微電子專業實驗教材係列叢書：模擬集成電路設計實驗教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

王嚮展，寜寜，於奇 著

圖書標籤:

• 微電子
• 模擬集成電路
• 集成電路設計
• 實驗教程
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 電路分析
• 模擬電路
• EDA工具

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030439109

版次：1

商品編碼：11682513

包裝：平裝

叢書名： “電子信息材料與器件國傢級實驗教學示範中心”係列規劃教材 ， ，

開本：16開

齣版時間：2015-04-01

用紙：膠版紙

頁數：174

字數：240000

正文語種：中文

內容簡介

　　《微電子專業實驗教材係列叢書：模擬集成電路設計實驗教程》是電子科技大學“電子信息材料與器件國傢實驗教學示範中心”係列規劃教材及教育部“優秀工程師教育培養計劃”係列教材之一，是在多年來《集成電路原理》和《集成電路原理與設計》課程實驗及綜閤課程設計教學改革的基礎上編寫而成的。教程涵蓋瞭版圖提取、電路設計仿真、版圖設計與規則檢查，以及版圖驗證、寄生參數提取與後仿真等模擬集成電路設計流程中前端與後端的主要內容，采用業界流行的EDA工具，在兼顧聯係課堂教學內容的同時，注重學生實踐技能的培養。
　　《微電子專業實驗教材係列叢書：模擬集成電路設計實驗教程》可作為電子科學與技術專業，特彆是微電子科學與工程、集成電路與集成係統等專業的實踐課教材，也可作為相關行業工作人員的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論

第2章 基礎知識
2.1 模擬集成電路設計流程
2.2 EDA軟件的使用
2.2.1 Cadence軟件平颱介紹
2.2.2 模擬集成電路仿真工具及設置
2.2.3 模擬集成電路版圖工具及設置
2.3 模擬集成電路仿真測試平颱
2.3.1 靜態參數的仿真測試
2.3.2 動態參數的仿真測試
2.3.3 階躍響應仿真測試
2.4 小信號參數提取
2.4.1 模型文件獲取
2.4.2 I-V特性提取參數
2.4.3 仿真時直接查看

第3章 基礎實驗
實驗1 CMOS集成運算放大器版圖識彆與提取
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗2 CMOS兩級共源運算放大器設計與仿真
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗3 CMOS運算放大器版圖設計與規則檢查
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗4 CMOS模擬集成電路版圖驗證、LPE與後仿真
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題

第4章 綜閤性實驗
實驗1 高PSRRCMOS帶隙基準電壓源設計
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗2 全差分兩級運算放大器設計
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗3 恒跨導輸入軌至軌運算放大器設計
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗4 摺疊式共柵共源運算放大器設計
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗5 CMOS高增益比較器設計
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題
實驗6 CMOS壓控振蕩器設計
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗步驟
五、實驗儀器
六、實驗思考題

參考文獻

前言/序言

微電子專業實驗教材係列叢書：模擬集成電路設計實驗教程 簡介 在信息技術飛速發展的今天，集成電路作為現代電子設備的核心，其設計與製造技術是衡量一個國傢科技實力和工業水平的重要標誌。微電子技術，特彆是模擬集成電路設計，更是整個電子信息産業的基石，它支撐著從消費電子到通信、醫療、航空航天等幾乎所有高科技領域的發展。理解並掌握模擬集成電路的設計原理與實驗操作，對於培養高素質的微電子專業人纔至關重要。 本套《微電子專業實驗教材係列叢書：模擬集成電路設計實驗教程》旨在為微電子、電子信息工程、集成電路設計等相關專業的本科生和研究生提供一套係統、全麵、實踐性強的實驗教學指導。本書內容緊密結閤當前模擬集成電路設計的前沿技術與行業需求，注重理論與實踐的深度融閤，幫助學生在動手實踐中深刻理解模擬電路的設計思想、分析方法以及工藝約束，為未來的科研與工程應用打下堅實的基礎。 本書內容梗概： 本書共包含多個精心設計的實驗模塊，每個實驗模塊都圍繞一個核心的模擬集成電路設計主題展開，涵蓋瞭模擬電路設計的關鍵環節，從基本器件模型到復雜的係統級設計。 第一篇：模擬集成電路基礎實驗 本篇重點在於鞏固學生對模擬集成電路基本原理的理解，並通過簡單的電路實例，引導學生熟悉EDA（Electronic Design Automation）工具的使用，掌握電路仿真與版圖設計的基本流程。 實驗一：MOSFET器件模型與仿真 目標： 深入理解MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的物理特性，掌握其在電路設計中的行為模型。學習使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等電路仿真工具，設置仿真參數，分析MOSFET的各種工作區域（如截止區、綫性區、飽和區）下的I-V特性麯綫。 內容： 實驗將從建立簡單的MOSFET模型入手，引導學生通過仿真觀察其跨導、輸齣電阻等重要參數的變化。學生將學習如何利用不同工藝參數下的器件模型進行仿真，理解工藝對器件特性的影響。此外，還將介紹如何進行DC掃描、瞬態分析和AC分析，為後續復雜電路的設計奠定基礎。 實驗二：基本放大器電路設計與仿真 目標： 設計並仿真常見的單級放大器，如共源放大器、共漏放大器、共柵放大器。理解它們在電壓增益、輸入輸齣阻抗、帶寬等方麵的特性差異。 內容： 學生將學習如何根據性能指標（如所需的增益、帶寬）選擇閤適的放大器拓撲結構，並選擇閤適的晶體管尺寸和偏置電流。實驗將指導學生進行電路的原理圖設計、連接，並利用仿真工具進行DC工作點分析、AC小信號分析（計算增益、帶寬、輸入輸齣阻抗）和瞬態分析（觀察信號的幅度、失真）。重點在於理解負載效應、柵漏電容對放大器性能的影響。 實驗三：差分放大器設計與仿真 目標： 設計並仿真差分放大器，理解其共模抑製比（CMRR）的意義和提高方法。掌握差分放大器在抑製噪聲和提高綫性度方麵的優勢。 內容： 實驗將引導學生設計基本的MOS差分對，並分析其差模增益、共模增益以及CMRR。學生將學習如何通過增加有源負載（如電流鏡）來提高差分放大器的性能，並研究電流源的匹配精度對CMRR的影響。此外，還將探索差分放大器在級聯結構中的應用。 實驗四：電流鏡電路設計與仿真 目標： 設計並仿真不同類型的電流鏡，如威爾遜電流鏡、威廉森電流鏡等。理解電流鏡在提供穩定的偏置電流和作為有源負載方麵的作用。 內容： 實驗將從最基本的二管電流鏡開始，分析其輸齣電阻和鏡像誤差。隨後，學生將學習設計更精確的電流鏡電路，如威爾遜電流鏡，並研究溫度和工藝變化對電流鏡精度的影響。實驗還將探討電流鏡作為有源負載在放大器設計中的應用，以及其對放大器增益和輸齣阻抗的提升作用。 第二篇：高級模擬集成電路設計實驗 本篇將進一步深入，帶領學生設計更復雜的模擬電路模塊，包括多級放大器、頻率補償技術、偏置電路以及輸齣級設計等，為構建完整的模擬係統打下基礎。 實驗五：多級放大器設計與頻率補償 目標： 設計並仿真多級放大器，掌握提高電壓增益的方法。理解頻率響應對放大器穩定性的影響，學習使用密勒補償等頻率補償技術來保證電路的穩定性。 內容： 學生將學習如何將單級放大器級聯形成多級放大器，並計算總增益。重點將放在分析多級放大器在不同頻率下的響應，以及由寄生電容引起的極點和零點。實驗將指導學生進行密勒補償設計，計算補償電容的取值，並驗證補償效果，通過仿真觀察補償前後的幅頻響應和相頻響應，以及階躍響應，確保放大器在高增益下仍能穩定工作。 實驗六：運算放大器（Op-amp）設計與仿真 目標： 設計並仿真一個功能完整的運算放大器，重點關注其關鍵性能指標，如開環增益、單位增益帶寬（GBW）、壓擺率（Slew Rate）、輸齣電壓擺幅、功耗等。 內容： 實驗將從設計一個兩級運算放大器（如差分輸入級+電流鏡有源負載+共源輸齣級）開始，指導學生優化各級的設計，以達到預期的性能。將深入研究如何提高差分輸入級的增益和共模抑製比，如何通過電流鏡提高輸齣級的驅動能力，以及如何通過閤適的頻率補償來保證穩定性。學生將學習如何利用仿真工具對運算放大器進行全麵的性能測試，包括DC分析、AC小信號分析（增益、帶寬、相位裕度）、瞬態分析（壓擺率、階躍響應）。 實驗七：濾波器設計與仿真 目標： 設計並仿真不同類型的有源濾波器，如低通、高通、帶通濾波器。理解它們在頻率選擇性方麵的作用，以及不同濾波器類型（如巴特沃斯、切比雪夫）的特性。 內容： 實驗將引導學生根據特定的濾波要求（如截止頻率、通帶紋波、阻帶衰減）選擇閤適的濾波器類型和拓撲結構（如Sallen-Key、MFB）。學生將學習如何利用運算放大器構建有源濾波器，並進行原理圖設計、仿真。通過仿真觀察濾波器的幅頻響應，驗證其濾波效果。實驗還將介紹如何設計二階或更高階濾波器。 實驗八：振蕩器電路設計與仿真 目標： 設計並仿真簡單的弛豫振蕩器、RC振蕩器和LC振蕩器。理解振蕩電路的工作原理，以及影響振蕩頻率和穩定性的因素。 內容： 實驗將從設計一個基本的弛豫振蕩器（如基於施密特觸發器）開始，分析其振蕩頻率的産生機製。隨後，將引導學生設計基於RC網絡或LC諧振迴路的振蕩器（如LC振蕩器），並研究元件參數如何影響振蕩頻率。學生將學習如何通過負反饋機製保證振蕩電路的起振和穩定，並通過仿真觀察輸齣波形，分析其頻率精度和抖動。 第三篇：模擬集成電路版圖設計與流片流程 本篇將帶領學生將理論設計轉化為實際可製造的集成電路，從版圖設計到流片流程的初步瞭解，這是從設計者到工程師的關鍵一步。 實驗九：MOSFET器件版圖設計 目標： 學習使用版圖編輯工具，掌握MOSFET器件的版圖繪製規則（DRC - Design Rule Checking）。理解版圖設計對器件性能的影響，如溝道長度調製效應、短溝道效應、寄生效應等。 內容： 學生將學習如何根據工藝庫提供的設計規則，繪製不同尺寸和參數的NMOS和PMOS晶體管的版圖。通過版圖編輯器，學生將直觀地瞭解P-well、N-well、多晶矽柵、金屬層、接觸孔等層的結構。實驗將指導學生進行DRC檢查，確保版圖符閤工藝要求，避免製造缺陷。 實驗十：基本電路版圖設計與後仿真 目標： 將先前設計的簡單模擬電路（如放大器、電流鏡）進行版圖設計，並進行後仿真（Post-Layout Simulation），以評估版圖效應。 內容： 學生將學習如何將原理圖中的電路元件映射到版圖中的實際器件，並進行導綫連接（布綫）。重點將放在理解寄生電阻和寄生電容（綫延遲、交叉耦閤等）對電路性能的影響。通過版圖提取（Layout Extraction）獲得寄生參數，然後進行Spice後仿真，將仿真結果與前仿真（Pre-layout Simulation）結果進行對比，分析版圖效應。 實驗十一：版圖工藝設計規則（DRC）與設計可製造性（DFM） 目標： 深入理解DRC和DFM的重要性。學習如何優化版圖設計以提高可製造性，減少製造缺陷，降低良率損失。 內容： 實驗將介紹更復雜的DRC規則，如綫寬、綫間距、層疊、井間距等。討論DFM技術，例如使用Dummy Flats，避免光刻失真，優化金屬填充等。學生將有機會在版圖設計中實踐這些規則，並通過DRC檢查工具進行驗證，初步理解設計可製造性對於芯片成功流片至關重要。 實驗十二：模擬集成電路設計流程概述與版圖設計工具實操 目標： 梳理模擬集成電路的完整設計流程，從需求分析、規格定義、架構設計、電路設計、版圖設計、DRC/LVS（Layout Versus Schematic）檢查、寄生參數提取、後仿真，到芯片流片、測試等環節。熟悉主流的EDA工具（如Cadence Virtuoso, Synopsys, Mentor Graphics等）的集成開發環境。 內容： 本實驗將進行綜閤性的實操，帶領學生使用一款主流的EDA工具（如Cadence IC Design Suite）完成一個簡單的模擬電路（如一個簡單的RC振蕩器或一個基本放大器）從原理圖輸入、仿真、版圖繪製、DRC/LVS檢查到後仿真的全過程。通過這個綜閤實驗，學生將對整個設計流程有一個直觀的認識，並熟練掌握基本的設計工具操作，為進一步深入學習和實際項目開發打下堅實的基礎。 本書特色： 1. 緊密結閤實際： 所有實驗內容均取材於實際的模擬集成電路設計應用，能夠幫助學生理解理論知識的實際落地。 2. 循序漸進： 實驗內容由淺入深，從基礎的器件模型到復雜的係統級設計，層層遞進，使學生能夠逐步掌握模擬集成電路設計技能。 3. 重視動手實踐： 強調學生通過實際操作，加深對電路原理的理解，培養解決實際工程問題的能力。 4. EDA工具貫穿始終： 充分利用現代EDA工具進行電路仿真和版圖設計，使學生掌握行業標準的設計方法。 5. 覆蓋關鍵環節： 涵蓋瞭模擬電路設計中的核心環節，包括電路設計、仿真分析、版圖設計以及初步的製造流程知識。 6. 貼閤課程要求： 本教程的設計充分考慮瞭當前高校微電子相關專業的課程設置和教學大綱要求，是開設模擬集成電路設計實驗課程的理想教材。 學習本書的預期收獲： 通過係統學習本書，讀者將能夠： 深刻理解各種模擬集成電路基本單元的工作原理和設計方法。 熟練掌握使用Spice等EDA工具進行電路仿真和性能分析。 掌握基本的模擬集成電路版圖設計流程和設計規則。 理解版圖效應對電路性能的影響，並能進行基本的後仿真評估。 初步瞭解模擬集成電路的完整設計流程和製造工藝。 為進一步深入學習模擬集成電路的高級主題（如混閤信號設計、射頻集成電路設計）打下堅實的理論和實踐基礎。 培養獨立分析問題、解決問題的工程能力，為將來的學術研究或工業界工作做好準備。 總結： 《微電子專業實驗教材係列叢書：模擬集成電路設計實驗教程》不僅是一本實驗指導書，更是幫助學生構建紮實模擬集成電路設計知識體係的階梯。在數字電路日益普及的今天，模擬電路的地位依然不可替代，其復雜性和精妙性也對工程師提齣瞭更高的要求。本書將緻力於成為引導微電子專業學生穿越模擬集成電路設計迷宮的可靠嚮導，點亮他們探索集成電路奇妙世界的道路。

評分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，正在為我的畢業設計而努力，研究方嚮聚焦於射頻（RF）前端電路的設計。在此之前，我雖然在本科階段接觸過一些基礎的模擬電路，但對於射頻領域的特殊性，比如阻抗匹配、高頻噪聲抑製等問題，一直感到有些模糊。這本《模擬集成電路設計實驗教程》雖然並非專門針對射頻領域，但它在模擬集成電路設計方麵打下的堅實基礎，對我來說是極其寶貴的。 尤其是在關於頻率響應分析和噪聲分析的章節，書中通過一些典型的實驗，讓我對信號在電路中是如何隨著頻率變化的，以及各種噪聲源是如何影響電路性能，有瞭更清晰的認識。例如，關於帶寬限製的實驗，我不僅理解瞭RC濾波器的作用，還開始思考在更高的頻率下，寄生參數對電路性能的影響。雖然書中沒有直接給齣射頻電路的實驗，但它所提供的關於模擬電路設計的方法論和工程思維，是完全可以遷移到射頻領域的。這本書讓我明白，紮實的模擬電路基礎，是掌握更復雜的射頻技術的前提。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在接觸這本書之前，我對模擬集成電路設計的感覺是既敬畏又有些畏懼。總覺得這是一個非常精深的領域，需要極高的天賦和大量的經驗纔能駕馭。然而，這本《模擬集成電路設計實驗教程》卻用一種非常親切和實用的方式，帶領我一步步走進瞭這個世界。我特彆喜歡它在講解每一個實驗時，都從一個具體的應用場景齣發，比如介紹運放作為信號調理電路時，會先描述在傳感器信號采集中，如何需要對微弱的信號進行放大和濾波。 這種“由淺入深，由應用到原理”的講解方式，讓我覺得學習過程非常自然和流暢。當我明白瞭為什麼要設計這樣的電路，它的應用價值在哪裏之後，再去深入研究它的內部結構和工作原理，就有瞭更強的動力和目標。書中關於CMOS工藝下的基本模擬電路模塊，比如MOSFET的簡單模型、基本的電流源和電壓源的實現，都通過非常直觀的實驗進行瞭演示。讓我理解瞭在實際的芯片設計中，理論公式是如何映射到具體的晶體管結構和偏置設置上的，這種連接是以前我在其他教材上很少體會到的。

評分☆☆☆☆☆

這本《模擬集成電路設計實驗教程》無疑是我近年來在專業學習領域中遇到的最寶貴的資源之一。我是一名大三的微電子專業本科生，在學習理論知識的同時，一直渴望能將抽象的概念轉化為實際的電路操作。此前，我接觸過一些其他領域的實驗教材，但坦白說，很多都停留在非常基礎的層麵，或者對實驗步驟的描述不夠清晰，導緻我花費大量時間在調試和理解硬件上，而非真正深入理解設計原理。而這本教材，從內容編排到實驗設計，都透著一股紮實的功底和對學生學習過程的深刻理解。 首先，教材在模擬集成電路設計這個看似龐雜的領域，進行瞭一個非常閤理的劃分。它沒有試圖一口氣涵蓋所有內容，而是選取瞭最核心、最能代錶模擬電路精髓的幾個方嚮進行深入剖析。我尤其喜歡關於運放（Operational Amplifier）的部分，從基本的同相、反相放大器到更復雜的差分放大器、多級放大器，每個實驗都循序漸進，理論講解與實際電路搭建緊密結閤。教材不僅給齣瞭電路原理圖，還詳細列齣瞭所需的元件型號、參數要求，甚至連焊接的注意事項都提及到瞭。這對於初學者來說，極大地降低瞭入門門檻，讓我能夠更專注於對放大器增益、帶寬、穩定性等關鍵性能指標的理解和驗證。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在微電子領域摸索瞭幾年，尤其是對數模混閤信號處理方嚮頗感興趣的學生，我一直在尋找一本能夠係統性地將我理論知識與實踐操作聯係起來的教材。《模擬集成電路設計實驗教程》恰好填補瞭我的這一空白。我尤其欣賞書中關於數據轉換器（Data Converter）的實驗設計。在學習SAR（逐次逼近寄存器）型ADC（模數轉換器）的原理時，我雖然理解瞭其基本工作流程，但實際搭建這樣一個需要多個比較器、DAC（數模轉換器）和控製邏輯的電路時，總覺得無從下手。 這本書提供的實驗，將SAR ADC的實現分解成瞭幾個更小的、易於管理的部分。我先是跟著教材，實現瞭基本的電阻梯（Resistor Ladder）DAC，然後是比較器陣列，最後再將它們集成在一起，並配閤簡單的數字控製邏輯。在每一個環節，教材都清晰地給齣瞭設計思路和實現步驟，並且在最後，還引導我們如何通過軟件仿真來驗證整體的轉換精度和速度。我通過親手搭建和調試，對ADC的量化誤差、失調誤差、增益誤差等概念有瞭更深刻的理解，這比單純背誦公式要有效得多。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是有一位經驗豐富的老師，手把手地教你如何在這個充滿挑戰的領域裏“玩轉”電路。我之前在學習濾波器設計的時候，理論上理解瞭各種階數、各種類型濾波器的頻率響應，但實際動手去做的時候，總是遇到各種各樣的問題，比如噪聲大、穩定性差，或者根本達不到預期的濾波效果。這本書的實驗設計就非常巧妙，它引導我去理解濾波器的不同組成部分是如何相互作用的，並且通過調整各個部分的參數來觀察整體性能的變化。其中一個關於低通濾波器的實驗，讓我深刻體會到瞭電容和電阻的取值對截止頻率和通帶衰減的直接影響，遠比我之前看書本上的公式更直觀。 更讓我驚喜的是，教材在介紹各個實驗的同時，並沒有迴避實際設計中可能遇到的睏難。它會主動提齣一些“思考題”，鼓勵我們去分析實驗結果中的偏差，去探究可能的原因。比如，在設計跨導放大器時，書中就提到瞭由於器件的非綫性特性，可能會導緻增益失真，並引導我們思考如何通過引入負反饋或者選擇閤適的偏置電流來改善這種情況。這種引導性的提問方式，極大地激發瞭我的探索欲，讓我不再是被動地完成實驗，而是主動地去思考、去解決問題，這對於培養我的工程思維至關重要。