深亚微米CMOS模拟集成电路设计 Bang-Sup Song pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Bang-Sup Song 著

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• 模拟集成电路
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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030392176

商品编码：29659526541

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：深亚微米CMOS模拟集成电路设计

定价：68.00元

作者：Bang-Sup Song

出版社：科学出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787030392176

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》可以作为工科院校相关专业高年级本科生和研究生的参考用书，也可以供半导体和集成电路设计领域技术人员阅读。

目录

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章放大器基础
1.1激励点和传递函数
1.2频率响应
1.3稳定性判据
1.4运算放大器用于负反馈
1.5相位裕度
1.6瞬态响应
1.7反馈放大器
1.8反馈的作用
1.9左半平面和右半平面零点
1.10反馈放大器的稳定性
第2章放大器的设计
2.1晶体管的低频抽象模型
2.1.1大信号
2.1.2小信号
2.1.3跨导g。和输出电阻
2.1.4小信号模型
2.1.5体效应
2.2低频激励点电阻
2.3电阻反射定律
2.4三种基本放大器组态
2.5九种组合放大器
2.5.1共源一共源结构
2.5.2共源一共栅结构
2.5.3共源一共漏结构
2.5.4共栅一共源、共栅一共栅、共栅一共漏结构
2.5.5共漏一共源结构
2.5.6共漏一共栅结构
2.5.7共漏一共漏结构
2.6差分对
2.6.1共模抑制
2.6.2对称的传递函数
2.7增益自举
2.7.1零极点对的约束
2.7.2其他增益自举的概念
2.8偏置
2.8.1大化信号摆幅的套筒结构的偏置
2.8.2电流源的匹配
2.9电压源和电流源
2.9.1以Vcs和AVGs为参考的电流源
2.9.2带隙参考
参考文献
第3章运算放大器
3.1运算放大器的小信号模型
3.2运算放大器的频率补偿
3.2.1并联补偿
3.2.2极点分裂米勒补偿
3.3两级米勒补偿运算放大器的相位裕度
3.4两级运算放大器右半平面零点的消除技术
3.4.1插入串联电阻
3.4.2利用源极跟随器形成反馈
3.4.3利用附加的增益级对Gm自举
3.5负反馈运算放大器的瞬态响应
3.5.1压摆率
3.5.2全功率带宽
3.6运算放大器设计举例
3.6.1三级套筒式运算放大器
……
第4章数据转换器基础
第5章奈奎斯特数据转换器
第6章过采样数据转换器
第7章高精度数据转换器
第8章锁相环基础
第9章频率综合和时钟恢复

作者介绍

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宋博士于1986年获AT&-T贝尔实验室DistinguishedTechnicalStaff奖，1987年获模拟器件公司CareerDevelopmentProfessor奖，1995年获伊利诺伊大学XeroxSeniorFacultyResearch奖。宋博士在美国电气电子工程师协会（IEEE）的学术包括IEEE固态电路杂志（JSSC）、IEEE电路与系统杂志（TCAS）副主编，国际固态电路会议（ISSCC）、国际电路与系统年会（ISCAS）组委会成员。宋博士是美国电气电子工程师学会院士（IEEEFellow）。

文摘

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序言

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《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》：挑战与创新，迈向新纪元 在半导体技术的飞速发展浪潮中，深亚微米CMOS工艺的出现标志着集成电路设计进入了一个前所未有的新纪元。这一代技术以其更高的集成密度、更快的速度和更低的功耗，为模拟集成电路的设计带来了巨大的机遇，同时也伴随着全新的挑战。本书《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》正是为了应对这些挑战，探索新的设计范式，为广大工程师、研究人员和学生提供一份深入的、实用的指南。 第一部分：深亚微米CMOS工艺的特性与挑战 在深入探讨设计技术之前，理解深亚微米CMOS工艺本身的特性至关重要。随着晶体管尺寸的不断缩小，我们必须认识到这些工艺带来的根本性变化： 栅极氧化层减薄与漏电问题： 栅极氧化层的厚度不断减小，导致栅漏电流显著增加。这不仅增加了功耗，也对电路的噪声性能和稳定性造成了负面影响。本书将详细分析栅漏电的物理机制，并介绍如何在设计中有效抑制其影响，例如通过优化栅极材料、设计合适的偏置方案以及采用特定的电路拓扑。 短沟道效应与载流子输运特性： 晶体管沟道长度的缩短导致短沟道效应的凸显，如阈值电压降低、次阈值摆幅变差、DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）等。这些效应严重影响了晶体管的输出特性和线性度。本书将深入剖析这些效应的物理根源，并提供一系列先进的建模技术和设计技巧，以补偿或规避这些不利影响。例如，我们会讨论如何利用掺杂技术、栅极工程以及工艺参数的精细调整来改善晶体管的短沟道行为。 载流子速度饱和与迁移率降低： 在深亚微米工艺中，高电场导致载流子速度饱和，进一步影响了晶体管的跨导和增益。同时，氧化层附近的载流子也面临着界面散射，导致迁移率降低。本书将探讨这些现象对模拟电路性能的影响，并介绍如何通过优化器件结构和偏置点来最大化器件的有效跨导，同时提出适用于饱和区的电流源和放大器设计方法。 寄生效应的加剧： 互连线电阻和电容的相对重要性在深亚微米工艺中显著增加。金属层的增多和线宽的减小，使得互连线电阻成为重要的性能瓶颈，而层间的寄生电容则影响信号的传输速度和串扰。本书将详细分析这些寄生效应，并提供有效的电路布局、布线策略以及寄生效应补偿技术，确保信号完整性和电路的鲁棒性。 工艺偏差与可变性： 深亚微米工艺的复杂性导致器件参数的偏差和可变性更加显著。阈值电压、跨导等关键参数的分布可能对电路的性能产生较大影响。本书将介绍先进的统计分析方法，如蒙特卡罗仿真，以及如何采用工艺角分析和失配分析来评估电路的鲁棒性，并提出基于自适应偏置和校准技术的电路设计策略。 功耗与热效应： 尽管深亚微米工艺旨在降低功耗，但高密度集成和高开关频率也可能导致显著的功耗和热积累问题。本书将探讨不同模拟电路模块的功耗分析方法，并介绍低功耗设计技术，如亚阈值工作、时钟门控以及动态电压和频率调整（DVFS）在模拟电路中的应用。 第二部分：深亚微米CMOS模拟集成电路设计方法与技术 在充分理解了深亚微米CMOS工艺的挑战之后，本书将重点介绍针对这些挑战而设计的各种模拟集成电路设计方法和技术： 低压差分信号（LVDD）设计： 随着移动设备和便携式系统的普及，低压供电成为必然趋势。本书将深入探讨如何在低压环境下设计高性能的模拟电路，包括低压差分信号（LVDD）的设计原则、低压电源管理以及如何克服低压下的器件性能限制。我们将重点介绍用于低压供电的LDO（Low Dropout Regulator）设计，包括其反馈环路稳定性、瞬态响应和噪声抑制技术。 高动态范围（HDR）设计： 在通信、音频和视频等领域，高动态范围是衡量模拟电路性能的重要指标。本书将分析深亚微米工艺对动态范围的影响，并提供一系列增强动态范围的设计技术，例如采用更宽的共模范围、优化噪声性能、提高线性度和抑制谐波失真。我们将详细介绍宽带放大器、可变增益放大器（VGA）和模数转换器（ADC）等关键模块的高动态范围设计。 低噪声设计： 噪声是模拟电路的“敌人”。在深亚微米工艺中，栅漏电、短沟道效应等都会引入额外的噪声源。本书将深入分析各种噪声源的特性，并提出有效的噪声抑制策略，包括器件选择、偏置优化、噪声滤波技术以及差分电路设计。我们将介绍低噪声放大器（LNA）的设计，包括噪声系数的优化、输入匹配以及与后续电路的阻抗匹配。 高线性度设计： 信号的失真会严重影响电路的性能。本书将详细分析深亚微米CMOS器件的非线性特性，并介绍提高电路线性度的各种方法，包括二次失真和三次失真的抑制技术，如源退化技术、多级放大器设计以及补偿技术。我们将重点关注宽带放大器、功率放大器（PA）和混频器等高线性度设计。 频率补偿与稳定性分析： 随着电路复杂度的增加和工作频率的提高，频率补偿和稳定性分析变得尤为重要。本书将介绍各种频率补偿技术，包括极点/零点控制、Miller补偿以及复合补偿技术，并详细讲解稳定性分析的方法，如伯德图法和Nyquist判据。我们将重点关注高速运算放大器和锁相环（PLL）的稳定性设计。 开关电容电路设计： 开关电容电路在滤波器、数据转换器和频率合成器等领域有着广泛的应用。本书将介绍深亚微米CMOS工艺下开关电容电路的设计挑战，如开关导通电阻、电荷注入和时钟馈通效应，并提出相应的解决方案，包括先进的开关技术和补偿电路。 数据转换器设计（ADC/DAC）： 数据转换器是连接模拟世界和数字世界的桥梁。本书将深入探讨深亚微米CMOS工艺对ADC和DAC性能的影响，包括采样率、分辨率、非线性度、功耗和噪声。我们将介绍各种ADC和DAC的架构，如流水线式ADC、逐次逼近型ADC、Σ-Δ ADC，以及各种DAC的架构，并提供高性能数据转换器的设计指南。 电源管理电路设计： 高效的电源管理对于现代电子设备至关重要。本书将介绍深亚微米CMOS工艺下的低压差分信号（LVDD）电源管理集成电路（PMIC）设计，包括低压差分信号（LVDD）稳压器（LDO）、开关稳压器（Buck/Boost Converter）以及电荷泵电路的设计。 第三部分：实际应用与设计流程 理论知识的学习最终要落到实际应用。本书的最后一部分将聚焦于实际的设计流程和工程实践： 设计流程与工具： 本书将概述从规格定义、电路拓扑选择、仿真验证到版图设计和流片的全过程。我们将介绍业界常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence、Synopsys等，以及它们在模拟电路设计中的应用。 版图设计与寄生参数提取： 版图设计是决定模拟电路性能的关键环节。本书将详细介绍深亚微米CMOS工艺下的版图设计规则，以及如何通过合理的版图布局、布线来最小化寄生效应和提高电路的抗干扰能力。我们将介绍寄生参数提取工具和流程，以及如何将其应用于设计优化。 仿真与验证： 仿真在模拟电路设计中扮演着至关重要的角色。本书将重点介绍各种仿真技术，包括DC仿真、AC仿真、瞬态仿真、噪声仿真、失真仿真以及蒙特卡罗仿真，并提供如何有效地利用仿真结果来指导设计和发现潜在问题的技巧。 案例研究与实例分析： 为了加深读者对书中知识的理解，本书将通过一系列实际的案例研究，展示如何在深亚微米CMOS工艺下设计各种典型的模拟集成电路模块，如低噪声放大器（LNA）、运算放大器、电压基准源、锁相环（PLL）等。这些案例将涵盖从电路原理到具体实现的全过程，并提供相关的仿真结果和性能分析。 结论 《深亚微米CMOS模拟集成电路设计》旨在成为一本全面的、实用的参考书，帮助读者掌握深亚微米CMOS工艺下模拟集成电路设计的核心原理、关键技术和工程实践。本书不仅仅是对现有知识的梳理，更是在前沿技术的探索，为模拟电路设计师在瞬息万变的半导体领域中，提供坚实的理论基础和创新的设计思路，共同迎接并引领下一代模拟集成电路技术的发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑给那些在模拟集成电路设计领域深耕的工程师和学生们带来了一股清流。从初次翻阅时的直观感受来说，它给人的最大印象就是内容的深度和广度都达到了一个令人惊叹的水平。作者似乎非常善于捕捉那些在传统教材中常常被一笔带过却在实际工作中至关重要的细节，并且用一种非常严谨但又不失清晰度的方式将其展现出来。尤其是在讨论到那些涉及亚微米甚至更小尺寸工艺节点的电路设计挑战时，那种扑面而来的专业感让人不得不佩服作者深厚的功底。我特别欣赏其中对于噪声分析和电源抑制比（PSRR）这些核心指标的论述，它们不仅仅停留在理论公式的推导，更多的是结合了实际的版图效应和工艺参数的微小波动进行深入剖析，这种实践导向的深度，对于想要真正掌握高性能模拟前端设计的读者来说，是无价之宝。整个阅读过程，更像是一场与行业内资深专家的对话，让人在不知不觉中对模拟电路的理解拔高了一个层次。这本书的排版和图示设计也相当出色，复杂的电路拓扑和波形图都清晰明了，极大地降低了理解门槛，使得原本晦涩难懂的内容变得易于消化吸收。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的阅读体验是充满挑战性，但也收获颇丰的。它不是那种可以让人轻松“扫读”的入门读物，更像是一本需要你带着计算器和仿真软件反复揣摩的“工具书+参考手册”的结合体。我花了相当大的精力去理解其中关于匹配技术和失配补偿策略的部分，作者在这里展示了对器件物理特性理解的独到见解，尤其是在处理由于短沟道效应引起的各种非理想因素时，所提出的解决方案兼顾了性能与可制造性。这本书的叙事风格非常直接，不拐弯抹角，直击问题的核心，这对于习惯了快节奏工程环境的读者来说非常友好。然而，这也意味着对于初学者可能需要更多的背景知识储备，否则可能会在某些章节感到吃力。但正是这种不妥协的深度，使得这本书在同类书籍中脱颖而出，成为一本能够经受住时间考验的经典之作。每一次重新翻阅，总能从中挖掘出新的理解角度，这正是优秀技术专著的标志。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，很大程度上体现在它对“设计思维”的塑造上。很多教材教你如何套用公式，但这本书更侧重于“为什么”要这样设计。作者在描述每一个电路模块时，都会深入探讨不同设计选择背后的权衡取舍——例如，在速度、功耗和线性度之间如何进行精妙的平衡。特别是关于高速开关电容电路和低噪声放大器（LNA）设计的章节，作者深入探讨了采样保持电路的时序控制和时钟馈通效应的抑制，这在实际的射频和高速数据转换器设计中是极为关键的。我发现，书中的很多例子都来源于真实的设计案例，这使得理论知识与工程实践之间架起了一座坚实的桥梁。它不像某些学术著作那样过度依赖抽象的数学模型，而是紧密围绕半导体工艺的物理限制和实际可实现的性能指标来展开论述，这种务实的态度令人称赞。读完之后，你会发现自己看待模拟电路问题的视角都变得更加成熟和全面了。

评分☆☆☆☆☆

对于一个长期在模拟版图和电路协同设计领域摸爬滚打的人来说，这本书提供了一个近乎完美的视角——如何从器件层面的物理特性，一步步构建起一个高性能的系统级模块。我个人认为，此书在处理“寄生效应建模”这一环上做得尤为出色。它没有止步于教科书上的理想模型，而是详细阐述了亚微米工艺下栅极-源极/漏极的尖端效应、多晶硅线的电阻和电容对高频性能的实际影响，并提供了相应的修正模型和设计指导方针。这种对底层物理的深刻理解，是设计出真正具有竞争力的电路所不可或缺的。此外，书中对混合信号接口电路的讨论，也显示出作者对现代系统需求的深刻洞察力，它不仅关注模拟本身的性能，更关注模拟电路如何与数字世界高效、低噪声地协同工作。这本书的逻辑连贯性极强，章节之间的衔接自然流畅，读起来让人感觉思维被作者牢牢地牵引，不会迷失在繁杂的公式和概念之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的份量感和内容的厚重感，决定了它注定不是一本可以轻松速成的指南，而是一部需要投入时间去深入研习的典籍。如果非要挑剔，也许对于刚刚接触集成电路设计的读者来说，开篇可能会略显陡峭，需要一定的耐心去消化基础概念的升级。然而，一旦跨越了初期的门槛，这本书所展现的逻辑体系和设计哲学将成为宝贵的财富。作者对于低压、低功耗设计（LDO和带隙基准源等）的论述，紧扣了当前移动和物联网设备对能效的苛刻要求，提供的技术路线图非常具有前瞻性。我最欣赏的是其对“可测试性设计（DFT）”在模拟电路中的应用探讨，这在很多同类书籍中是缺失的环节，作者的加入使得整本书的完整性大大提高，展现了其对整个IC设计流程的全面认知。总而言之，这是一部集深度、广度与前瞻性于一体的杰出工程著作，值得所有严肃对待模拟集成电路设计的人士拥有并时常翻阅。