 数字集成电路设计流程
第二章 集成电路的基本制造工艺
2.1 集成电路的基本制造工艺概述
2.2 双极工艺
2.3 CMOS工艺
2.4 BiCMOS工艺
2.4.1 以CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺
2.4.2 以双极工艺为基础的BiCMOS工艺
2.5 BCD工艺的发展趋势
第三章 数字集成电路后端设计
3.1 逻辑综合
3.1.1 逻辑综合概述
3.1.2 综合库的说明
3.1.3 约束的设定
3.1.4 综合策略
3.2 版图设计
3.2.1 版图设计文件准备
3.2.2 布局规划
3.2.3 时钟信号和时钟树的综合
3.2.4 布线
3.2.5 布局布线出现的问题及解决方法
3.3 形式验证的基本原理
3.4 静态时序分析基本原理
3.5 DRC原理验证
3.6 LVS原理
第四章 数字I/O接口设计
4.1 状态机描述
4.1.1 状态机基本设计步骤
4.1.2 状态图
4.1.3 时序图
4.1.4 状态机描述方法
4.2 I2C接口设计
4.2.1 I2C接口总线概述
4.2.2 I2C接口总体框图和信号描述
4.2.3 起始和停止信号的产生
4.2.4 I2C接口的状态机描述
4.2.5 I2C接口的动态模拟仿真
4.3 UART接口设计
4.3.1 UART接口工作方式概述
4.3.2 UART接口发送机
4.3.3 UART接口接收机
4.4 SPI接口介绍
4.4.1 SPI接口总线概述
4.4.2 SPI接口工作模式与协议
4.5 三种接口芯片的特点
第五章 音频处理器芯片的数字系统设计
5.1 数字音频处理器简介
5.2 数字音频处理关键技术研究
5.2.1 音频信号数字化过程
5.2.2 音效均衡器的设计
5.2.3 动态范围控制器的设计
5.2.4 去加重模块的设计
5.2.5 直流滤波器的设计
5.2.6 采样率转换技术
5.2.7 sigmadelta调制技术
5.3 系统整体功能仿真
5.3.1 Modelsim与MATLAB联合仿真方法
5.3.2 系统功能仿真
5.4 系统后端设计
5.4.1 逻辑综合
5.4.2 版图设计
5.4.3 功能验证
5.4.4 物理验证
第六章 一款兼容MCS-51指令的8位微控制器设计
6.1 微控制器概述
6.1.1 微控制器的发展历史
6.1.2 微控制器的应用
6.1.3 微控制器的发展趋势
6.2 微控制器的结构及其指令说明
6.2.1 微控制器的构架
6.2.2 微控制器的结构
6.2.3 并行输入/输出端口
6.2.4 存储器系统
6.3 MCS-51指令系统
6.3.1 汇编器
6.3.2 MCS-51指令
6.4 微控制器的模块规划及其设计实现
6.4.1 微控制器模块的规划
6.4.2 微控制器模块的设计
第七章 GPIB控制芯片设计
7.1 GPIB接口系统概述
7.1.1 GPIB接口系统的发展背景及意义
7.1.2 用CPLD实现GPIB控制芯片的意义
7.1.3 GPIB控制芯片设计的总体思路
7.2 GPIB总线技术特点及状态机实现
7.2.1 IEEE-488总线协议介绍
7.2.2 接口功能与设备功能
7.2.3 接口功能的设计
7.2.4 GPIB总线系统中的信息
7.2.5 状态机设计
7.3 GPIB控制芯片内部寄存器的设置
7.3.1 GPIB控制芯片内部寄存器概述
7.3.2 GPIB控制芯片的组织结构与系统级仿真
7.3.3 总体功能仿真与调试
7.3.4 GPIB控制芯片的FPGA原型验证
7.4 GPIB控制芯片的低功耗与可测性设计
7.4.1 数字IC的低功耗设计方法
7.4.2 数字IC的可测性设计
7.5 本系统的后端设计
7.5.1 电路的综合
7.5.2 静态时序分析
7.5.3 自动布局布线
第八章 光传感芯片系统的设计
8.1 光电传感器设计考虑因素
8.2 光电转换
8.2.1 光电转换器件的常用参数
8.2.2 光电二极管
8.3 电信号的放大与处理
8.3.1 A/D转换器原理
8.3.2 A/D转换器主要性能指标
8.3.3 主要A/D转换技术
8.4 光传感芯片系统概述
8.5 光传感芯片系统框图及模块划分
8.6 光传感器模拟部分的设计
8.6.1 I2C接口模块
8.6.2 带隙基准电压源
8.6.3 基准电流
8.6.4 红外LED驱动模块
8.6.5 光电检测模块
8.6.6 模数转换与噪声消除
8.7 光传感芯片数字部分的设计
8.7.1 数字部分功能描述
8.7.2 前端设计
8.8 数字部分的仿真验证
8.8.1 功能仿真
8.8.2 时序仿真
8.8.3 FPGA验证
8.8.4 静态时序分析验证
8.8.5 形式验证
第九章 数字集成电路软件的使用
9.1 仿真软件ModelSim的使用方法
9.2 用QuartusⅡ软件完成FPGA验证方法
9.3 DC综合原理及DC软件使用方法
9.3.1 DC综合原理简介
9.3.2 DC软件使用方法
9.4 静态时序分析与PrimeTime软件使用方法
9.4.1 静态时序分析
9.4.2 用PrimeTime进行静态时序分析
9.5 形式验证
9.6 Encounter布局布线流程
第十章 集成电路设计实例
10.1 TFT-LCD面板驱动芯片相关实例
10.1.1 应用背景
10.1.2 电路优点
10.1.3 电路机构及工作原理
10.2 电子镇流器相关实例
10.2.1 应用背景
10.2.2 电路优点
10.2.3 电路结构及工作原理
10.3 线性充电器相关实例
10.3.1 应用背景
10.3.2 电路优点
10.3.3 电路结构及工作原理
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《模拟电路基础与应用：从理论到实践的深度探索》 内容概要： 本书旨在为读者提供一套全面、深入且实用的模拟电路学习体系。我们跳脱出仅仅罗列器件参数和简单应用公式的表面教学，而是致力于揭示模拟电路设计的核心思想、内在逻辑以及实际工程中的权衡与取舍。全书以扎实的理论基础为根基，辅以大量的经典案例分析与实践指导，引导读者建立起对模拟电路的直观理解和强大的问题解决能力。 第一部分：模拟电路的基石——器件模型与分析方法 本部分将深入剖析构成模拟电路的各个基本有源和无源器件。我们不会仅仅介绍它们的静态特性，更重要的是，我们将详细阐述它们的动态模型，包括各种寄生参数对电路性能的影响。例如，对于晶体管（BJT和MOSFET），我们将详细讲解其在不同工作区域下的等效电路模型，以及如何利用这些模型进行小信号和大信号分析。对于电阻、电容、电感等无源元件，我们将重点关注它们的非理想性，如漏电阻、ESR（等效串联电阻）、Q值等，并探讨这些因素如何影响电路的频率响应和噪声性能。 此外，我们还将系统地介绍各种电路分析方法。从基础的基尔霍夫定律、节点电压法、网孔电流法，到更高级的戴维南等效电路、诺顿等效电路，再到传递函数、频率响应分析（包括伯德图的绘制与解读），我们将一步步引导读者掌握分析复杂模拟电路的工具。特别地，我们会强调不同分析方法在不同场景下的适用性，以及如何根据问题性质选择最有效的分析手段。 第二部分：放大器设计的艺术与科学 放大器是模拟电路的核心组成部分，其设计的好坏直接决定了整个系统的性能。本部分将以多维度视角深入探讨各种放大器拓扑的原理、优缺点以及设计要领。 单级放大器： 我们将从最基础的共发射极、共集电极、共基极（BJT）以及共源极、共漏极、共栅极（MOSFET）放大器开始，深入分析它们的电压增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽以及稳定性。重点会放在如何通过选择合适的偏置电路和反馈结构来优化这些性能参数。例如，我们将详细讲解恒流源偏置、分压偏置的原理及在不同应用场景下的选择，以及如何利用动态负载提升电压增益。 多级放大器： 学习如何将不同的单级放大器组合起来，以实现更高的增益、更好的阻抗匹配或更宽的带宽。我们将详细讲解级联、达灵顿连接、卡斯凯德连接等结构，并分析它们带来的性能提升与潜在问题，如增益累积效应、噪声叠加、稳定性下降等。 反馈放大器： 反馈是提高放大器性能最强大的工具之一。本部分将系统讲解串联电压反馈、并联电压反馈、串联电流反馈、并联电流反馈四种基本反馈组态。我们将深入分析反馈对增益、输入输出阻抗、带宽、失真和噪声的影响。尤其会强调稳定性分析，包括吉尔伯特判据、根轨迹法等，并介绍各种稳定化技术，如补偿电容的使用。 差分放大器： 作为许多现代模拟集成电路的基础单元，差分放大器的原理和应用是必不可少的。我们将详细讲解其共模抑制比（CMRR）的意义和影响因素，以及如何设计高CMRR的差分对。 第三部分：信号调理与处理 本部分聚焦于模拟信号在进入数字域或进行进一步处理之前所进行的各种变换和增强。 滤波器设计： 从低通、高通、带通、带阻滤波器出发，我们将深入讲解巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等经典滤波器类型，并分析它们在通带和阻带特性上的权衡。我们将介绍有源滤波器和无源滤波器的设计方法，包括Sallen-Key结构、MFB（多重反馈）结构等，并给出实际电路设计时的注意事项，如元件容差、Q值控制等。 运算放大器（Op-Amp）的深入应用： 在掌握了基本放大器理论后，我们将重点关注运算放大器这一通用而强大的模拟构建块。除了理想运放模型，我们还将详细探讨实际运放的非理想特性，如输入失调电压、输入偏置电流、有限的开环增益、有限的带宽、输出饱和等，以及它们对电路性能的影响。在此基础上，我们将详细讲解运放在各种信号调理电路中的应用，包括积分器、微分器、精密整流器、对数/反对数放大器、比较器等。 信号源与波形发生器： 本部分将介绍各种模拟信号源的原理，包括正弦波发生器（如RC振荡器、LC振荡器、维恩桥振荡器）、方波发生器（如施密特触发器）、三角波发生器等。我们将分析不同振荡器电路的起振条件、频率稳定性以及实际电路中的非理想性。 第四部分：高性能模拟电路设计的挑战与对策 模拟电路设计往往面临着各种严峻的挑战，本部分将引导读者应对这些挑战，提升设计的鲁棒性和性能。 噪声分析与抑制： 噪声是模拟电路性能的“敌人”。我们将系统地分析各种噪声源（如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）的产生机理，并学习如何通过电路设计来降低噪声。我们将讲解噪声系数（Noise Figure）的概念，以及在不同电路拓扑中如何计算和最小化噪声。 失真分析与补偿： 信号失真会影响信号的保真度。我们将深入分析各种失真类型，如谐波失真（HD）、互调失真（IMD），并探讨其产生的原因，如器件的非线性特性、偏置不当等。我们将介绍多种提高线性度的技术，如采用低失真器件、引入负反馈、差分结构等。 稳定性与寄生效应： 在高频应用中，寄生参数（如引线电感、布局电容）和电路本身的极点、零点会严重影响电路的稳定性。我们将详细讲解频率补偿技术，以及如何通过电路布局和元件选型来减小寄生效应的影响。 电源抑制与地线管理： 电源噪声和地线上的电压跌落会极大地影响模拟电路的性能。本部分将介绍如何设计有效的电源滤波和去耦电路，以及良好的地线布局原则，以提高电路的抗干扰能力。 第五部分：实践指南与工程经验 理论知识最终需要通过实践来检验和巩固。本部分将提供宝贵的工程实践指导。 PCB布局与布线技巧： 模拟电路的PCB布局至关重要，错误的布局可能导致性能急剧下降。我们将详细讲解模拟电路PCB设计中的关键原则，如信号隔离、电源/地线规划、元件布局、信号完整性考虑等。 仿真工具的使用与解读： SPICE等电路仿真工具是现代电子设计不可或缺的助手。我们将指导读者如何有效地使用仿真工具，设置仿真参数，并深入解读仿真结果，包括瞬态分析、交流分析、直流分析、噪声分析等，以及如何通过仿真来验证设计并发现潜在问题。 实际电路调试经验分享： 理论与实践总会有差距。我们将分享一些实际电路调试过程中可能遇到的问题，以及相应的排查方法和解决思路，帮助读者积累宝贵的工程经验。 本书特色： 强调“为什么”： 不仅告知“做什么”，更深入分析“为什么这样做”，帮助读者建立深刻的设计直觉。 理论与实践并重： 既有严谨的理论推导，也有贴合实际的工程案例和设计指导。 由浅入深，循序渐进： 从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的电路设计，适合不同层次的学习者。 侧重分析方法： 教授读者分析和解决问题的通用方法论，而非仅仅死记硬背特定电路。 注重权衡与取舍： 引导读者理解模拟电路设计中的各种权衡（如增益与带宽、噪声与功耗），培养工程思维。 通过本书的学习，读者将能够： 透彻理解各类模拟电路器件的工作原理和非理想特性。 熟练掌握分析和设计各种基本及复杂模拟电路的技巧。 具备设计高性能、高可靠性模拟电路的能力。 深刻理解噪声、失真、稳定性等关键工程问题，并能提出有效的解决方案。 掌握将理论知识应用于实际PCB设计和电路调试的工程实践能力。 本书适合电子工程、通信工程、自动化等相关专业的学生、研究人员以及从事模拟电路设计和开发的工程师阅读。无论您是初学者希望打下坚实基础，还是有经验的设计师希望提升技艺，本书都将是您宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的排版和图示质量，只能用“上个世纪的学术典范”来形容。插图大多是黑白线条图，很多关键的波形图和眼图，如果不是用放大镜仔细辨认，很容易忽略掉那些关键的拐点和失真细节。我本来希望能看到一些高质量的仿真截图，哪怕是ADS或Cadence Spectre的界面模拟，用以直观地展示理论预测与实际结果的吻合度。但这里全是手绘的框图和简化模型，这在理论推导上或许严谨，但在现代工程师的阅读习惯中，显得太过“复古”了。 我尤其对关于高速接口设计的章节感到失望，高速设计最直观的就是眼图的开合度、抖动分布的直方图。这本书里关于“传输线效应”的描述，似乎还在停留在Lumped Element模型的层面，对诸如皮肤效应、介质损耗在GHz频段的影响，只是蜻蜓点水般带过，缺乏深入的频域分析。对于追求极致速度和信号完整性的读者来说，这本书提供的工具箱显得过于基础，它教会了你如何制造一个晶体管，但没告诉你如何用这个晶体管去跑一个10Gbps的SerDes链路。阅读过程中，我经常需要停下来，上网搜索相关的现代仿真案例来“翻译”书中的理论，这极大地影响了阅读的连贯性和效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度简直是令人望而生畏，它更像是一本放在顶级研究机构实验室里的参考手册，而不是放在我们这种应用型公司书架上的工具书。我期待的是能找到一些关于现代ADC/DAC架构的实用对比，比如Sigma-Delta和流水线架构在特定应用场景下的优劣分析，最好能配上一些具体的电路图和参数表格。然而，这本书似乎对这些“应用层面的权衡”兴趣不大。它更热衷于探讨那些支撑整个架构的底层原理，比如时钟抖动如何通过复杂的调制过程在数字域中体现，以及如何设计那些能将非线性误差控制在皮法拉级别的反馈电路。 我尝试着去理解其中关于“自适应偏置电路”的那一章，希望能从中窥见如何提高电路的温度稳定性。结果发现，作者提供的分析路径极其曲折，充满了对非理想效应的精细考量，几乎没有简化模型可言。这表明，如果你已经对电路的每一个细节了如指掌，并且需要将性能推向理论极限，这本书能给你提供理论支持。但如果你的目标是快速搭建一个功能可用的系统原型，这本书的阅读体验是极其挫败的。它要求读者必须拥有深厚的微电子学背景，否则每一次翻页都像是在跨越一道看不见的思维鸿沟，让人感觉自己知识储备的贫瘠。

评分☆☆☆☆☆

如果让我给这本书下一个定义，它应该被归类为“对原理的终极探究”，而非“设计的实用指南”。我希望看到的，是能解决实际工程难题的“诀窍”或“经验之谈”，比如在特定工艺节点下，电迁移的风险如何通过设计规则来规避，或者在低功耗设计中，如何通过动态电压频率调节（DVFS）来优化整体能效。这本书对此类“工程艺术”的描写几乎是缺失的。它给出的都是“应该如何”的完美世界数学解，而不是“在现实世界中我们不得不接受的妥协”的工程实践。 例如，在介绍低压差（LDO）稳压器时，书中详细阐述了反馈环路的相位裕度计算，确保了稳定性。但是，它几乎没有提及如何设计一个能经受住强大电源噪声抑制（PSRR）的输入级，或者如何应对芯片在不同温度下产生的匹配误差。对于一个系统集成工程师来说，LDO的PSRR指标往往比那个复杂的零点补偿更容易影响最终产品性能。这本书似乎默认了读者已经掌握了所有外围模块的知识，只专注于电路核心的理论极限，这使得它在构建一个完整、健壮的“系统级”设计思维方面，留下了巨大的空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者似乎对“抽象”有着一种近乎偏执的热爱，使得实际可操作性大大降低。比如，在讲解特定类型的电荷泵电路时，它花了大量的篇幅去建立一个高度简化的、抽象化的等效电路模型，这个模型在数学上非常优雅，便于证明某些定理。然而，当你试图将这个抽象模型对应到具体的工艺库单元（如某个特定的MOS管尺寸和阈值电压）时，你会发现两者之间存在巨大的鸿沟。书中的例子大多是教科书式的理想化场景，缺乏真实世界中那些烦人的寄生参数、工艺偏差和工艺角（PVT Corner）带来的影响。 我翻阅了关于输出驱动器的章节，期待能看到关于驱动能力与功耗之间权衡的实际案例分析，比如如何通过调整输出级的大小来平衡上升时间和静态功耗。结果发现，分析全部基于理想的欧姆定律和饱和区模型，完全忽略了短沟道效应导致的亚阈值泄漏电流，这在现代纳米级工艺中是不可忽视的功耗来源。因此，这本书更适合作为研究生级别的理论教材，用来训练深厚的数学分析能力，但如果指望它能直接指导你设计出一个能通过量产测试的芯片，那无异于痴人说梦。它提供了坚固的理论基石，但你需要自己去搬运和搭建所有的工程砖块。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是工程领域的黑森林蛋糕，看着厚实，摸着扎实，翻开后发现里面的每一层结构都精妙无比，但说实话，对于我这种刚入门的新手来说，简直是地狱难度。我本来以为会看到一些比较基础的模拟电路设计原理，也许能找到一些关于运放结构或者滤波器设计的入门案例，结果呢？上来就是一堆我根本看不懂的矩阵运算和复杂的半导体物理模型推导。书里对器件的建模分析深入到骨髓里去了，感觉作者是在试图把读者直接培养成能去台积电写工艺参数的超级大牛。 举个例子，关于噪声分析那一章，我记得我花了整整一个周末，对着书里的公式推导愣神。它似乎跳过了“什么是噪声”这种基础问题，直接开始讨论“如何用数学公式精确量化不同噪声源的相互耦合效应”。我需要的可能只是一个简单的例子来告诉我，低通滤波器设计中，热噪声和闪烁噪声的权衡点在哪里，可这本书给我的却是冰冷的、充满希腊字母的宇宙法则。我翻遍了前三章，希望能找到一点点关于PCB布局的实战技巧，比如如何走线才能避免串扰，可书里提的都是在硅片内部如何优化晶体管的栅极长度。这无疑是顶尖的学术研究，但对于一个想快速做出一个消费级产品的工程师来说，阅读体验就像在用显微镜看原子结构，而我只想搭个乐高。