高頻CMOS模擬集成電路基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Duran Leblebici 著

圖書標籤:

• CMOS模擬電路
• 模擬集成電路
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• 集成電路設計
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• 模擬電路設計

店鋪： 欣欣佳和圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030315199

商品編碼：29250622205

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：高頻CMOS模擬集成電路基礎

定價：60.00元

作者：Duran Leblebici

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787030315199

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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萊布萊比吉編著的《高頻CMOS模擬集成電路基礎（影印版）》是“國外電子信息精品著作”係列之一，係統地介紹瞭高頻集成電路體係的構建與運行，重點講解瞭晶體管級電路的工作體係，設備性能影響及伴隨響應，以及時域和頻域上的輸入輸齣特性。

內容提要

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萊布萊比吉編著的《高頻CMOS模擬集成電路基礎（影印版）》以設計為核心理念從基礎模擬電路講述到射頻集成電路的研發。係統地介紹瞭高頻集成電路體係的構建與運行，重點講解瞭晶體管級電路的工作體係，設備性能影響及伴隨響應，以及時域和頻域上的輸入輸齣特性。
《高頻CMOS模擬集成電路基礎（影印版）》適閤電子信息專業的高年級本科生及研究生作為RFCMOS電路設計相關課程的教材使用，也適閤模擬電路及射頻電路工程師作為參考使用。

目錄

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Preface1 Components of analog CMOS ICs 1.1 MOS transistors 1.1.1 Current-voltage relations of MOS transistors 1.1.1.1 The basic current-voltage relations without velocitysaturation 1.1.1.2 Current-voltage relations under velocity saturation 1.1.1.3 The sub-threshold regime 1.1.2 Determination of model parameters and related secondaryeffects 1.1.2.1 Mobility 1.1.2.2 Gate capacitance 1.1.2.3 Threshold voltage 1.1.2.4 Channel length modulation factor 1.1.2.5 Gate length （L） and gate width （W） 1.1.3 Parasitics of MOS transistors 1.1.3.1 Parasitic capacitances 1.1.3.2 The high-frequency figure of merit 1.1.3.3 The parasitic resistances 1.2 Passive on-chip ponents 1.2.1 On-chip resistors 1.2.2 On-chip capacitors 1.2.2.1 Passive on-chip capacitors 1.2.2.2 Varactors 1.2.3 On-chip inductors2 Basic MOS amplifiers: DC and low-frequency behavior 2.1 Common source （grounded source） amplifier 2.1.1 Biasing 2.1.2 The small-signal equivalent circuit 2.2 Active transistor loaded MOS amplifier（CMOS inverter asanalog amplifier） 2.3 Common-gate （grounded-gate） amplifier 2.4 Common-drain amplifier （source follower） 2.5 The long tailed pair 2.5.1 The large signal behavior of the long tailed pair 2.5.2 Common-mode feedback3 High-frequency behavior of basic amplifiers 3.1 High-frequency behavior of a mon-source amplifier 3.1.1 The R-C load case 3.2 The source follower amplifier at radio frequencies 3.3 The mon-gate amplifier at high frequencies 3.4 The cascode amplifier 3.5 The CMOS inverter as a transimpedance amplifier 3.6 MOS transistor with source degeneration at high frequencies 3.7 High-frequency behavior of differential amplifiers 3.7.1 The R-C loaded long tailed pair 3.7.2 The fully differential, current-mirror loaded amplifier 3.7.3 Frequency response of a single-ended output long tailedpair 3.7.4 On the input and output admittances of the long tailedpair 3.8 Gain enhancement techniques for high-frequency amplifiers 3.8.1 Additive approach: distributed amplifiers 3.8.2 Cascading strategies for basic gain stages 3.8.3 An example: the Cherry-Hooper amplifier4 Frequency-selective RF circuits 4.1 Resonance circuits 4.1.1 The parallel resonance circuit 4.1.1.1 The quality factor of a resonance circuit 4.1.1.2 The quality factor from a different point of view 4.1.1.3 The Q enhancement 4.1.1.4 Bandwidth of a parallel resonance circuit 4.1.1.5 Currents of L and C branches of a parallel resonancecircuit 4.1.2 The series resonance circuit 4.1.2.1 Component voltages in a series resonance circuit 4.2 Tuned amplifiers 4.2.1 The mon-sot/rce tuned amplifier 4.2.2 Thi tuned cascode amplifier 4.3 Cascaded tuned stages and the staggered tuning 4.4 Amplifiers loaded with coupled resonance circuits 4.4.1 Magic coupling 4.4.2 Capacitive coupling 4.5 The gyrator: a valuable tool to realize high-value on-chipinductances 4.5.1 Parasitics of a non-ideal gyrator 4.5.2 Dynamic range of a gyrat0r-based inductor 4.6 The low-noise amplifier （LNA） 4.6.1 Input impedance matching 4.6.2 Basic circuits suitable for LNAs 4.6.3 Noise in amplifiers 4.6.3.1 Thermal noise of a resistor 4.6.3.2 Thermal noise of a MOS transistor 4.6.4 Noise in LNAs 4.6.5 The differential LNA5 L-C oscillators 5.1 The negative resistance approach to L-C oscillators 5.2 The feedback approach to L-C oscillators 5.3 Frequency stability of L-C oscillators 5.3.1 Crystal oscillators 5.3.2 The phase-lock technique 5.3.3 Phase noise in oscillators6 Analog-digital interface and system-level design considerations 6.1 General observations 6.2 Discrete-time sampling 6.3 Influence of sampling clock jitter 6.4 Quantization noise 6.5 Converter specifications 6.5.1 Static specifications 6.5.2 Frequency-domain dynamic specifications 6.6 Additional observations on noise in high-frequency ICsAppendix A Mobility degradation due to the transversal fieldAppendix B Characteristic curves and parameters of AMS 0.35 micronNMOS and PMOS transistorsAppendix C BSIM3-v3 parameters of AMS 0.35 micron NMOS and PMOStransistorsAppendix D Current sources and current mirrors D.1 DC current sources D.2 Frequency characteristics of basic current mirrors D.2.1 Frequency characteristics for normal saturation D.2.2 Frequency characteristics under velocity saturationReferencesIndex

作者介紹

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文摘

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序言

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高頻CMOS模擬集成電路設計要點解析 概述 隨著通信係統嚮更高頻率、更高集成度和更低功耗發展，高頻CMOS模擬集成電路的設計麵臨著前所未有的挑戰和機遇。傳統的模擬電路設計方法在微觀尺度和高速效應下逐漸暴露齣局限性，迫切需要新的理論框架和設計技術來應對。本書旨在深入探討高頻CMOS模擬集成電路設計中的核心問題，從器件模型、電路拓撲、噪聲分析、失真抑製到係統級集成等多個維度，為讀者提供一套係統、深入的設計思路和實踐指導。本書內容側重於CMOS技術的特性在射頻和微波頻段的體現，以及如何通過電路設計來剋服這些限製，實現高性能的模擬功能。 第一章：CMOS器件在高頻下的行為特性 本章將聚焦於CMOS晶體管在高頻下的非理想效應，這是進行高頻電路設計的基礎。我們將深入剖析MOSFET的寄生效應，包括柵極-源極電容 ($C_{gs}$)、柵極-漏極電容 ($C_{gd}$)、漏極-襯底電容 ($C_{db}$)、源極-襯底電容 ($C_{sb}$) 等，並探討它們對電路性能的影響。特彆地，將詳細分析這些電容在高頻下的頻率依賴性和等效電路模型。 此外，載流子傳輸延遲效應，如溝道長度調製效應、短溝道效應、以及載流子漂移和擴散等在高頻下的錶現也將被深入討論。這些效應直接影響器件的跨導 ($g_m$) 和輸齣電阻 ($r_o$) 的頻率響應，是理解高頻器件行為的關鍵。本書將介紹如何利用SPICE等仿真工具對這些寄生效應進行精確建模，並在設計中加以考慮。 第二章：高頻CMOS低噪聲放大器（LNA）設計 低噪聲放大器是射頻前端的核心組成部分，其噪聲係數直接決定瞭整個接收機的靈敏度。本章將係統介紹高頻CMOS LNA的設計原則和常用電路拓撲。 噪聲模型與分析： 詳細闡述CMOS器件的各種噪聲源，包括熱噪聲、閃爍噪聲（1/f噪聲）以及散粒噪聲。我們將推導LNA的噪聲係數（NF）和輸入參考噪聲密度，並分析不同電路結構對噪聲性能的影響。 匹配網絡設計： 輸入匹配網絡的設計對於最大化功率傳輸和最小化噪聲至關重要。我們將深入探討阻抗匹配的原理，包括使用L、C網絡，以及更復雜的匹配網絡設計技術。特彆會關注在高頻下，寄生電感和電容對匹配精度的影響。 常用LNA拓撲： 詳細分析共源放大器、共柵放大器、Cascode LNA、以及具有源極退化（Degenerate）的LNA等經典拓撲。對於每種拓撲，將分析其噪聲性能、增益、綫性和輸入阻抗特性，以及在高頻下的優劣勢。 噪聲係數優化策略： 介紹如何通過調整器件尺寸、偏置電流、以及選擇閤適的匹配網絡來實現最低的噪聲係數。本書將提供具體的設計案例和優化流程。 第三章：高頻CMOS功率放大器（PA）設計 功率放大器是射頻發射端的關鍵組件，其效率、輸齣功率和綫性度是設計中的主要考量。本章將重點介紹高頻CMOS PA的設計方法。 功率傳輸和效率： 深入分析不同PA類彆的原理，如AB類、B類、E類和F類PA，並比較它們在效率、輸齣功率和綫性度方麵的權衡。我們將探討綫性度和效率之間的基本矛盾，以及如何通過設計技術來緩解。 輸齣匹配與負載綫： 介紹輸齣匹配網絡的設計，以實現最大輸齣功率和最佳效率。我們將分析負載綫理論在PA設計中的應用，並討論如何通過選擇閤適的負載阻抗來優化性能。 失真分析與綫性化技術： 詳細研究高次諧波和互調失真（IMD）在高頻PA中的産生機製，以及它們對信號質量的影響。我們將介紹各種綫性化技術，如預失真（Pre-distortion）、反饋綫性化和後失真（Post-distortion）等，並分析其在高頻CMOS PA中的實現和效果。 CMOS PA的功耗管理： 探討在高頻下，CMOS PA的功耗特性，並介紹降低功耗的設計策略，如高效的偏置電路和動態功耗管理技術。 第四章：高頻CMOS混頻器設計 混頻器是實現頻率變換的關鍵電路，廣泛應用於收發信機中。本章將聚焦於高頻CMOS混頻器的設計。 混頻器工作原理與分類： 介紹不同類型的混頻器，包括二極管混頻器、MOSFET混頻器（如Gilbert混頻器、單平衡混頻器、差分混頻器等），並分析它們的優缺點。 互調失真和鏡像抑製： 詳細討論混頻器産生的三階互調失真（3rd-order IMD）和鏡像信號抑製（Image Rejection）問題。我們將推導相關的性能指標，並介紹如何通過電路設計來抑製這些非理想效應，例如采用差分結構和本地振蕩器（LO）驅動優化。 LO驅動和泄漏： 分析本地振蕩器（LO）信號的驅動強度對混頻器性能的影響，以及LO泄漏如何影響接收機的前端。我們將介紹LO驅動優化和LO泄漏抑製的技術。 DC偏移和IP3： 討論DC偏移的産生原因以及如何消除。同時，深入分析混頻器的IP3（三階交調失真截點），並提供提高IP3性能的設計方法。 第五章：高頻CMOS振蕩器和鎖相環（PLL）設計 振蕩器是産生高頻信號的源泉，而鎖相環（PLL）是實現頻率閤成和精確時鍾控製的核心模塊。本章將深入探討高頻CMOS振蕩器和PLL的設計。 LC振蕩器和環形振蕩器： 詳細分析基於電感-電容（LC）諧振和基於延遲單元的環形振蕩器的設計原理。我們將重點關注LC振蕩器中的Q值、損耗以及環形振蕩器中的相位噪聲特性。 相位噪聲分析與抑製： 深入研究振蕩器的相位噪聲産生機製，包括器件噪聲、電源噪聲和耦閤噪聲。我們將介紹霍爾茲-戴維斯（Holtz-Davies）模型等相位噪聲模型，並提齣降低相位噪聲的設計策略，例如通過優化耦閤電容、選擇閤適的諧振迴路和采用低噪聲偏置電路。 鎖相環（PLL）架構： 介紹壓控振蕩器（VCO）、鑒相器（PD）、電荷泵（CP）和低通濾波器（LPF）等PLL組成部分的原理和設計要點。 PLL的穩定性與瞬態響應： 分析PLL的穩定性條件（如環路增益、阻尼因子）以及瞬態響應特性（如鎖定時間和抖動）。我們將討論如何設計閤適的環路濾波器以實現優異的性能。 CMOS PLL在集成電路中的應用： 探討CMOS PLL在時鍾發生、頻率閤成、數據恢復等方麵的應用，並提供具體的集成設計案例。 第六章：高頻CMOS電路的布局布綫考慮 在高頻電路設計中，布局布綫（Layout and Routing）的質量直接影響電路的性能。本章將強調高頻CMOS電路布局布綫的特殊性。 寄生參數的提取與控製： 詳細分析信號綫、電源綫、地綫等産生的寄生電感和電容，以及它們對信號完整性、阻抗匹配和串擾的影響。我們將介紹差分走綫、短而寬的走綫、以及適當的接地技術等。 信號完整性（SI）與電源完整性（PI）： 深入探討信號完整性問題，如反射、振鈴和串擾，以及電源完整性問題，如電壓跌落（IR Drop）和電源噪聲。我們將介紹常用的SI/PI仿真工具和優化方法。 接地和屏蔽技術： 強調在高頻下，良好的接地和屏蔽是減少噪聲耦閤和乾擾的關鍵。將介紹多種接地和屏蔽策略，如單點接地、多點接地、以及使用金屬層進行屏蔽。 版圖約束和設計規則： 討論在高頻設計中需要遵守的特殊版圖約束，例如器件的相對位置、走綫的長度和間距等。 第七章：CMOS工藝在射頻和微波領域的挑戰與機遇 本章將探討CMOS工藝在高頻應用中的局限性和不斷發展的趨勢。 CMOS器件的固有局限性： 分析CMOS工藝在高頻下存在的不足，如較低的截止頻率 ($f_T$) 和最大振蕩頻率 ($f_{max}$)，以及較高的電阻損耗。 先進CMOS工藝的進展： 介紹當前先進CMOS工藝（如FinFET, FD-SOI）在提升高頻性能方麵的改進，以及這些工藝如何支持更高頻率的應用。 材料和封裝技術的配閤： 討論在設計高頻CMOS集成電路時，如何選擇閤適的材料（如低介電常數襯底）和封裝技術來協同優化性能。 CMOS與其他工藝的比較： 將CMOS工藝在高頻領域的性能與其他射頻工藝（如SiGe, GaAs）進行比較，分析各自的優勢和劣勢，以及在不同應用場景下的選擇。 第八章：係統級高頻CMOS集成電路設計 本章將從係統級角度齣發，探討如何將各個功能模塊有效地集成到單個CMOS芯片上。 模塊間隔離與耦閤： 分析不同功能模塊（如LNA、PA、混頻器、PLL）之間存在的相互乾擾和耦閤問題，並提齣有效的隔離和耦閤抑製技術。 電源管理和時鍾分配： 強調在高頻係統設計中，精細的電源分配網絡（PDN）和低抖動時鍾分配網絡（CDN）的重要性。 射頻前端與基帶接口： 討論RF前端與數字基帶部分之間的接口設計，包括ADC/DAC的選擇和匹配，以及如何減小數字噪聲對模擬信號的影響。 測試和驗證策略： 介紹高頻CMOS集成電路在設計和生産過程中的測試和驗證方法，以及可能遇到的挑戰。 結論 本書旨在提供一個全麵、深入、實用的高頻CMOS模擬集成電路設計指南。通過對CMOS器件在高頻下的行為、關鍵功能模塊的設計原理、以及版圖和係統級集成等方麵的詳細闡述，讀者將能夠掌握高頻CMOS電路設計的核心技術，並為設計高性能、低功耗的射頻和微波集成電路奠定堅實的基礎。本書適閤於高等院校相關專業的研究生、博士生，以及在射頻和模擬集成電路設計領域工作的工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常閤理，循序漸進，對於我這樣從零開始學習高頻CMOS模擬集成電路的讀者來說，簡直是福音。它從最基本的CMOS器件在高頻下的行為入手，逐步深入到更復雜的電路模塊和係統設計。我特彆欣賞書中對“頻率響應”的講解，它不僅僅是描述瞭幅度-頻率麯綫和相頻麯綫，更是深入分析瞭導緻頻率響應衰減的各種物理因素，比如載流子傳輸延遲、米勒效應等。書中對於“帶寬”的提升策略，比如使用源跟隨器、多級放大等，都進行瞭詳細的推導和實例演示，讓我對如何設計寬帶高頻電路有瞭更清晰的認識。另外，關於“非綫性”的討論也非常到位。在高頻電路中，非綫性效應往往比在低頻電路中更為顯著，它會導緻信號失真、産生諧波和互調失真。書中詳細分析瞭CMOS器件的各種非綫性機製，並提供瞭抑製這些非綫性效應的設計方法，比如使用差分結構、優化偏置點等。這本書讓我深刻體會到，在高頻模擬電路設計中，每一個細節都可能對最終的性能産生重大影響。

評分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，正在進行射頻前端的設計研究，這本書真的是幫瞭我大忙。它對高頻CMOS器件模型的精確度和在高頻下的非理想效應有著非常詳盡的闡述。我之前一直睏惑於為什麼CMOS器件的S參數在高頻下會發生如此大的變化，這本書通過對寄生電容、電感和溝道長度調製效應的深入分析，讓我徹底理解瞭其背後的物理機製。書中關於“噪聲”的章節，講解得尤其精彩。它不僅僅停留在理論公式層麵，更是詳細地分析瞭各種噪聲源（熱噪聲、閃爍噪聲、散粒噪聲）在高頻電路中的影響，以及如何通過優化電路設計來抑製這些噪聲。例如，關於低噪聲放大器（LNA）的設計，書中提供瞭幾種經典的拓撲結構，並對其在高頻下的性能進行瞭詳細的比較和分析。我還學到瞭很多關於“匹配網絡”的設計技巧，比如使用集總參數和分布參數元件來構建匹配電路，以及如何利用ADS等仿真工具來進行優化。這本書的內容覆蓋瞭從器件模型到係統級的諸多重要方麵，為我進行高頻CMOS模擬集成電路的設計提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

這本《高頻CMOS模擬集成電路基礎》簡直是打開瞭新世界的大門！我一直對模擬電路頗感興趣，但高頻部分總是讓我望而卻步。它就像一本精心繪製的地圖，將原本模糊不清的高頻世界一點點清晰化。書中對於CMOS器件在高頻下的各種特性，比如寄生參數、噪聲模型、以及不同工作模式下的行為，都有非常深入淺齣的講解。我尤其喜歡它在講解原理的同時，穿插瞭大量的實例分析。比如，在講到差分放大器在高頻下的增益衰減時，它不僅僅給齣公式，還詳細分析瞭是哪些寄生電容和電感在“搗鬼”，並提供瞭優化設計的思路。讀完關於噪聲的部分，我纔真正理解瞭為什麼在設計高頻接收機時，低噪聲放大器的重要性不僅僅在於放大信號，更在於避免自身引入過多的噪聲，影響後續的處理。書中對各種匹配技術的講解，從阻抗匹配到功率匹配，再到噪聲匹配，都有詳細的理論推導和實際應用分析，讓我茅塞頓開。特彆是關於史密斯圓圖的應用，書中通過一係列例題，讓我能夠熟練地運用它來解決實際的阻抗匹配問題。感覺這本書像是為我量身定做的，讓我能從“看不懂”到“看明白”，甚至“能應用”。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，《高頻CMOS模擬集成電路基礎》是一本非常實用的參考書，它對於理解高頻CMOS電路的設計原理和技術細節有著極大的幫助。我尤其喜歡書中關於“寄生參數”的處理方法，在高頻電路中，這些看似微小的寄生效應往往會成為限製性能的關鍵因素。書中詳細闡述瞭如何在高頻器件模型中考慮這些寄生參數，以及如何通過電路設計來減小它們的影響。例如，關於“電感”在高頻電路中的作用，書中不僅僅將其視為連接綫，更分析瞭其在高頻下可能引起的諧振和阻抗匹配問題，並提供瞭相應的解決方案。我還對書中關於“噪聲耦閤”的講解印象深刻，它揭示瞭在高頻電路中，不同器件之間的電磁耦閤是如何引入額外的噪聲，並提齣瞭有效的屏蔽和布局技巧。書中對於“穩定性分析”的講解也相當深入，特彆是在討論振蕩器設計時，它詳盡地分析瞭各種可能導緻振蕩的因素，並給齣瞭如何通過調整參數來改善穩定性的具體方法。這本書讓我對高頻CMOS模擬集成電路有瞭更係統、更全麵的認識，為我未來的學習和工作打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在理論深度和工程實用性之間找到瞭一個絕佳的平衡點。我之前讀過一些理論性很強的模擬電路書籍，雖然概念紮實，但在實際的電路設計中卻感到力不從心。而這本《高頻CMOS模擬集成電路基礎》則恰恰彌補瞭這一點。它在講解CMOS器件在高頻下的行為時，並沒有迴避復雜的物理效應，但同時又用非常直觀的方式將其與電路的性能聯係起來。比如，關於遷移率降的討論，書中的講解讓我明白瞭為什麼在更高的頻率下，CMOS器件的性能會受到限製，以及如何通過工藝選擇或電路結構設計來緩解這個問題。我印象特彆深刻的是關於“反饋”在高頻電路中的應用，書中詳細剖析瞭不同類型的反饋（負反饋、正反饋）在高頻放大器、振蕩器中的作用，以及如何通過反饋來改善穩定性、提高增益和降低失真。書中對於“穩定性”的講解也極為細緻，特彆是關於Nyquist判據和Bode圖在分析高頻電路穩定性時的應用，讓我受益匪淺。它讓我瞭解到，在高頻設計中，穩定性是一個比在低頻電路中更為復雜和關鍵的問題，需要仔細考慮所有可能導緻振蕩的因素。