模拟集成电路设计-以LDO设计为例-(原书第2版) 9787111534969 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 林康-莫莱 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111534969

商品编码：29594361311

包装：平装

出版时间：2016-05-01

图书基本信息
图书名称	模拟集成电路设计-以LDO设计为例-(原书第2版)	作者	林康-莫莱
定价	99.00元	出版社	机械工业出版社
ISBN	9787111534969	出版日期	2016-05-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

本书借由集成线性稳压器的设计，全面介绍了模拟集成电路的设计方法，包括固态半导体理论、电路设计理论、模拟电路基本单元分析、反馈和偏置电路、频率响应、线性稳压器集成电路设计以及电路保护和特性等。本书从面向设计的角度来阐述模拟集成电路的设计，强调直觉和直观、系统目标、可靠性和设计流程，借助大量的实例，向初学者介绍整个模拟集成电路的设计流程，并引导其熟悉应用，同时本书也适用于有经验的电源集成电路设计工程师，不仅能帮助他们对模拟电路和线性稳压器的理论有更深刻的理解，而且书中所呈现的线性稳压器的技术发展也可以给予他们很多启发，是一本难得的兼具实用性和学术价值的模拟集成电路和集成线性稳压器设计的教科书和参考书。

作者简介

Gabriel Alfonso Rincón-Mora博士，1994～2003年供职于德州仪器公司，担任一个高级集成电路设计团队的领导。1999年Rincón-Mora博士受聘为佐治亚理工学院的教授，并在2001年受聘为全职教授，自2011年起，受聘为台湾成功大学的客座教授。他是IEEE和IET院士，同时也是38项的发明人/共同发明人和超过160篇论文的作者/共同作者。Rincón-Mora博士已经写过8本著作，成功设计26余款商用电源芯片，并且获得了多项奖励。目前他主要致力于利用微型电池和环境能量为无线和移动设备供电的集成电路系统的研究。

目录

目 录译者序原书前言作者简介章电源系统11.1电源管理中的稳压器11.2线性稳压器和开关稳压器的对比21.2.1响应时间的折中31.2.2噪声41.2.3功率转换效率41.3市场需求51.3.1系统51.3.2集成61.3.3工作寿命61.3.4电源净空71.4电源81.4.1早期电池81.4.2锂离子电池91.4.3燃料电池91.4.4核能电池101.4.5能量收集器101.5计算机仿真111.6总结121.7复习题13第2章线性稳压器142.1工作区域142.2性能指标152.2.1精度152.2.2功率转换效率252.2.3工作要求272.2.4品质因子292.3工作环境302.3.1负载312.3.2稳压点322.3.3寄生效应332.4分类342.4.1输出电流342.4.2压差342.4.3补偿342.4.4类别352.5模块级构成362.6总结372.7复习题38第3章微电子器件393.1电阻393.1.1工作原理393.1.2寄生元件403.1.3版图403.1.4精度和相对精度423.2电容433.2.1工作原理433.2.2寄生元件443.2.3版图453.2.4精度和相对精度453.3PN结二极管463.3.1工作原理463.3.2寄生元件493.3.3版图和匹配503.3.4小信号模型523.4双极型晶体管（BJT）533.4.1工作原理533.4.2纵向BJT563.4.3横向BJT573.4.4衬底BJT583.4.5小信号模型593.5金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）613.5.1工作原理613.5.2寄生电容663.5.3P沟道MOSFET673.5.4晶体管变化673.5.5版图和匹配693.5.6小信号模型713.5.7MOS电容733.5.8沟道电阻733.6结型场效应晶体管(JFET)733.6.1工作原理733.6.2P沟道JFET753.6.3大信号模型753.6.4版图和匹配763.6.5小信号模型763.6.6相对性能783.7精度和相对精度783.8总结793.9复习题80第4章单晶体管基本单元824.1二端口模型824.2频率响应834.2.1极点844.2.2零点854.2.3米勒分裂874.2.4电容-分流-电阻法884.3信号流894.3.1输入和输出894.3.2极性894.3.3单晶体管基本单元904.4共发射极/共源极跨导器904.4.1大信号工作904.4.2小信号模型914.4.3频率响应934.4.4发射极/源极负反馈954.5共基极/共栅极电流缓冲器994.5.1大信号工作994.5.2小信号模型1004.5.3频率响应1034.5.4基极负反馈1044.6共集电极/共漏极电压跟随器1044.6.1大信号工作1044.6.2小信号模型1054.6.3频率响应1084.7小信号概括和近似1094.7.1功能1094.7.2电阻1104.7.3频率响应1124.8总结1134.9复习题114第5章模拟电路基本单元1155.1电流镜1155.1.1工作原理1155.1.2小信号模型1185.1.3带基极电流校正的电流镜1195.1.4电压校正共源共栅/共射共基（Cascode）电流镜1205.1.5低电压Cascode电流镜1215.2差动对1235.2.1大信号工作1245.2.2差分信号1255.2.3共模信号1275.2.4发射极/源极负反馈1285.2.5CMOS差动对1295.3基极/栅极耦合对1305.3.1大信号工作1305.3.2小信号响应1325.3.3输入参考失调和噪声1345.4差动级1365.4.1大信号工作1375.4.2差分信号1385.4.3共模信号1405.4.4输入参考失调和噪声1435.4.5电源抑制1455.4.6折叠式Cascode1475.5总结1515.6复习题152第6章负反馈1546.1反馈环路1546.1.1环路构成1546.1.2调整1556.1.3输出转化1566.2反馈效应1566.2.1灵敏度1566.2.2阻抗1576.2.3频率响应1606.2.4噪声1626.2.5线性度1636.3负反馈结构1666.3.1跨导放大器1666.3.2电压放大器1676.3.3电流放大器1686.3.4跨阻放大器1696.4分析1706.4.1分析过程1706.4.2叠加器1736.4.3采样器1746.4.4跨导放大器1756.4.5电压放大器1796.4.6电流放大器1836.4.7跨阻放大器1886.5稳定性1936.5.1频率响应1936.5.2补偿1956.5.3反相零点2006.5.4嵌入式环路2026.6设计2026.6.1设计概念2026.6.2系统结构设计2036.6.3频率补偿2046.7总结2046.8复习题205第7章偏置电流和基准电路2077.1电压基元2077.2PTAT电流2087.2.1交叉耦合四管单元2097.2.2锁存单元2107.3CTAT电流2137.3.1电流采样BJT2147.3.2电压采样二极管2147.4温度补偿2157.4.1带误差补偿的BJT电流基准源2167.4.2基于二极管的电流基准源2177.4.3带误差补偿的基于二极管的电流基准源2187.5启动电路2187.5.1连续导通启动电路2197.5.2按需导通启动电路2207.6频率补偿2227.7电源噪声抑制2237.8带隙电流基准源2247.8.1基于BJT的带隙电流基准源2247.8.2基于二极管的带隙电流基准源2257.9带隙电压基准源2267.9.1电流-电压转换2267.9.2输出电压调整2277.10精度2307.11总结2317.12复习题232第8章小信号响应2348.1小信号等效电路2348.2无补偿时的响应2368.2.1相关电容和电阻2368.2.2环路增益2368.3频率补偿2398.3.1输出端补偿2408.3.2内部补偿2428.4电源抑制2458.4.1分压器模型2468.4.2馈通噪声2478.4.3米勒电容2538.4.4分析2558.4.5结论2618.5补偿策略对比2618.6总结2628.7复习题264第9章集成电路设计2659.1设计流程2659.2功率晶体管2669.2.1备选方案2669.2.2版图2699.3缓冲器2769.3.1驱动N型功率晶体管2769.3.2驱动P型功率晶体管2789.3.3版图2909.4误差放大器2909.4.1净空2919.4.2电源抑制2949.4.3输入参考失调2969.4.4版图2999.5总结3079.6复习题3090章线性稳压器31010.1低压差稳压器31010.1.1输出端补偿的PMOS稳压器31010.1.2米勒补偿的PMOS稳压器31410.2宽带稳压器31810.2.1内部补偿的NMOS稳压器31910.3自参考稳压器32210.3.1零阶温度无关性32210.3.2温度补偿32310.4性能增强33010.4.1功率晶体管33010.4.2缓冲器33310.4.3环路增益33510.4.4负载调整率33610.4.5负载突变响应33910.4.6电源抑制34010.5电流调整34310.5.1电流源34310.5.2电流镜34410.6总结34710.7复习题3471章保护与特性34911.1保护34911.1.1过电流保护34911.1.2热关断35311.1.3反向电池保护35511.1.4静电放电保护35611.2特性35811.2.1模拟负载35911.2.2调整性能36011.2.3功率性能36611.2.4工作要求36811.2.5启动37011.3总结37111.4复习题371

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《模拟集成电路设计——以LDO设计为例》（原书第2版）进行了全面修订并扩充了大量内容，旨在满足新兴的混合信号系统需求。本书讲述了模拟集成电路设计的概念，并详细阐述了如何用这些概念来指导低压差线性稳压器（LDO）集成电路的设计、分析以及如何基于双极、CMOS和BiCMOS半导体工艺技术来构建LDO电路系统。本书十分重视对电路洞察力的培养，对提出的课题进行直观分析并得出结论。本书还展示了如何开发和评估针对当今日益增长的无线和移动市场应用的模拟集成电路芯片。另外，书中大量的实例和章末复习思考题帮助读者加深对这一前沿指导中所发展出的重要概念和技术的理解。 通过本书的学习，读者将学会如何： 1）评估供电电源系统； 2）预测并制定线性稳压器的性能指标以及其对电源、负载和工作条件变化的响应特性； 3）更好地利用半导体器件——电阻、电容、二极管和晶体管； 4）通过组合微电子元件设计电流镜、差动对、差动放大器、线性稳压器以及这些电路的变体； 5）闭合和稳定调整电压和电流的反馈控制环路； 6）设计可靠的偏置电流和电压基准电路； 7）确定模拟集成电路和模拟系统的小信号动态响应； 8）建立独立、稳定、无噪声和可预测的供电电压； 9）实现过电流保护、热关断、反向电池保护和ESD保护电路； 10）测试、测量和评估线性稳压器芯片。

文摘

序言

《高性能模拟集成电路设计：从原理到实践》 聚焦核心，精炼技能，解锁模拟集成电路设计的无限可能 在当今数字浪潮汹涌的时代，模拟集成电路的设计与优化依然扮演着至关重要的角色。它们是连接物理世界与数字世界的桥梁，是实现诸多前沿科技，如物联网、5G通信、自动驾驶、生物医疗等不可或缺的基石。然而，精通模拟集成电路设计并非易事，它需要深厚的理论功底、敏锐的电路洞察力，以及丰富的实践经验。本书正是为致力于掌握这一关键领域、提升自身设计能力的读者而量身打造。 本书并非一本通俗易懂的入门读物，而是以一种更为严谨和深入的态度，带领读者逐步剖析模拟集成电路设计的核心原理和关键技术。我们不追求面面俱到，而是力求将最重要、最能体现设计精髓的内容深入挖掘，让读者在理解基础的同时，能够迅速触及到高性能设计的门径。 内容架构与侧重点 本书的内容设计紧密围绕模拟集成电路设计的核心要素展开，旨在帮助读者建立起扎实而系统的知识体系。我们将从最基础的器件模型入手，逐步深入到复杂的电路分析与设计方法，最终触及实际应用中的挑战与解决方案。 第一部分：基础模型与器件特性 MOSFET的精确模型： 我们将详细阐述MOSFET在不同工作区的电学特性，重点介绍能够更精确描述亚微米及深亚微米工艺下器件行为的模型，例如BSIM模型。这将帮助读者理解阈值电压的漂移、短沟道效应、沟道长度调制等对电路性能的影响，从而在设计中做出更准确的预判。 双极型晶体管（BJT）的深入分析： 虽然CMOS技术在集成电路领域占据主导地位，但BJT在某些高性能模拟应用中仍不可或缺。本书将深入探讨BJT的各种工作模式、寄生效应以及它们在设计中的应用，尤其是在高频和低噪声电路中的优势。 寄生效应与工艺变化： 任何真实的电路都无法脱离物理世界的限制。本书将重点分析各种寄生效应，如衬底效应、电容、电阻以及它们对电路性能的影响。同时，我们还将探讨不同工艺批次、温度、电压等变化对器件参数的影响，并介绍如何在设计中进行工艺角分析，确保设计的鲁棒性。 第二部分：核心模拟电路模块设计 差分对与输入级： 差分对是几乎所有模拟电路的基本构建块。我们将深入分析差分对的各种配置（如NMOS差分对、PMOS差分对、以及混合型差分对），讨论它们的输入阻抗、共模抑制比（CMRR）、增益等关键性能指标。同时，还会介绍共模反馈电路的重要性及其实现方法。 电流镜与偏置电路： 精确的偏置是模拟电路正常工作的前提。本书将详细讲解各种电流镜的实现技术，包括简单的电流镜、威尔逊电流镜、二极管连接电流镜等，并分析它们的精度、输出阻抗和动态范围。我们将重点介绍如何设计低压、高精度、高性能的偏置电路，以满足不同应用场景的需求。 运放（Operational Amplifier）设计： 运放是模拟电路设计中最具挑战性也最核心的模块之一。本书将系统性地介绍单级、多级运放的设计原理。我们将深入分析不同架构的优劣，例如折叠式共源共栅运放、两级运放、折叠式输出级运放等。重点在于如何权衡增益、带宽、功耗、输出摆幅、稳定性以及噪声等相互制约的性能指标。我们将详细讨论补偿技术，如密勒补偿、极点零点配置等，确保电路的稳定性。 电流源与电压源： 精确的电流源和电压源是模拟系统稳定运行的保障。我们将探讨如何设计高精度、低噪声、宽动态范围的电流源和电压源，重点关注其在偏置、参考电压生成等方面的应用。 第三部分：高级主题与性能优化 噪声分析与抑制： 噪声是模拟电路设计中最令人头疼的问题之一。本书将深入讲解各种噪声源（热噪声、闪烁噪声、散粒噪声等）的产生机理，并教授如何进行精确的噪声分析。我们将重点介绍降噪技术，包括器件选择、电路拓扑优化、噪声滤波等，指导读者如何设计低噪声的模拟电路。 频率响应与稳定性分析： 任何放大器在一定频率下都会出现增益下降和相位延迟。本书将深入剖析放大器的频率响应特性，包括单位增益带宽、增益裕度、相位裕度等。我们将详细讲解伯德图（Bode Plot）的应用，并介绍各种稳定性判据（如Nyquist判据、根轨迹法）以及如何通过补偿技术来保证电路的稳定性。 高频电路设计考虑： 随着通信技术的飞速发展，高频模拟电路的设计变得越来越重要。本书将探讨在高频电路设计中需要特别关注的问题，如寄生参数的影响、传输线效应、互阻抗放大器（TIA）、低噪声放大器（LNA）的设计要点等。 电源抑制比（PSRR）与共模抑制比（CMRR）： 良好的PSRR和CMRR是模拟电路抗干扰能力的重要体现。本书将深入分析影响PSRR和CMRR的因素，并介绍如何通过电路设计来提高这些性能指标。 功耗优化： 在移动设备和低功耗应用中，功耗是一个至关重要的指标。本书将探讨各种降低模拟电路功耗的设计策略，包括低压差设计、亚阈值设计、动态功耗管理等。 第四部分：设计流程与验证 仿真工具的使用： 本书将穿插介绍业界主流的仿真工具，如Cadence Spectre、Synopsys HSPICE等，以及如何利用它们进行电路的搭建、仿真和调试。 版图设计与寄生参数提取： 仿真结果与实际性能之间往往存在差异，这很大程度上源于版图设计中引入的寄生效应。本书将介绍版图设计的原则，以及如何进行寄生参数提取，并在仿真中进行考虑。 测试与调试： 理论设计完成后，实际的测试与调试是验证设计成功与否的关键环节。本书将提供一些实用的测试与调试技巧，帮助读者在实际操作中遇到的问题。 本书特色与价值 1. 深入本质，拒绝浮泛： 本书不以“例子”为导向，而是深入剖析模拟集成电路设计的底层原理。我们不回避复杂性，而是通过清晰的逻辑和严谨的推导，帮助读者建立起深刻的理解。 2. 聚焦核心，提升技能： 本书精选了模拟电路设计中最具代表性、最能体现设计智慧的模块进行深入讲解，确保读者掌握的知识是真正有价值、可迁移的。 3. 理论与实践并重： 在讲解理论知识的同时，本书将穿插实际设计中的考量和技巧，让读者在理解“为什么”的同时，也能掌握“怎么做”。 4. 面向挑战，应对未来： 本书关注现代模拟集成电路设计面临的挑战，如低压、低功耗、高频、高性能等，为读者应对未来的设计需求打下坚实基础。 5. 启发式讲解，培养洞察力： 本书的讲解方式旨在启发读者的思考，培养其电路分析和设计的洞察力，而不仅仅是传授具体的设计方法。 适合读者 集成电路设计工程师： 无论是初学者还是有一定经验的工程师，本书都能帮助你深化对模拟集成电路设计的理解，提升设计能力。 高等院校相关专业的学生： 本书是学习和研究模拟集成电路设计的优秀参考资料，能够帮助你构建扎实的理论基础。 对模拟集成电路设计感兴趣的技术人员： 如果你希望深入了解模拟集成电路设计的奥秘，本书将为你提供一条清晰的学习路径。 掌握模拟集成电路设计，就是掌握了连接现实世界与数字世界的关键技术。本书将是你在这条道路上不可或缺的伙伴，助你自信地应对复杂的设计挑战，创造出高性能、高可靠性的模拟集成电路。

评分☆☆☆☆☆

老实说，市面上关于模拟电路的书籍汗牛充栋，但真正能让人感觉像是被“点醒”的却寥寥无几。这本书的独特之处在于，它成功地架起了一座沟通理论与实践之间鸿沟的桥梁。很多教材侧重于推导漂亮的线性化模型，但一旦电路进入非线性区或者受到工艺变化的影响，这些模型就显得苍白无力了。而这本书却敢于直面这些“不完美”的现实世界挑战。它没有回避那些让人头疼的二阶效应、寄生电容带来的相位裕度问题，以及工艺角的极端变化。更棒的是，作者似乎深谙我们这些设计者的痛点，经常在关键章节后附带一些“经验之谈”或者“陷阱警告”，这些小贴士往往是花费数月乃至数年时间才能从血泪教训中总结出来的宝贵财富，如今却被系统地归纳在了书页之中，让人感叹其作者的匠心独到。

评分☆☆☆☆☆

从排版和插图质量上来看，这本书也达到了专业出版物应有的水准。清晰的图表、规范的符号标记，极大地减轻了阅读时的认知负荷。对于涉及复杂电路拓扑和反馈结构的部分，作者提供的示意图往往一目了然，能迅速抓住电路的核心功能和信号流向。我发现，当我试图向团队中的新人解释一个复杂的反馈回路时，我常常会直接引用书中的某一个特定图例，因为那种可视化表达的效率远超我自己的口头描述。总而言之，这本书不仅在内容深度上做到了极致，连带着阅读体验也优化得非常到位。它不是一本速成手册，而是一部需要投入时间和精力的“武功秘籍”，但只要你肯下功夫去钻研，它回报给你的设计能力和问题解决的思维框架，绝对是物超所值的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解深度真是让人惊叹，对于一个在模拟IC设计领域摸爬滚打了几年的人来说，它依然能提供许多新的视角和深入的洞察。我尤其欣赏作者在阐述基本原理时所展现出的那种毫不含糊的严谨性，没有走那些花里胡哨的捷径，而是扎扎实实地从晶体管的物理特性开始，层层递进地构建起复杂的系统级概念。比如，在讨论噪声分析那一部分时，它不仅罗列了各种噪声源的公式，更重要的是，它深入剖析了不同架构下，这些噪声是如何相互耦合、相互影响的，以及如何在实际版图中进行权衡和优化。很多教科书只是简单地介绍“做什么”，而这本书却细致地讲解了“为什么必须这么做”，以及“如果不这么做会有什么后果”。这种对设计哲学和底层物理机制的深刻理解，对于想从“会搭电路”进阶到“能创新设计”的工程师来说，是无价之宝。它不仅仅是一本参考手册，更像是一位经验丰富的设计大师在你耳边细语，引导你避开那些常见的陷阱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构组织非常有条理，它的叙事逻辑清晰得像一条精心铺设的管道系统。作者似乎非常懂得如何引导读者的思维，从宏观的概念入手，逐步深入到微观的实现细节。我特别欣赏它在处理那些看似枯燥的数学推导时所采用的策略——它没有把数学公式当作目的，而是将其视为描述物理现象的精确语言。每当引入一个新的数学工具时，作者总会紧接着解释这个工具在实际电路分析中的具体用途和限制。这使得复杂的理论不再是孤立存在的知识点，而是成为了解决实际工程问题的有力武器。例如，在探讨匹配和失配问题时，它不仅仅是给出了统计模型，还结合了制造工艺的实际偏差，讨论了如何通过版图设计来缓解这些限制。这种高度的实用性和理论深度完美结合，让这本书成为了我工具箱里不可或缺的一员。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，刚翻开这本书的时候，我有点被它庞大的信息量和密集的公式吓到。它绝对不是那种适合咖啡馆里轻松阅读的读物，更像是一本需要你泡在实验室里，对照着仿真波形和实际测试数据才能真正消化的专业工具书。对于初学者来说，可能会觉得门槛有点高，毕竟它默认读者已经对半导体器件物理和基础电路理论有了一定的掌握。然而，正是这种毫不妥协的专业度，使得它在行业内获得了极高的声誉。我个人最喜欢的部分是它对设计流程中“迭代”和“验证”环节的强调。作者清晰地展示了从概念到量产过程中，每一个设计决策背后的权衡取舍，比如在速度、功耗和芯片面积之间的博弈。阅读过程中，我无数次停下来，不是因为没看懂，而是因为想立刻打开EDA工具，将书中的理论模型应用到我手头的项目中去验证一下，那种“学以致用”的即时满足感是其他教材无法比拟的。