深亞微米CMOS模擬集成電路設計 Bang-Sup Song pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Bang-Sup Song 著

圖書標籤:

• CMOS模擬電路
• 亞微米電路
• 集成電路設計
• 模擬電路設計
• Bang-Sup Song
• 電路設計
• 半導體
• 模擬集成電路
• 低功耗設計
• 射頻電路

店鋪： 久點圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030392176

商品編碼：29659526541

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名：深亞微米CMOS模擬集成電路設計

定價：68.00元

作者：Bang-Sup Song

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787030392176

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》可以作為工科院校相關專業高年級本科生和研究生的參考用書，也可以供半導體和集成電路設計領域技術人員閱讀。

目錄

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章放大器基礎
1.1激勵點和傳遞函數
1.2頻率響應
1.3穩定性判據
1.4運算放大器用於負反饋
1.5相位裕度
1.6瞬態響應
1.7反饋放大器
1.8反饋的作用
1.9左半平麵和右半平麵零點
1.10反饋放大器的穩定性
第2章放大器的設計
2.1晶體管的低頻抽象模型
2.1.1大信號
2.1.2小信號
2.1.3跨導g。和輸齣電阻
2.1.4小信號模型
2.1.5體效應
2.2低頻激勵點電阻
2.3電阻反射定律
2.4三種基本放大器組態
2.5九種組閤放大器
2.5.1共源一共源結構
2.5.2共源一共柵結構
2.5.3共源一共漏結構
2.5.4共柵一共源、共柵一共柵、共柵一共漏結構
2.5.5共漏一共源結構
2.5.6共漏一共柵結構
2.5.7共漏一共漏結構
2.6差分對
2.6.1共模抑製
2.6.2對稱的傳遞函數
2.7增益自舉
2.7.1零極點對的約束
2.7.2其他增益自舉的概念
2.8偏置
2.8.1大化信號擺幅的套筒結構的偏置
2.8.2電流源的匹配
2.9電壓源和電流源
2.9.1以Vcs和AVGs為參考的電流源
2.9.2帶隙參考
參考文獻
第3章運算放大器
3.1運算放大器的小信號模型
3.2運算放大器的頻率補償
3.2.1並聯補償
3.2.2極點分裂米勒補償
3.3兩級米勒補償運算放大器的相位裕度
3.4兩級運算放大器右半平麵零點的消除技術
3.4.1插入串聯電阻
3.4.2利用源極跟隨器形成反饋
3.4.3利用附加的增益級對Gm自舉
3.5負反饋運算放大器的瞬態響應
3.5.1壓擺率
3.5.2全功率帶寬
3.6運算放大器設計舉例
3.6.1三級套筒式運算放大器
……
第4章數據轉換器基礎
第5章奈奎斯特數據轉換器
第6章過采樣數據轉換器
第7章高精度數據轉換器
第8章鎖相環基礎
第9章頻率綜閤和時鍾恢復

作者介紹

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宋博士於1986年獲AT&-T貝爾實驗室DistinguishedTechnicalStaff奬，1987年獲模擬器件公司CareerDevelopmentProfessor奬，1995年獲伊利諾伊大學XeroxSeniorFacultyResearch奬。宋博士在美國電氣電子工程師協會（IEEE）的學術包括IEEE固態電路雜誌（JSSC）、IEEE電路與係統雜誌（TCAS）副主編，國際固態電路會議（ISSCC）、國際電路與係統年會（ISCAS）組委會成員。宋博士是美國電氣電子工程師學會院士（IEEEFellow）。

文摘

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序言

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《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》：挑戰與創新，邁嚮新紀元 在半導體技術的飛速發展浪潮中，深亞微米CMOS工藝的齣現標誌著集成電路設計進入瞭一個前所未有的新紀元。這一代技術以其更高的集成密度、更快的速度和更低的功耗，為模擬集成電路的設計帶來瞭巨大的機遇，同時也伴隨著全新的挑戰。本書《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》正是為瞭應對這些挑戰，探索新的設計範式，為廣大工程師、研究人員和學生提供一份深入的、實用的指南。 第一部分：深亞微米CMOS工藝的特性與挑戰 在深入探討設計技術之前，理解深亞微米CMOS工藝本身的特性至關重要。隨著晶體管尺寸的不斷縮小，我們必須認識到這些工藝帶來的根本性變化： 柵極氧化層減薄與漏電問題： 柵極氧化層的厚度不斷減小，導緻柵漏電流顯著增加。這不僅增加瞭功耗，也對電路的噪聲性能和穩定性造成瞭負麵影響。本書將詳細分析柵漏電的物理機製，並介紹如何在設計中有效抑製其影響，例如通過優化柵極材料、設計閤適的偏置方案以及采用特定的電路拓撲。 短溝道效應與載流子輸運特性： 晶體管溝道長度的縮短導緻短溝道效應的凸顯，如閾值電壓降低、次閾值擺幅變差、DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）等。這些效應嚴重影響瞭晶體管的輸齣特性和綫性度。本書將深入剖析這些效應的物理根源，並提供一係列先進的建模技術和設計技巧，以補償或規避這些不利影響。例如，我們會討論如何利用摻雜技術、柵極工程以及工藝參數的精細調整來改善晶體管的短溝道行為。 載流子速度飽和與遷移率降低： 在深亞微米工藝中，高電場導緻載流子速度飽和，進一步影響瞭晶體管的跨導和增益。同時，氧化層附近的載流子也麵臨著界麵散射，導緻遷移率降低。本書將探討這些現象對模擬電路性能的影響，並介紹如何通過優化器件結構和偏置點來最大化器件的有效跨導，同時提齣適用於飽和區的電流源和放大器設計方法。 寄生效應的加劇： 互連綫電阻和電容的相對重要性在深亞微米工藝中顯著增加。金屬層的增多和綫寬的減小，使得互連綫電阻成為重要的性能瓶頸，而層間的寄生電容則影響信號的傳輸速度和串擾。本書將詳細分析這些寄生效應，並提供有效的電路布局、布綫策略以及寄生效應補償技術，確保信號完整性和電路的魯棒性。 工藝偏差與可變性： 深亞微米工藝的復雜性導緻器件參數的偏差和可變性更加顯著。閾值電壓、跨導等關鍵參數的分布可能對電路的性能産生較大影響。本書將介紹先進的統計分析方法，如濛特卡羅仿真，以及如何采用工藝角分析和失配分析來評估電路的魯棒性，並提齣基於自適應偏置和校準技術的電路設計策略。 功耗與熱效應： 盡管深亞微米工藝旨在降低功耗，但高密度集成和高開關頻率也可能導緻顯著的功耗和熱積纍問題。本書將探討不同模擬電路模塊的功耗分析方法，並介紹低功耗設計技術，如亞閾值工作、時鍾門控以及動態電壓和頻率調整（DVFS）在模擬電路中的應用。 第二部分：深亞微米CMOS模擬集成電路設計方法與技術 在充分理解瞭深亞微米CMOS工藝的挑戰之後，本書將重點介紹針對這些挑戰而設計的各種模擬集成電路設計方法和技術： 低壓差分信號（LVDD）設計： 隨著移動設備和便攜式係統的普及，低壓供電成為必然趨勢。本書將深入探討如何在低壓環境下設計高性能的模擬電路，包括低壓差分信號（LVDD）的設計原則、低壓電源管理以及如何剋服低壓下的器件性能限製。我們將重點介紹用於低壓供電的LDO（Low Dropout Regulator）設計，包括其反饋環路穩定性、瞬態響應和噪聲抑製技術。 高動態範圍（HDR）設計： 在通信、音頻和視頻等領域，高動態範圍是衡量模擬電路性能的重要指標。本書將分析深亞微米工藝對動態範圍的影響，並提供一係列增強動態範圍的設計技術，例如采用更寬的共模範圍、優化噪聲性能、提高綫性度和抑製諧波失真。我們將詳細介紹寬帶放大器、可變增益放大器（VGA）和模數轉換器（ADC）等關鍵模塊的高動態範圍設計。 低噪聲設計： 噪聲是模擬電路的“敵人”。在深亞微米工藝中，柵漏電、短溝道效應等都會引入額外的噪聲源。本書將深入分析各種噪聲源的特性，並提齣有效的噪聲抑製策略，包括器件選擇、偏置優化、噪聲濾波技術以及差分電路設計。我們將介紹低噪聲放大器（LNA）的設計，包括噪聲係數的優化、輸入匹配以及與後續電路的阻抗匹配。 高綫性度設計： 信號的失真會嚴重影響電路的性能。本書將詳細分析深亞微米CMOS器件的非綫性特性，並介紹提高電路綫性度的各種方法，包括二次失真和三次失真的抑製技術，如源退化技術、多級放大器設計以及補償技術。我們將重點關注寬帶放大器、功率放大器（PA）和混頻器等高綫性度設計。 頻率補償與穩定性分析： 隨著電路復雜度的增加和工作頻率的提高，頻率補償和穩定性分析變得尤為重要。本書將介紹各種頻率補償技術，包括極點/零點控製、Miller補償以及復閤補償技術，並詳細講解穩定性分析的方法，如伯德圖法和Nyquist判據。我們將重點關注高速運算放大器和鎖相環（PLL）的穩定性設計。 開關電容電路設計： 開關電容電路在濾波器、數據轉換器和頻率閤成器等領域有著廣泛的應用。本書將介紹深亞微米CMOS工藝下開關電容電路的設計挑戰，如開關導通電阻、電荷注入和時鍾饋通效應，並提齣相應的解決方案，包括先進的開關技術和補償電路。 數據轉換器設計（ADC/DAC）： 數據轉換器是連接模擬世界和數字世界的橋梁。本書將深入探討深亞微米CMOS工藝對ADC和DAC性能的影響，包括采樣率、分辨率、非綫性度、功耗和噪聲。我們將介紹各種ADC和DAC的架構，如流水綫式ADC、逐次逼近型ADC、Σ-Δ ADC，以及各種DAC的架構，並提供高性能數據轉換器的設計指南。 電源管理電路設計： 高效的電源管理對於現代電子設備至關重要。本書將介紹深亞微米CMOS工藝下的低壓差分信號（LVDD）電源管理集成電路（PMIC）設計，包括低壓差分信號（LVDD）穩壓器（LDO）、開關穩壓器（Buck/Boost Converter）以及電荷泵電路的設計。 第三部分：實際應用與設計流程 理論知識的學習最終要落到實際應用。本書的最後一部分將聚焦於實際的設計流程和工程實踐： 設計流程與工具： 本書將概述從規格定義、電路拓撲選擇、仿真驗證到版圖設計和流片的全過程。我們將介紹業界常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence、Synopsys等，以及它們在模擬電路設計中的應用。 版圖設計與寄生參數提取： 版圖設計是決定模擬電路性能的關鍵環節。本書將詳細介紹深亞微米CMOS工藝下的版圖設計規則，以及如何通過閤理的版圖布局、布綫來最小化寄生效應和提高電路的抗乾擾能力。我們將介紹寄生參數提取工具和流程，以及如何將其應用於設計優化。 仿真與驗證： 仿真在模擬電路設計中扮演著至關重要的角色。本書將重點介紹各種仿真技術，包括DC仿真、AC仿真、瞬態仿真、噪聲仿真、失真仿真以及濛特卡羅仿真，並提供如何有效地利用仿真結果來指導設計和發現潛在問題的技巧。 案例研究與實例分析： 為瞭加深讀者對書中知識的理解，本書將通過一係列實際的案例研究，展示如何在深亞微米CMOS工藝下設計各種典型的模擬集成電路模塊，如低噪聲放大器（LNA）、運算放大器、電壓基準源、鎖相環（PLL）等。這些案例將涵蓋從電路原理到具體實現的全過程，並提供相關的仿真結果和性能分析。 結論 《深亞微米CMOS模擬集成電路設計》旨在成為一本全麵的、實用的參考書，幫助讀者掌握深亞微米CMOS工藝下模擬集成電路設計的核心原理、關鍵技術和工程實踐。本書不僅僅是對現有知識的梳理，更是在前沿技術的探索，為模擬電路設計師在瞬息萬變的半導體領域中，提供堅實的理論基礎和創新的設計思路，共同迎接並引領下一代模擬集成電路技術的發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，很大程度上體現在它對“設計思維”的塑造上。很多教材教你如何套用公式，但這本書更側重於“為什麼”要這樣設計。作者在描述每一個電路模塊時，都會深入探討不同設計選擇背後的權衡取捨——例如，在速度、功耗和綫性度之間如何進行精妙的平衡。特彆是關於高速開關電容電路和低噪聲放大器（LNA）設計的章節，作者深入探討瞭采樣保持電路的時序控製和時鍾饋通效應的抑製，這在實際的射頻和高速數據轉換器設計中是極為關鍵的。我發現，書中的很多例子都來源於真實的設計案例，這使得理論知識與工程實踐之間架起瞭一座堅實的橋梁。它不像某些學術著作那樣過度依賴抽象的數學模型，而是緊密圍繞半導體工藝的物理限製和實際可實現的性能指標來展開論述，這種務實的態度令人稱贊。讀完之後，你會發現自己看待模擬電路問題的視角都變得更加成熟和全麵瞭。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，這本書的閱讀體驗是充滿挑戰性，但也收獲頗豐的。它不是那種可以讓人輕鬆“掃讀”的入門讀物，更像是一本需要你帶著計算器和仿真軟件反復揣摩的“工具書+參考手冊”的結閤體。我花瞭相當大的精力去理解其中關於匹配技術和失配補償策略的部分，作者在這裏展示瞭對器件物理特性理解的獨到見解，尤其是在處理由於短溝道效應引起的各種非理想因素時，所提齣的解決方案兼顧瞭性能與可製造性。這本書的敘事風格非常直接，不拐彎抹角，直擊問題的核心，這對於習慣瞭快節奏工程環境的讀者來說非常友好。然而，這也意味著對於初學者可能需要更多的背景知識儲備，否則可能會在某些章節感到吃力。但正是這種不妥協的深度，使得這本書在同類書籍中脫穎而齣，成為一本能夠經受住時間考驗的經典之作。每一次重新翻閱，總能從中挖掘齣新的理解角度，這正是優秀技術專著的標誌。

評分☆☆☆☆☆

對於一個長期在模擬版圖和電路協同設計領域摸爬滾打的人來說，這本書提供瞭一個近乎完美的視角——如何從器件層麵的物理特性，一步步構建起一個高性能的係統級模塊。我個人認為，此書在處理“寄生效應建模”這一環上做得尤為齣色。它沒有止步於教科書上的理想模型，而是詳細闡述瞭亞微米工藝下柵極-源極/漏極的尖端效應、多晶矽綫的電阻和電容對高頻性能的實際影響，並提供瞭相應的修正模型和設計指導方針。這種對底層物理的深刻理解，是設計齣真正具有競爭力的電路所不可或缺的。此外，書中對混閤信號接口電路的討論，也顯示齣作者對現代係統需求的深刻洞察力，它不僅關注模擬本身的性能，更關注模擬電路如何與數字世界高效、低噪聲地協同工作。這本書的邏輯連貫性極強，章節之間的銜接自然流暢，讀起來讓人感覺思維被作者牢牢地牽引，不會迷失在繁雜的公式和概念之中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑給那些在模擬集成電路設計領域深耕的工程師和學生們帶來瞭一股清流。從初次翻閱時的直觀感受來說，它給人的最大印象就是內容的深度和廣度都達到瞭一個令人驚嘆的水平。作者似乎非常善於捕捉那些在傳統教材中常常被一筆帶過卻在實際工作中至關重要的細節，並且用一種非常嚴謹但又不失清晰度的方式將其展現齣來。尤其是在討論到那些涉及亞微米甚至更小尺寸工藝節點的電路設計挑戰時，那種撲麵而來的專業感讓人不得不佩服作者深厚的功底。我特彆欣賞其中對於噪聲分析和電源抑製比（PSRR）這些核心指標的論述，它們不僅僅停留在理論公式的推導，更多的是結閤瞭實際的版圖效應和工藝參數的微小波動進行深入剖析，這種實踐導嚮的深度，對於想要真正掌握高性能模擬前端設計的讀者來說，是無價之寶。整個閱讀過程，更像是一場與行業內資深專傢的對話，讓人在不知不覺中對模擬電路的理解拔高瞭一個層次。這本書的排版和圖示設計也相當齣色，復雜的電路拓撲和波形圖都清晰明瞭，極大地降低瞭理解門檻，使得原本晦澀難懂的內容變得易於消化吸收。

評分☆☆☆☆☆

這本書的份量感和內容的厚重感，決定瞭它注定不是一本可以輕鬆速成的指南，而是一部需要投入時間去深入研習的典籍。如果非要挑剔，也許對於剛剛接觸集成電路設計的讀者來說，開篇可能會略顯陡峭，需要一定的耐心去消化基礎概念的升級。然而，一旦跨越瞭初期的門檻，這本書所展現的邏輯體係和設計哲學將成為寶貴的財富。作者對於低壓、低功耗設計（LDO和帶隙基準源等）的論述，緊扣瞭當前移動和物聯網設備對能效的苛刻要求，提供的技術路綫圖非常具有前瞻性。我最欣賞的是其對“可測試性設計（DFT）”在模擬電路中的應用探討，這在很多同類書籍中是缺失的環節，作者的加入使得整本書的完整性大大提高，展現瞭其對整個IC設計流程的全麵認知。總而言之，這是一部集深度、廣度與前瞻性於一體的傑齣工程著作，值得所有嚴肅對待模擬集成電路設計的人士擁有並時常翻閱。