集成基准源电路设计——从二极管到高阶带隙基准源 (美)林康-莫莱 978703036714 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： 科学出版社

ISBN：9787030367143

商品编码：29300145431

包装：平装

出版时间：2013-04-01

基本信息

书名：集成基准源电路设计——从二极管到高阶带隙基准源

定价：32.00元

作者：(美)林康-莫莱

出版社：科学出版社

出版日期：2013-04-01

ISBN：9787030367143

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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本书是集成电压基准源（VoltageReference）设计的经典参考书籍和教程，阐述了集成电压基准源大量设计实例背后蕴藏的理念以及更多的思考。全书共分为5章，详细介绍了基准源设计相关的基础知识、电流基准源设计、电压基准源设计、高精度基准源电路设计，以及系统和应用环境分析等方面的内容。
全书以理论分析作为基础，结合工程产品开发的实际情况，从产品的性能、成本和应用多方面讨论产品开发过程中的细节问题。书中各章节具有较强的独立性，可以满足读者不同方面的需求，对于刚入门的数字和模拟电路设计师以及经验丰富的工程师均具有重要的借鉴意义。
本书可作为高等院校电气工程、微电子和集成电路设计等相关专业师生的参考用书，也可以供相关科研工作者和工程人员参考阅读。

目录

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绪论
Chapter 1 基础知识
1.1 二极管
1.1.1 击穿区域
1.1.2 正向偏置区域
1.2 电流镜
1.2.1 简单电流镜
1.2.2 共源共栅电流镜
设计实例 1.1
1.2.3 调整型共源共栅电流镜
1.3 小结
附录 二极管电压的温度特性
参考文献
Chapter 2 电流基准源
2.1 PTAT电流基准源
2.1.1 双极工艺实现方式
2.1.2 CMOS实现方式
2.2 启动电路和频率补偿
2.2.1 连续导通启动电路
2.2.2 与电路状态有关的启动电路
2.2.3 频率补偿
2.3 CTAT电流基准源
2.4 与温度无关的电流基准源
2.5 PTAT²电流源产生电路
2.5.1 双极工艺实现方式
2.5.2 CMOS工艺实现方式
设计实例 2.1
2.6 小结
参考文献
Chapter 3 电压基准源
3.1 零阶基准源
3.1.1 正向偏置二极管基准源
3.1.2 齐纳电压基准源
设计实例 3.1
3.2 一阶基准源
3.2.1 正向偏置二极管基准源
3.2.2 齐纳基准源
设计实例 3.2
3.3 二阶电压基准源(曲率校正)
3.4 曲率校正技术当前的发展情况
3.4.1 与温度相关电阻比例技术
3.4.2 二极管环路技术
3.4.3 β补偿技术
3.4.4 分段线性电流模技术
3.4.5 非线性匹配校正(Matched-Nonlinear Correction)
3.4.6 补偿方法
3.5 小结
参考文献
Chapter 4 高精度基准源电路的设计
4.1 误差来源
4.1.1 定性的影响
设计实例 4.1
4.2 输出级
4.2.1 电压模式输出级
4.2.2 电流模式输出级
4.2.3 混合模式输出级
4.2.4 稳压基准源和未稳压基准源
设计实例 4.2
4.3 电源电压抑制和线性调整性能的设计
4.3.1 共源共栅技术
4.3.2 伪电源电压技术
设计实例 4.3
4.4 小结
附录1 典型一阶带隙基准源的误差来源
附录2 电阻温度系数对电流模式输出级基准源的影响
参考文献
Chapter 5 系统和应用环境分析
5.1 修调网络的设计
5.1.1 修调范围
5.1.2 修调技术
设计实例 5.1
5.2 封装应力的影响
5.3 系统相关的问题
5.3.1 电路设计考虑
5.3.2 版图设计考虑
设计实例 5.2
5.4 特征描述
5.5 小结
附录1 带有混合模式(同时具有电压和电流模式)输出级的带隙基准源的修调流程
附录2 封装应力对带隙基准源电路的影响
附录3 基准源电路对输入阶跃信号的有限冲激响应所需时间的讨论
参考文献

作者介绍

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Gabriel AlfonsoRincón-Mora（B.S.,M.S.,Ph.D.）博士,1994年加入业界的德州仪器公司（TexasInstruments,TI）,1999年被聘任为佐治亚理工学院（GeorgiaTech）教授,并且在2001年受聘为全职教授,其间仍在TI,作为原来所属部门和TI公司的技术顾问。其学术成就包括5本著作、1本书的部分章节（onebook chapter）、26个和超过100篇学术论文,而且他还成功设计了26款商用功率管理芯片,在全世界销售。他是IEEECASS的杰出演讲人（Distinguished Lecturer）,IEEE TCASII的副主编（AssociateEditor）和IEEE SSCS-CASS分部的主席,并获得多项奖励。

文摘

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序言

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集成基准源电路设计：解锁精密仿真的基石 在当今电子系统的飞速发展中，对信号的精确度要求日益严苛，尤其是在模拟信号处理、数据采集以及各类传感器应用领域。这些高精度应用的核心，离不开一个稳定、可靠的参考电压源——即基准源。它如同电子系统中的“尺子”，为后续的信号处理和测量提供精确的基准，其性能的优劣直接决定了整个系统的精度和稳定性。 《集成基准源电路设计》一书，正是深入剖析这一关键电子模块的权威指南。本书以集成电路设计为视角，系统地阐述了从最基础的二极管基准源，到复杂的高阶带隙基准源等各类主流基准源电路的原理、设计与实现。它不仅梳理了基准源电路发展的历史脉络，更聚焦于当前最前沿的设计理念与技术手段，为读者提供了全面而深入的专业知识。 探索基准源的起源与演进 本书首先带领读者回到基准源的起点，从最简单的二极管开始，探讨其作为基准源的可能性。尽管二极管基准源在精度和温度稳定性方面存在显著局限，但其结构简单、易于理解的特点，为后续更复杂的基准源设计奠定了概念基础。通过分析二极管的伏安特性曲线，读者将理解温度变化对其输出电压的影响，以及由此产生的非理想性。 随后，本书将笔锋转向了更具实用价值的齐纳二极管基准源。齐纳二极管的击穿特性使其成为早期实现稳定电压源的常用选择。本书将详细讲解不同类型的齐纳二极管，如普通齐纳二极管和雪崩击穿二极管，以及它们在集成电路中实现的具体方法。同时，也会深入探讨齐纳基准源在温度漂移、噪声以及动态响应方面的挑战，并介绍一系列提高其性能的设计技巧，例如利用串联和并联结构来补偿温度效应，以及通过滤波来降低噪声。 剖析带隙基准源的精髓 真正让集成基准源技术迈上新台阶的，无疑是带隙基准源（Bandgap Reference，BGR）。本书投入了大量的篇幅，对带隙基准源进行了细致入微的讲解。它首先从半导体物理学的角度，深入剖析了PN结的温度特性，以及产生负温度系数（NTC）的机制。在此基础上，本书详细阐述了互补到互补（Complementary to Complementary）原理，即利用NTC特性与由电阻产生的一阶正温度系数（PTC）信号进行叠加，从而实现补偿，得到几乎与温度无关的输出电压。 本书会详细解析多种经典的带隙基准源拓扑结构，例如最基础的伯吉斯（Burgess）型带隙基准源，以及在此基础上发展出的各种改进型设计。读者将学习到如何通过精密的电阻比和晶体管参数匹配来优化补偿效果，实现极低的温度系数。此外，本书还会深入探讨高阶补偿技术，例如利用更高阶的温度多项式来进一步消除残余的温度效应，以及如何设计能够抵御电源电压波动、负载变化和工艺偏差的基准源。 深入掌握设计细节与实现工艺 《集成基准源电路设计》不仅仅停留在理论层面，更强调实际的设计与实现。本书将引导读者学习如何在集成电路设计流程中，对基准源电路进行建模、仿真和优化。它会详细介绍常用的电路仿真工具，如SPICE及其各种变种，并展示如何利用这些工具对基准源电路进行静态和动态性能分析，包括直流工作点、AC增益、瞬态响应、噪声以及温度漂移等关键参数的评估。 在工艺方面，本书也会触及集成电路制造过程中对基准源设计的影响。例如，不同制造工艺（如CMOS、Bipolar、BiCMOS）对基准源性能的差异，以及如何根据具体的工艺特性来选择和优化电路设计。此外，还会讨论工艺偏差（Process Variation）对基准源性能的影响，以及如何通过设计冗余、差分结构或自适应补偿等手段来提高电路的鲁棒性。 掌握关键性能指标与优化策略 本书对基准源电路的关键性能指标进行了全面而深入的阐述，并提供了相应的优化策略。 温度稳定性： 作为基准源最核心的指标之一，本书将从原理上剖析温度漂移的来源，并详细介绍如何通过不同阶的温度补偿技术来降低其水平，例如使用PTAT（Proportional to Absolute Temperature）和CTAT（Complementary to Absolute Temperature）电流/电压的组合，以及利用多项式拟合和电路结构来实现零温度系数。 精度与线性度： 读者将了解到如何通过精密的电阻匹配、晶体管参数匹配以及高增益的误差放大器来提高基准源的静态精度和动态线性度。 噪声性能： 噪声是模拟电路中的一个普遍问题，本书将分析基准源电路中的噪声来源，包括热噪声、闪烁噪声以及电源噪声耦合，并介绍如何通过滤波、差分结构以及低噪声设计技术来抑制噪声。 电源抑制比（PSRR）： 良好的PSRR意味着基准源对电源电压的波动不敏感。本书将探讨如何设计高PSRR的基准源，包括使用二阶滤波器、差分放大器以及优化电源去耦策略。 功耗与面积： 在便携式设备和低功耗应用中，功耗和芯片面积是重要的设计考量。本书将介绍如何在保证性能的前提下，通过电路结构的选择、晶体管尺寸的优化以及低功耗设计技巧来降低功耗和芯片面积。 启动特性： 某些基准源电路在首次上电时需要一个稳定的启动过程。本书将讨论启动电路的设计，以及如何避免启动过程中的振荡或进入非理想状态。 聚焦前沿与应用 除了传统的带隙基准源，本书还将触及一些前沿的基准源设计技术，以满足日益增长的复杂应用需求。例如，针对低压供电系统，本书将探讨如何设计能够在极低电压下工作的基准源。对于对功耗有极致要求的应用，如物联网（IoT）设备，本书将介绍超低功耗基准源的设计方法。 本书的讲解贯穿了实际应用案例，帮助读者理解基准源在不同领域的应用价值。例如，在模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）中，高精度基准源是保证转换精度的关键；在传感器接口电路中，稳定的基准源能够提高测量精度；在电源管理单元（PMU）中，基准源是调节和稳定输出电压的基础。 谁将受益于本书 《集成基准源电路设计》是为所有致力于深入理解和掌握集成电路基准源设计的工程师、研究人员和高级学生量身打造的。无论您是正在从事模拟IC设计、混合信号IC设计，还是对高性能传感器、数据采集系统等领域感兴趣，本书都将是您不可或缺的参考。它能够帮助您： 快速入门： 为初学者提供清晰的原理讲解和设计思路。 深入钻研： 为有经验的工程师提供精深的理论分析和先进的设计方法。 解决实际问题： 提供实用的设计技巧和优化策略，帮助您应对实际设计中的挑战。 拓展视野： 了解基准源技术的发展趋势和前沿方向。 总而言之，《集成基准源电路设计》一书，以其严谨的学术态度、丰富的工程实践经验和清晰的逻辑结构，为您打开了一扇通往精密电子世界的大门。通过对本书的学习，您将能够深刻理解基准源电路的设计精髓，并具备独立设计和优化各类高性能基准源电路的能力，从而为您的电子系统设计项目奠定坚实的性能基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，第一印象是它厚重且内容扎实。作为一名在模拟IC设计领域摸爬滚打多年的工程师，我深知一个稳定、精确的基准源对于整个芯片性能的重要性，尤其是在ADC、DAC、PLL等精密模拟模块中，基准源的品质直接决定了系统的动态范围和分辨率。过去，我主要通过阅读国外的技术论文和参加各种研讨会来学习基准源的设计，但这种方式往往零散且不够系统。而这本书的出现，仿佛填补了我知识体系中的一个重要空白。它不仅仅是关于“基准源”这个概念的介绍，而是深入到了“设计”的层面，这意味着它会提供具体的电路图、分析方法以及设计流程。我特别关注的是“集成”这个词，它暗示了本书将侧重于在CMOS等主流工艺下的基准源设计，这与分立元件的设计有本质区别。如何在有限的工艺条件下，通过巧妙的电路设计实现高性能的基准源，是每个模拟IC设计者都面临的挑战。我对书中关于如何处理工艺偏差（PVT variations）、如何提高基准源的抗干扰能力、以及如何设计低功耗基准源等内容充满了好奇。我相信，这本书能够为我提供一套系统性的设计思路和实用的设计技巧，帮助我更好地应对实际项目中的设计难题。

评分☆☆☆☆☆

这本书以其深入的标题吸引了我。作为一名在模拟射频领域工作的工程师，我对基准源的稳定性、精度和功耗有着极高的要求。我知道，一个设计精良的基准源是许多高端模拟电路的基础，例如高性能ADC、DAC、PLL以及各种传感器接口。然而，要设计出满足严格要求的基准源，需要扎实的理论基础和丰富的实践经验。我常常在思考，如何才能有效地克服工艺变化、温度漂移以及电源噪声对基准源性能的影响。我希望这本书能够提供一套清晰的设计框架，从理解不同类型基准源的物理原理开始，逐步深入到电路拓扑的设计、性能的分析和优化。尤其是“高阶带隙基准源”这个部分，我非常期待能学习到如何设计更复杂的补偿电路，以达到纳伏级别的低噪声和极低的温度系数。此外，书中关于基准源的功耗优化和低电压设计也是我非常关注的方面，这对于我们设计功耗敏感的射频前端和移动通信芯片至关重要。我希望书中能提供一些创新的设计思路和实用的技巧，帮助我们设计出更具竞争力的产品。

评分☆☆☆☆☆

我一直对模拟集成电路设计充满热情，尤其是对于那些能够提供稳定、精准参考电压的基准源电路。在我的学习和工作过程中，我深刻体会到，一个优秀的基准源不仅仅是电路中的一个小模块，更是整个集成电路系统性能的基石。从我个人的经验来看，市面上关于基准源设计的中文书籍，有些内容过于理论化，缺乏实际的设计指导；有些则过于浅显，无法满足对高性能基准源的需求。这本书的标题“集成基准源电路设计——从二极管到高阶带隙基准源”恰恰击中了我的痛点。它清晰地表明了本书的覆盖范围，从最基础的二极管基准源，到更复杂的带隙基准源，并强调了“集成”的特点，这表明它将关注在实际IC设计中会遇到的问题。我希望这本书能够深入浅出地讲解各种基准源的设计原理，包括其物理基础、电路拓扑、性能指标的定义和分析方法，以及各种影响因素（如温度、电源电压、工艺偏差）的补偿技术。我尤其期待书中能够详细介绍高阶带隙基准源的设计，包括如何实现更好的线性和温度补偿，以及如何在低功耗和低噪声之间做出权衡。同时，我希望书中能包含一些实际的设计案例和仿真结果，以帮助我更好地理解设计思路和验证设计效果。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而专业，深蓝色的背景搭配烫金的书名，散发着一种严谨的技术气息。我一直对模拟电路设计，尤其是各种基准源电路的实现原理和优化方法非常感兴趣。在学习过程中，我发现市面上关于这个主题的中文书籍相对较少，或者内容不够深入、体系不够完整。所以，当我看到这本书的标题时，立刻被它所吸引。 “集成基准源电路设计”——光是这个标题，就点明了本书的核心内容，并且“从二极管到高阶带隙基准源”的副标题，则进一步勾勒出了本书的知识广度和深度，预示着它将涵盖从最基础的二极管基准源，到复杂且高性能的高阶带隙基准源，这其中涉及到的技术跨度很大，理论和实践都充满挑战。 我个人认为，一本优秀的技术书籍，不仅需要有扎实的理论基础，更需要有清晰的逻辑结构和丰富的案例分析，能够引导读者循序渐进地掌握复杂的技术。这本书的翻译作者也是一位在集成电路领域有丰富经验的专家，这让我对这本书的翻译质量和内容准确性充满了期待。 我希望这本书能够系统地介绍各种基准源电路的设计理念、电路结构、性能分析以及实际应用中的注意事项。例如，对于基础的齐纳二极管基准源，我希望能看到关于其噪声、温度漂移以及稳定性等方面的深入探讨；对于更复杂的带隙基准源，我则期待能够学习到不同拓扑结构（如一阶、二阶、高阶）的优缺点，以及如何通过设计来优化其线性和温度特性。

评分☆☆☆☆☆

对于本书的期望，我更侧重于它在理论深度和实践指导上的结合。我希望它不仅仅是停留在理论公式的推导，而是能够将理论与实际的电路实现紧密联系起来。比如，对于带隙基准源，我希望书中能够详细解释如何通过补偿技术来抑制温度漂移，以及不同补偿策略（如PMOS跨导、二极管连接MOS管等）的原理和优缺点。同时，我也期待书中能包含一些典型的设计案例，展示如何根据具体应用的需求，选择合适的基准源拓扑结构，并进行参数设计和版图实现。 版图设计是集成电路设计的关键环节，它直接影响到电路的性能和功耗。因此，我希望书中能够提供关于基准源版图设计的指导，例如如何进行器件匹配、如何减小寄生效应、以及如何进行衬底噪声的隔离等。这些细节往往是决定一个基准源能否成功的关键因素。此外，我个人对低压、低功耗基准源的设计也特别感兴趣，因为在移动设备和物联网应用中，电源的限制越来越严格。我希望书中能够探讨如何设计能够在极低电压下工作的基准源，以及如何优化其功耗。