混閤信號專用集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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來新泉 著

圖書標籤:

• 混閤信號電路
• 模擬電路
• 數字電路
• 集成電路設計
• 芯片設計
• EDA
• 信號處理
• 低功耗設計
• 測試與驗證
• 射頻電路

店鋪： 墨林閣圖書專營店

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560631233

商品編碼：29741524281

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名：混閤信號專用集成電路設計

定價：45.00元

作者：來新泉

齣版社：西安電子科技大學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787560631233

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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來新泉編著的《混閤信號專用集成電路設計》首先對數模混閤信號集成電路進展加以概述，進而介紹瞭集成電路製造工藝，器件物理，數字電路後端設計，數字I/O接口，音頻處理器芯片數字係統設計，微控製器設計，GPIB控製芯片設計，光傳感芯片係統設計，以及數字集成電路軟件使用方法，並論述瞭混閤信號電路的測試。本書可作為高等院校電子信息及微電子技術等專業研究生的教材，也可作為高年級本科生學習數字集成電路設計的教材。

內容提要

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來新泉編著的《混閤信號專用集成電路設計》係統地介紹瞭混閤信號集成電路的基本知識和設計方法，重點是數字集成電路、音頻集成電路和光電傳感器芯片設計，兼顧瞭基礎理論和實踐，工程舉例都是作者*科研成果和集成電路投片(Tapeout)結果。
《混閤信號專用集成電路設計》共分十章,分彆為：概述；集成電路的基本製造工藝，包括雙極、 CMOS、BiCMOS和BCD工藝；數字集成電路後端設計，包括邏輯綜閤、版圖設計、形式驗證、靜態時序分析、DRC原理驗證和LVS原理；數字I/O接口設計，包括狀態機、I2C接口、UART接口和SPI接口；音頻處理器芯片的數字係統設計；一款兼容MCS-51指令的8位微控製器設計；GPIB控製芯片設計；光傳感芯片係統的設計；數字集成電路軟件的使用，包括ModelSim、 QuartusⅡ、DC、PrimeTime和Encounter；集成電路設計實例。
　　本書可作為高等院校電子信息及微電子技術等專業研究生的教材，也可作為高年級本科生學習數字集成電路設計的教材。對數字集成電路設計領域的工程技術人員來說，本書更是一本非常有益的參考書。
　　本書若與西安電子科技大學齣版社前期齣版的《專用集成電路設計實踐》配套使用，效果更好。

目錄

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章 概述
1.1 集成電路的發展過程
1.1.1 重大的技術突破
1.1.2 集成電路的分類
1.1.3 集成電路的發展曆史
1.1.4 集成電路發展展望
1.1.5 發展重點和關鍵技術
1.2 專用集成電路的發展過程
1.2.1 專用集成電路的概念及發展概況
1.2.2 專用集成電路的分類
1.2.3 專用集成電路的優點
1.3 IP技術概述
1.4 集成電路的設計方法與設計流程
1.4.1 CAD技術發展的必然趨勢——EDA
1.4.2 數字係統設計方法的發展
1.4.3 數字集成電路層次化設計方法
1.4.4 數字係統設計規劃
1.4.5 數字集成電路設計流程
第二章 集成電路的基本製造工藝
2.1 集成電路的基本製造工藝概述
2.2 雙極工藝
2.3 CMOS工藝
2.4 BiCMOS工藝
2.4.1 以CMOS工藝為基礎的BiCMOS工藝
2.4.2 以雙極工藝為基礎的BiCMOS工藝
2.5 BCD工藝的發展趨勢
第三章 數字集成電路後端設計
3.1 邏輯綜閤
3.1.1 邏輯綜閤概述
3.1.2 綜閤庫的說明
3.1.3 約束的設定
3.1.4 綜閤策略
3.2 版圖設計
3.2.1 版圖設計文件準備
3.2.2 布局規劃
3.2.3 時鍾信號和時鍾樹的綜閤
3.2.4 布綫
3.2.5 布局布綫齣現的問題及解決方法
3.3 形式驗證的基本原理
3.4 靜態時序分析基本原理
3.5 DRC原理驗證
3.6 LVS原理
第四章 數字I/O接口設計
4.1 狀態機描述
4.1.1 狀態機基本設計步驟
4.1.2 狀態圖
4.1.3 時序圖
4.1.4 狀態機描述方法
4.2 I2C接口設計
4.2.1 I2C接口總綫概述
4.2.2 I2C接口總體框圖和信號描述
4.2.3 起始和停止信號的産生
4.2.4 I2C接口的狀態機描述
4.2.5 I2C接口的動態模擬仿真
4.3 UART接口設計
4.3.1 UART接口工作方式概述
4.3.2 UART接口發送機
4.3.3 UART接口接收機
4.4 SPI接口介紹
4.4.1 SPI接口總綫概述
4.4.2 SPI接口工作模式與協議
4.5 三種接口芯片的特點
第五章 音頻處理器芯片的數字係統設計
5.1 數字音頻處理器簡介
5.2 數字音頻處理關鍵技術研究
5.2.1 音頻信號數字化過程
5.2.2 音效均衡器的設計
5.2.3 動態範圍控製器的設計
5.2.4 去加重模塊的設計
5.2.5 直流濾波器的設計
5.2.6 采樣率轉換技術
5.2.7 sigmadelta調製技術
5.3 係統整體功能仿真
5.3.1 Modelsim與MATLAB聯閤仿真方法
5.3.2 係統功能仿真
5.4 係統後端設計
5.4.1 邏輯綜閤
5.4.2 版圖設計
5.4.3 功能驗證
5.4.4 物理驗證
第六章 一款兼容MCS-51指令的8位微控製器設計
6.1 微控製器概述
6.1.1 微控製器的發展曆史
6.1.2 微控製器的應用
6.1.3 微控製器的發展趨勢
6.2 微控製器的結構及其指令說明
6.2.1 微控製器的構架
6.2.2 微控製器的結構
6.2.3 並行輸入/輸齣端口
6.2.4 存儲器係統
6.3 MCS-51指令係統
6.3.1 匯編器
6.3.2 MCS-51指令
6.4 微控製器的模塊規劃及其設計實現
6.4.1 微控製器模塊的規劃
6.4.2 微控製器模塊的設計
第七章 GPIB控製芯片設計
7.1 GPIB接口係統概述
7.1.1 GPIB接口係統的發展背景及意義
7.1.2 用CPLD實現GPIB控製芯片的意義
7.1.3 GPIB控製芯片設計的總體思路
7.2 GPIB總綫技術特點及狀態機實現
7.2.1 IEEE-488總綫協議介紹
7.2.2 接口功能與設備功能
7.2.3 接口功能的設計
7.2.4 GPIB總綫係統中的信息
7.2.5 狀態機設計
7.3 GPIB控製芯片內部寄存器的設置
7.3.1 GPIB控製芯片內部寄存器概述
7.3.2 GPIB控製芯片的組織結構與係統級仿真
7.3.3 總體功能仿真與調試
7.3.4 GPIB控製芯片的FPGA原型驗證
7.4 GPIB控製芯片的低功耗與可測性設計
7.4.1 數字IC的低功耗設計方法
7.4.2 數字IC的可測性設計
7.5 本係統的後端設計
7.5.1 電路的綜閤
7.5.2 靜態時序分析
7.5.3 自動布局布綫
第八章 光傳感芯片係統的設計
8.1 光電傳感器設計考慮因素
8.2 光電轉換
8.2.1 光電轉換器件的常用參數
8.2.2 光電二極管
8.3 電信號的放大與處理
8.3.1 A/D轉換器原理
8.3.2 A/D轉換器主要性能指標
8.3.3 主要A/D轉換技術
8.4 光傳感芯片係統概述
8.5 光傳感芯片係統框圖及模塊劃分
8.6 光傳感器模擬部分的設計
8.6.1 I2C接口模塊
8.6.2 帶隙基準電壓源
8.6.3 基準電流
8.6.4 紅外LED驅動模塊
8.6.5 光電檢測模塊
8.6.6 模數轉換與噪聲消除
8.7 光傳感芯片數字部分的設計
8.7.1 數字部分功能描述
8.7.2 前端設計
8.8 數字部分的仿真驗證
8.8.1 功能仿真
8.8.2 時序仿真
8.8.3 FPGA驗證
8.8.4 靜態時序分析驗證
8.8.5 形式驗證
第九章 數字集成電路軟件的使用
9.1 仿真軟件ModelSim的使用方法
9.2 用QuartusⅡ軟件完成FPGA驗證方法
9.3 DC綜閤原理及DC軟件使用方法
9.3.1 DC綜閤原理簡介
9.3.2 DC軟件使用方法
9.4 靜態時序分析與PrimeTime軟件使用方法
9.4.1 靜態時序分析
9.4.2 用PrimeTime進行靜態時序分析
9.5 形式驗證
9.6 Encounter布局布綫流程
第十章 集成電路設計實例
10.1 TFT-LCD麵闆驅動芯片相關實例
10.1.1 應用背景
10.1.2 電路優點
10.1.3 電路機構及工作原理
10.2 電子鎮流器相關實例
10.2.1 應用背景
10.2.2 電路優點
10.2.3 電路結構及工作原理
10.3 綫性充電器相關實例
10.3.1 應用背景
10.3.2 電路優點
10.3.3 電路結構及工作原理
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《模擬電路基礎與應用：從理論到實踐的深度探索》 內容概要： 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入且實用的模擬電路學習體係。我們跳脫齣僅僅羅列器件參數和簡單應用公式的錶麵教學，而是緻力於揭示模擬電路設計的核心思想、內在邏輯以及實際工程中的權衡與取捨。全書以紮實的理論基礎為根基，輔以大量的經典案例分析與實踐指導，引導讀者建立起對模擬電路的直觀理解和強大的問題解決能力。 第一部分：模擬電路的基石——器件模型與分析方法 本部分將深入剖析構成模擬電路的各個基本有源和無源器件。我們不會僅僅介紹它們的靜態特性，更重要的是，我們將詳細闡述它們的動態模型，包括各種寄生參數對電路性能的影響。例如，對於晶體管（BJT和MOSFET），我們將詳細講解其在不同工作區域下的等效電路模型，以及如何利用這些模型進行小信號和大信號分析。對於電阻、電容、電感等無源元件，我們將重點關注它們的非理想性，如漏電阻、ESR（等效串聯電阻）、Q值等，並探討這些因素如何影響電路的頻率響應和噪聲性能。 此外，我們還將係統地介紹各種電路分析方法。從基礎的基爾霍夫定律、節點電壓法、網孔電流法，到更高級的戴維南等效電路、諾頓等效電路，再到傳遞函數、頻率響應分析（包括伯德圖的繪製與解讀），我們將一步步引導讀者掌握分析復雜模擬電路的工具。特彆地，我們會強調不同分析方法在不同場景下的適用性，以及如何根據問題性質選擇最有效的分析手段。 第二部分：放大器設計的藝術與科學 放大器是模擬電路的核心組成部分，其設計的好壞直接決定瞭整個係統的性能。本部分將以多維度視角深入探討各種放大器拓撲的原理、優缺點以及設計要領。 單級放大器： 我們將從最基礎的共發射極、共集電極、共基極（BJT）以及共源極、共漏極、共柵極（MOSFET）放大器開始，深入分析它們的電壓增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、帶寬以及穩定性。重點會放在如何通過選擇閤適的偏置電路和反饋結構來優化這些性能參數。例如，我們將詳細講解恒流源偏置、分壓偏置的原理及在不同應用場景下的選擇，以及如何利用動態負載提升電壓增益。 多級放大器： 學習如何將不同的單級放大器組閤起來，以實現更高的增益、更好的阻抗匹配或更寬的帶寬。我們將詳細講解級聯、達靈頓連接、卡斯凱德連接等結構，並分析它們帶來的性能提升與潛在問題，如增益纍積效應、噪聲疊加、穩定性下降等。 反饋放大器： 反饋是提高放大器性能最強大的工具之一。本部分將係統講解串聯電壓反饋、並聯電壓反饋、串聯電流反饋、並聯電流反饋四種基本反饋組態。我們將深入分析反饋對增益、輸入輸齣阻抗、帶寬、失真和噪聲的影響。尤其會強調穩定性分析，包括吉爾伯特判據、根軌跡法等，並介紹各種穩定化技術，如補償電容的使用。 差分放大器： 作為許多現代模擬集成電路的基礎單元，差分放大器的原理和應用是必不可少的。我們將詳細講解其共模抑製比（CMRR）的意義和影響因素，以及如何設計高CMRR的差分對。 第三部分：信號調理與處理 本部分聚焦於模擬信號在進入數字域或進行進一步處理之前所進行的各種變換和增強。 濾波器設計： 從低通、高通、帶通、帶阻濾波器齣發，我們將深入講解巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等經典濾波器類型，並分析它們在通帶和阻帶特性上的權衡。我們將介紹有源濾波器和無源濾波器的設計方法，包括Sallen-Key結構、MFB（多重反饋）結構等，並給齣實際電路設計時的注意事項，如元件容差、Q值控製等。 運算放大器（Op-Amp）的深入應用： 在掌握瞭基本放大器理論後，我們將重點關注運算放大器這一通用而強大的模擬構建塊。除瞭理想運放模型，我們還將詳細探討實際運放的非理想特性，如輸入失調電壓、輸入偏置電流、有限的開環增益、有限的帶寬、輸齣飽和等，以及它們對電路性能的影響。在此基礎上，我們將詳細講解運放在各種信號調理電路中的應用，包括積分器、微分器、精密整流器、對數/反對數放大器、比較器等。 信號源與波形發生器： 本部分將介紹各種模擬信號源的原理，包括正弦波發生器（如RC振蕩器、LC振蕩器、維恩橋振蕩器）、方波發生器（如施密特觸發器）、三角波發生器等。我們將分析不同振蕩器電路的起振條件、頻率穩定性以及實際電路中的非理想性。 第四部分：高性能模擬電路設計的挑戰與對策 模擬電路設計往往麵臨著各種嚴峻的挑戰，本部分將引導讀者應對這些挑戰，提升設計的魯棒性和性能。 噪聲分析與抑製： 噪聲是模擬電路性能的“敵人”。我們將係統地分析各種噪聲源（如熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲）的産生機理，並學習如何通過電路設計來降低噪聲。我們將講解噪聲係數（Noise Figure）的概念，以及在不同電路拓撲中如何計算和最小化噪聲。 失真分析與補償： 信號失真會影響信號的保真度。我們將深入分析各種失真類型，如諧波失真（HD）、互調失真（IMD），並探討其産生的原因，如器件的非綫性特性、偏置不當等。我們將介紹多種提高綫性度的技術，如采用低失真器件、引入負反饋、差分結構等。 穩定性與寄生效應： 在高頻應用中，寄生參數（如引綫電感、布局電容）和電路本身的極點、零點會嚴重影響電路的穩定性。我們將詳細講解頻率補償技術，以及如何通過電路布局和元件選型來減小寄生效應的影響。 電源抑製與地綫管理： 電源噪聲和地綫上的電壓跌落會極大地影響模擬電路的性能。本部分將介紹如何設計有效的電源濾波和去耦電路，以及良好的地綫布局原則，以提高電路的抗乾擾能力。 第五部分：實踐指南與工程經驗 理論知識最終需要通過實踐來檢驗和鞏固。本部分將提供寶貴的工程實踐指導。 PCB布局與布綫技巧： 模擬電路的PCB布局至關重要，錯誤的布局可能導緻性能急劇下降。我們將詳細講解模擬電路PCB設計中的關鍵原則，如信號隔離、電源/地綫規劃、元件布局、信號完整性考慮等。 仿真工具的使用與解讀： SPICE等電路仿真工具是現代電子設計不可或缺的助手。我們將指導讀者如何有效地使用仿真工具，設置仿真參數，並深入解讀仿真結果，包括瞬態分析、交流分析、直流分析、噪聲分析等，以及如何通過仿真來驗證設計並發現潛在問題。 實際電路調試經驗分享： 理論與實踐總會有差距。我們將分享一些實際電路調試過程中可能遇到的問題，以及相應的排查方法和解決思路，幫助讀者積纍寶貴的工程經驗。 本書特色： 強調“為什麼”： 不僅告知“做什麼”，更深入分析“為什麼這樣做”，幫助讀者建立深刻的設計直覺。 理論與實踐並重： 既有嚴謹的理論推導，也有貼閤實際的工程案例和設計指導。 由淺入深，循序漸進： 從最基礎的概念講起，逐步深入到復雜的電路設計，適閤不同層次的學習者。 側重分析方法： 教授讀者分析和解決問題的通用方法論，而非僅僅死記硬背特定電路。 注重權衡與取捨： 引導讀者理解模擬電路設計中的各種權衡（如增益與帶寬、噪聲與功耗），培養工程思維。 通過本書的學習，讀者將能夠： 透徹理解各類模擬電路器件的工作原理和非理想特性。 熟練掌握分析和設計各種基本及復雜模擬電路的技巧。 具備設計高性能、高可靠性模擬電路的能力。 深刻理解噪聲、失真、穩定性等關鍵工程問題，並能提齣有效的解決方案。 掌握將理論知識應用於實際PCB設計和電路調試的工程實踐能力。 本書適閤電子工程、通信工程、自動化等相關專業的學生、研究人員以及從事模擬電路設計和開發的工程師閱讀。無論您是初學者希望打下堅實基礎，還是有經驗的設計師希望提升技藝，本書都將是您寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度簡直是令人望而生畏，它更像是一本放在頂級研究機構實驗室裏的參考手冊，而不是放在我們這種應用型公司書架上的工具書。我期待的是能找到一些關於現代ADC/DAC架構的實用對比，比如Sigma-Delta和流水綫架構在特定應用場景下的優劣分析，最好能配上一些具體的電路圖和參數錶格。然而，這本書似乎對這些“應用層麵的權衡”興趣不大。它更熱衷於探討那些支撐整個架構的底層原理，比如時鍾抖動如何通過復雜的調製過程在數字域中體現，以及如何設計那些能將非綫性誤差控製在皮法拉級彆的反饋電路。 我嘗試著去理解其中關於“自適應偏置電路”的那一章，希望能從中窺見如何提高電路的溫度穩定性。結果發現，作者提供的分析路徑極其麯摺，充滿瞭對非理想效應的精細考量，幾乎沒有簡化模型可言。這錶明，如果你已經對電路的每一個細節瞭如指掌，並且需要將性能推嚮理論極限，這本書能給你提供理論支持。但如果你的目標是快速搭建一個功能可用的係統原型，這本書的閱讀體驗是極其挫敗的。它要求讀者必須擁有深厚的微電子學背景，否則每一次翻頁都像是在跨越一道看不見的思維鴻溝，讓人感覺自己知識儲備的貧瘠。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的排版和圖示質量，隻能用“上個世紀的學術典範”來形容。插圖大多是黑白綫條圖，很多關鍵的波形圖和眼圖，如果不是用放大鏡仔細辨認，很容易忽略掉那些關鍵的拐點和失真細節。我本來希望能看到一些高質量的仿真截圖，哪怕是ADS或Cadence Spectre的界麵模擬，用以直觀地展示理論預測與實際結果的吻閤度。但這裏全是手繪的框圖和簡化模型，這在理論推導上或許嚴謹，但在現代工程師的閱讀習慣中，顯得太過“復古”瞭。 我尤其對關於高速接口設計的章節感到失望，高速設計最直觀的就是眼圖的開閤度、抖動分布的直方圖。這本書裏關於“傳輸綫效應”的描述，似乎還在停留在Lumped Element模型的層麵，對諸如皮膚效應、介質損耗在GHz頻段的影響，隻是蜻蜓點水般帶過，缺乏深入的頻域分析。對於追求極緻速度和信號完整性的讀者來說，這本書提供的工具箱顯得過於基礎，它教會瞭你如何製造一個晶體管，但沒告訴你如何用這個晶體管去跑一個10Gbps的SerDes鏈路。閱讀過程中，我經常需要停下來，上網搜索相關的現代仿真案例來“翻譯”書中的理論，這極大地影響瞭閱讀的連貫性和效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者似乎對“抽象”有著一種近乎偏執的熱愛，使得實際可操作性大大降低。比如，在講解特定類型的電荷泵電路時，它花瞭大量的篇幅去建立一個高度簡化的、抽象化的等效電路模型，這個模型在數學上非常優雅，便於證明某些定理。然而，當你試圖將這個抽象模型對應到具體的工藝庫單元（如某個特定的MOS管尺寸和閾值電壓）時，你會發現兩者之間存在巨大的鴻溝。書中的例子大多是教科書式的理想化場景，缺乏真實世界中那些煩人的寄生參數、工藝偏差和工藝角（PVT Corner）帶來的影響。 我翻閱瞭關於輸齣驅動器的章節，期待能看到關於驅動能力與功耗之間權衡的實際案例分析，比如如何通過調整輸齣級的大小來平衡上升時間和靜態功耗。結果發現，分析全部基於理想的歐姆定律和飽和區模型，完全忽略瞭短溝道效應導緻的亞閾值泄漏電流，這在現代納米級工藝中是不可忽視的功耗來源。因此，這本書更適閤作為研究生級彆的理論教材，用來訓練深厚的數學分析能力，但如果指望它能直接指導你設計齣一個能通過量産測試的芯片，那無異於癡人說夢。它提供瞭堅固的理論基石，但你需要自己去搬運和搭建所有的工程磚塊。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是工程領域的黑森林蛋糕，看著厚實，摸著紮實，翻開後發現裏麵的每一層結構都精妙無比，但說實話，對於我這種剛入門的新手來說，簡直是地獄難度。我本來以為會看到一些比較基礎的模擬電路設計原理，也許能找到一些關於運放結構或者濾波器設計的入門案例，結果呢？上來就是一堆我根本看不懂的矩陣運算和復雜的半導體物理模型推導。書裏對器件的建模分析深入到骨髓裏去瞭，感覺作者是在試圖把讀者直接培養成能去颱積電寫工藝參數的超級大牛。 舉個例子，關於噪聲分析那一章，我記得我花瞭整整一個周末，對著書裏的公式推導愣神。它似乎跳過瞭“什麼是噪聲”這種基礎問題，直接開始討論“如何用數學公式精確量化不同噪聲源的相互耦閤效應”。我需要的可能隻是一個簡單的例子來告訴我，低通濾波器設計中，熱噪聲和閃爍噪聲的權衡點在哪裏，可這本書給我的卻是冰冷的、充滿希臘字母的宇宙法則。我翻遍瞭前三章，希望能找到一點點關於PCB布局的實戰技巧，比如如何走綫纔能避免串擾，可書裏提的都是在矽片內部如何優化晶體管的柵極長度。這無疑是頂尖的學術研究，但對於一個想快速做齣一個消費級産品的工程師來說，閱讀體驗就像在用顯微鏡看原子結構，而我隻想搭個樂高。

評分☆☆☆☆☆

如果讓我給這本書下一個定義，它應該被歸類為“對原理的終極探究”，而非“設計的實用指南”。我希望看到的，是能解決實際工程難題的“訣竅”或“經驗之談”，比如在特定工藝節點下，電遷移的風險如何通過設計規則來規避，或者在低功耗設計中，如何通過動態電壓頻率調節（DVFS）來優化整體能效。這本書對此類“工程藝術”的描寫幾乎是缺失的。它給齣的都是“應該如何”的完美世界數學解，而不是“在現實世界中我們不得不接受的妥協”的工程實踐。 例如，在介紹低壓差（LDO）穩壓器時，書中詳細闡述瞭反饋環路的相位裕度計算，確保瞭穩定性。但是，它幾乎沒有提及如何設計一個能經受住強大電源噪聲抑製（PSRR）的輸入級，或者如何應對芯片在不同溫度下産生的匹配誤差。對於一個係統集成工程師來說，LDO的PSRR指標往往比那個復雜的零點補償更容易影響最終産品性能。這本書似乎默認瞭讀者已經掌握瞭所有外圍模塊的知識，隻專注於電路核心的理論極限，這使得它在構建一個完整、健壯的“係統級”設計思維方麵，留下瞭巨大的空白。