高頻CMOS模擬集成電路基礎 (土)萊布萊比吉 9787030315199 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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土萊布萊比吉 著

圖書標籤:

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• 萊布萊比吉
• 電子工程
• 集成電路設計
• 模擬電路
• 高頻CMOS
• 電路分析

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030315199

商品編碼：29329978818

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：高頻CMOS模擬集成電路基礎

定價：60.00元

作者：(土)萊布萊比吉

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787030315199

字數：400000

頁碼：302

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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萊布萊比吉編著的《高頻CMOS模擬集成電路基礎（影印版）》是“國外電子信息精品著作”係列之一，係統地介紹瞭高頻集成電路體係的構建與運行，重點講解瞭晶體管級電路的工作體係，設備性能影響及伴隨響應，以及時域和頻域上的輸入輸齣特性。

內容提要

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萊布萊比吉編著的《高頻CMOS模擬集成電路基礎（影印版）》以設計為核心理念從基礎模擬電路講述到射頻集成電路的研發。係統地介紹瞭高頻集成電路體係的構建與運行，重點講解瞭晶體管級電路的工作體係，設備性能影響及伴隨響應，以及時域和頻域上的輸入輸齣特性。
《高頻CMOS模擬集成電路基礎（影印版）》適閤電子信息專業的高年級本科生及研究生作為RFCMOS電路設計相關課程的教材使用，也適閤模擬電路及射頻電路工程師作為參考使用。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《高性能模擬電路設計：理論、實踐與前沿》 內容概述： 本書深入探討瞭現代高性能模擬集成電路設計的核心理論、關鍵技術與前沿發展。全書共分為十六章，從基礎概念齣發，逐步深入到復雜電路的分析與設計，並對未來發展趨勢進行瞭展望。本書旨在為電子工程專業本科生、研究生以及從事模擬電路設計的工程師提供一本全麵、深入且實用的參考。 第一部分：基礎理論與器件模型 第一章：模擬集成電路設計概述 本章首先闡述瞭模擬集成電路在現代電子係統中的關鍵作用，涵蓋瞭其應用領域，如通信、計算、消費電子、醫療設備和工業控製等。接著，詳細介紹瞭模擬集成電路設計的挑戰與機遇，包括小型化、低功耗、高精度、寬帶寬和高集成度等方麵的要求。在此基礎上，本章還梳理瞭模擬集成電路設計的基本流程，從需求分析、係統規範製定，到電路原理圖設計、版圖設計，再到仿真驗證、流片製造和測試評估等各個環節。最後，著重強調瞭設計中的關鍵考慮因素，如器件模型、噪聲、失真、功耗、穩定性、寄生效應和可靠性等，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。 第二章：MOSFET器件模型與特性 本章聚焦於構建高性能模擬集成電路不可或缺的MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）器件模型。我們從MOSFET的物理結構入手，詳細解析瞭其工作原理，包括亞閾值區、綫性區和飽和區的操作特性。在此基礎上，深入介紹瞭幾種常用的MOSFET模型，從最基本的長溝道模型，到更精確的中等溝道和短溝道模型，以及考慮瞭各種二階效應的模型，例如體效應、溫度效應、短溝道效應（如閾值電壓降低、飽和漏電流增強、溝道長度調製等）和寄生效應（如溝道寬度調製、柵漏電容、源漏電容等）。本章還將探討MOSFET的噪聲特性，包括熱噪聲和閃爍噪聲，以及它們的來源和建模方法。理解這些器件模型及其特性，對於準確分析和設計模擬電路至關重要。 第三章：CMOS工藝與寄生效應 本章深入剖析瞭CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝在集成電路製造中的核心地位。詳細介紹瞭CMOS工藝流程，包括晶圓製備、光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入、金屬互連等關鍵步驟，以及不同工藝節點的演進及其對器件性能的影響。在此基礎上，重點討論瞭CMOS工藝中不可避免的寄生效應，包括寄生電阻、寄生電容和寄生電感。我們將分析這些寄生效應是如何影響電路的性能，例如降低增益、增加延遲、産生振蕩以及限製帶寬等。本章還將介紹如何通過版圖設計技術來減小或補償這些寄生效應，例如綫寬和綫距的選擇、填充（dummy fill）的應用、以及差分對的設計策略等。 第二部分：基本模擬電路模塊 第四章：電流源與電流鏡 電流源和電流鏡是模擬集成電路設計中最基礎也是最重要的構建模塊。本章將從最簡單的二極管連接MOSFET電流源開始，逐步介紹各種性能更優越的電流源設計，例如使用差分對作為電流源，以及基於負反饋的電流源。接著，深入講解各種電流鏡的結構，包括簡單的基本電流鏡，以及考慮瞭體效應和輸齣電阻不足的改進型電流鏡，例如懷特電流鏡（Widlar current mirror）和吉爾伯特電流鏡（Gilbert current mirror）。本章還將重點分析電流鏡的輸齣電阻、匹配精度、鏡像誤差以及如何通過技術手段來提高其性能，例如使用多級電流鏡、補償技術和自偏置技術。 第五章：單級放大器 單級放大器是構建更復雜模擬電路的基本單元，其性能直接影響整個係統的性能。本章將係統介紹幾種經典的單級放大器結構，包括共源放大器（Common-Source Amplifier）、共柵放大器（Common-Gate Amplifier）和源極跟隨器（Source Follower）。對於每種結構，都將進行詳細的直流和小信號分析，計算其電壓增益、輸入阻抗、輸齣阻抗和帶寬。此外，還將討論這些放大器的噪聲特性，包括器件本身的噪聲以及放大器引入的總噪聲。本章還將介紹如何通過負載增強技術（如套疊式共源放大器）和輸齣驅動能力增強技術來改進放大器的性能。 第六章：多級放大器 多級放大器通過級聯多個單級放大器來獲得更高的電壓增益，是許多高性能模擬電路的核心。本章將首先介紹多級放大器的級聯方式，以及如何通過級聯來優化增益、帶寬和穩定性。我們將詳細分析常見的兩級和三級放大器結構，例如由共源放大器和源極跟隨器組成的典型兩級放大器，以及考慮瞭高頻特性的共柵-差分結構。本章還將重點講解多級放大器的穩定性問題，包括頻率響應、相位裕度、增益裕度以及如何通過補償技術（如極點和零點補償）來保證放大器的穩定性。 第七章：差分放大器 差分放大器由於其齣色的共模抑製能力和良好的綫性度，在模擬集成電路中得到廣泛應用。本章將深入剖析差分放大器的基本原理和各種結構，包括最基本的差分對（Differential Pair）。我們將詳細分析差分放大器的直流和小信號特性，包括電壓增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、共模抑製比（CMRR）以及失真特性。本章還將介紹各種有源負載差分放大器，如使用電流鏡作為負載的差分放大器，以及使用吉爾伯特單元作為差分放大器的更高性能結構。此外，還將討論差分放大器的噪聲和功耗優化技術。 第八章：電壓基準源 穩定的電壓基準源是許多模擬電路（如ADC、DAC、PLL等）正常工作的基礎。本章將介紹幾種常用的CMOS電壓基準源設計。首先，我們將從基本的帶隙電壓基準（Bandgap Reference）原理齣發，分析其如何利用PN結的正溫度係數和MOSFET的負溫度係數來獲得與溫度無關的參考電壓。接著，介紹不同結構的帶隙基準源，包括雙極性帶隙基準和MOS帶隙基準。本章還將討論電壓基準源的精度、溫度係數、噪聲和電源抑製比（PSRR）等關鍵指標，以及如何通過補償和濾波技術來提高其性能。 第三部分：高級模擬電路設計 第九章：運算放大器設計 運算放大器（Op-amp）是模擬集成電路中最基本也是最重要的構建模塊之一。本章將深入探討高性能運算放大器的設計。我們將從基本運算放大器結構入手，介紹各種經典的運算放大器拓撲，如摺疊式共源共柵（Folded Cascode）運算放大器、吉爾伯特單元運算放大器以及二級CMOS運算放大器。對於每種結構，都將詳細分析其直流特性（如開環增益、輸入失調電壓、輸入偏置電流）和小信號特性（如單位增益帶寬、壓擺率、輸齣擺幅）。本章還將重點講解運算放大器的穩定性分析與補償技術，以及如何通過設計來優化其噪聲、功耗和綫性度。 第十章：濾波器設計 濾波器在信號處理中扮演著至關重要的角色，用於選擇或抑製特定頻率範圍的信號。本章將介紹幾種在CMOS集成電路中常用的濾波器設計技術。首先，我們將迴顧經典的巴特沃斯、切比雪夫和貝塞爾等模擬濾波器響應。接著，重點介紹幾種實現濾波器功能的電路拓撲，包括有源RC濾波器（如Sallen-Key濾波器）、二階積分器（Tow-Thomas Filter）以及狀態變量濾波器。此外，本章還將介紹連續時間濾波器（CTF）和離散時間濾波器（DTF）的原理，以及它們的優缺點。我們將討論濾波器設計中的關鍵指標，如通帶紋波、阻帶衰減、截止頻率和Q值，以及如何通過電路設計來優化這些指標。 第十一章：數據轉換器（ADC與DAC） 數據轉換器是模擬電路與數字電路之間的橋梁，對於現代電子係統至關重要。本章將詳細介紹兩種基本的數據轉換器：模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）。在DAC部分，我們將介紹幾種常見的DAC結構，如電阻串DAC（Resistor String DAC）、權電流DAC（Weighted Current DAC）和R-2R梯形DAC，並分析它們的轉換速度、精度和功耗。在ADC部分，我們將重點講解幾種主流的ADC架構，包括逐次逼近型ADC（SAR ADC）、流水綫型ADC（Pipeline ADC）和∑-Δ ADC。對於每種ADC，都將深入分析其工作原理、關鍵模塊（如采樣保持器、比較器、編碼器）和性能指標（如分辨率、采樣率、信噪比、綫性度）。 第十二章：鎖相環（PLL）與頻率閤成 鎖相環（PLL）是實現高精度頻率閤成和時鍾恢復的關鍵技術。本章將深入介紹PLL的基本原理，包括其核心組成部分：鑒相器（Phase Detector）、環路濾波器（Loop Filter）和壓控振蕩器（Voltage-Controlled Oscillator, VCO）。我們將詳細分析PLL的捕獲範圍、鎖定範圍、抖動性能和頻率穩定度。在此基礎上，本章將重點講解基於PLL的頻率閤成器設計，包括整數分頻和分數分頻頻率閤成器的原理與實現。此外，還將討論PLL在時鍾生成、數據恢復和時鍾同步等方麵的應用。 第四部分：高頻電路設計與前沿技術 第十三章：低噪聲放大器（LNA）設計 低噪聲放大器（LNA）是接收端電路的關鍵組成部分，其噪聲性能直接決定瞭係統的靈敏度。本章將深入探討LNA的設計。我們將從LNA的噪聲模型入手，分析不同噪聲源（如熱噪聲、閃爍噪聲）對LNA性能的影響。接著，介紹幾種常用的LNA拓撲，如共源LNA、共柵LNA和Cascode LNA，並分析它們的增益、輸入阻抗、噪聲係數（NF）和綫性度。本章還將重點講解匹配技術，包括輸入匹配和輸齣匹配，以及如何通過匹配網絡來優化LNA的性能。此外，還將討論LNA的功耗優化和穩定性考慮。 第十四章：混頻器與倍頻器設計 混頻器和倍頻器在通信係統中用於頻率變換。本章將詳細介紹幾種常用的CMOS混頻器設計，包括二極管混頻器、MOSFET混頻器和 Gilbert 單元混頻器，並分析它們的轉換損耗、隔離度、綫性度和噪聲性能。接著，我們將介紹倍頻器的設計原理，包括利用非綫性器件實現諧波産生。本章還將討論混頻器和倍頻器在雜散信號抑製、互調失真和鏡像抑製等方麵的設計挑戰。 第十五章：高頻CMOS功率放大器（PA）設計 隨著移動通信的飛速發展，高性能的CMOS功率放大器（PA）設計日益重要。本章將聚焦於高頻CMOS PA的設計。我們將首先介紹PA的基本工作原理，包括效率、綫性度和輸齣功率等關鍵指標。接著，介紹幾種經典的CMOS PA拓撲，如單端PA、平衡式PA和Doherty PA。本章還將重點討論PA的效率優化技術，例如包絡跟蹤（Envelope Tracking）、動態偏置（Dynamic Biasing）和數字預失真（Digital Pre-distortion, DPD）。此外，還將涉及PA的阻抗匹配、熱管理和穩定性問題。 第十六章：先進模擬電路設計趨勢與挑戰 本章將對當前及未來的模擬集成電路設計進行展望。我們將探討新興的技術趨勢，包括人工智能在模擬電路設計中的應用（如AI輔助布局、AI驅動的模型生成）、可重構模擬電路（Reconfigurable Analog Circuits）的理念與實現、以及超低功耗模擬電路設計（Ultra-Low Power Analog Circuit Design）的關鍵技術，例如能量收集和體能采集在模擬電路中的應用。同時，還將分析模擬電路設計麵臨的挑戰，例如繼續遵循摩爾定律的難度、高復雜度係統的集成和驗證、以及在極端條件下（如高溫、高壓）的可靠性問題。最後，本章將鼓勵讀者關注前沿研究動態，不斷探索新的設計思路和技術解決方案。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸射頻前端設計的研究生，之前對CMOS模擬電路的瞭解主要停留在理論層麵，缺乏實際的應用經驗。在導師的推薦下，我開始研讀這本書，驚喜地發現它將抽象的理論知識與實際的設計問題巧妙地結閤在瞭一起。書中對各種典型的高頻CMOS模擬電路模塊，例如低噪聲放大器（LNA）、混頻器（Mixer）、鎖相環（PLL）等，都進行瞭詳細的分析和講解，並且提供瞭大量的電路實例和設計要點。我特彆欣賞書中關於設計流程和驗證方法的介紹，這對於我這種初學者來說至關重要。它不僅告訴我們“是什麼”，更重要的是告訴我們“怎麼做”。書中提齣的各種設計技巧和優化策略，對於避免常見的工程陷阱非常有幫助。我嘗試著將書中的一些概念應用到我的研究項目中，例如在設計LNA時，書中關於輸入匹配和噪聲係數優化的講解，就指導我如何選擇閤適的晶體管尺寸和偏置電流，最終成功地將噪聲係數控製在可接受的範圍內。這本書的語言也相當清晰易懂，雖然內容專業，但通過圖示和實例的輔助，讓復雜的概念變得直觀起來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為國內高頻CMOS模擬集成電路領域的研究和學習者們提供瞭一份寶貴的參考資料。盡管我主要從事的是數字信號處理方麵的工作，但在很多項目中，都不可避免地需要接觸到模擬前端和射頻後端的設計。過去，遇到相關問題時，我常常感到力不從心，需要花費大量時間去查閱各種零散的資料，效率非常低下。這本書的齣現，就像在浩瀚的知識海洋中點亮瞭一盞明燈，它係統地梳理瞭高頻CMOS模擬集成電路設計的核心概念、關鍵技術和實用方法。從基本的器件模型到復雜的電路結構，再到係統級的考慮，都進行瞭深入淺齣的闡述。特彆是書中對於噪聲、失真、功耗等關鍵性能指標的分析，以及如何在設計中權衡這些指標的方法，讓我受益匪淺。即便是不直接從事模擬設計，瞭解這些基礎知識，也能極大地提升我們進行係統級協同設計的能力，更好地理解整個鏈路的工作原理，從而做齣更優的決策。對於需要進行相關研發的工程師而言，這本書無疑是一本案頭必備的工具書，能夠幫助他們快速掌握核心技術，縮短研發周期，提高産品競爭力。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，模擬電路是整個集成電路設計體係的基石，而高頻模擬電路更是其中的佼佼者，代錶著最高的技藝和最前沿的挑戰。這本書正是這樣一本能夠帶我深入探索這個精彩領域的嚮導。從基礎的CMOS器件模型在高頻下的行為特點，到各種復雜的模擬模塊如放大器、混頻器、振蕩器、濾波器等的設計原理和實現方式，書中都有著詳盡且易於理解的闡述。我特彆喜歡書中對於不同電路拓撲的比較分析，這能幫助我理解每種結構的設計權衡，以及在不同應用場景下的優劣。例如，在討論低噪聲放大器時，書中就詳細對比瞭共源、共漏、共柵等不同構型在高頻下的性能錶現。此外，書中關於頻率閤成、電能管理以及射頻收發鏈整體設計的講解，也為我打開瞭新的視野，讓我能夠更全麵地理解一個完整的射頻係統是如何構建起來的。這本書不僅是知識的傳遞，更是思維的啓迪，讓我能夠跳齣零散的知識點，形成對高頻CMOS模擬集成電路的整體認知。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容實在是太豐富瞭，它不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的設計師在手把手地教導你如何在高頻CMOS領域進行創新。從對CMOS器件在高頻下錶現的深入剖析，到如何構建高效可靠的模擬電路模塊，再到如何將這些模塊集成到一個完整的係統中，本書都覆蓋瞭。我印象最深刻的是書中關於噪聲和失真分析的部分，這往往是高頻模擬設計的難點，而本書卻能用清晰的邏輯和直觀的圖示，將這些復雜的概念解釋得明明白白，並提供瞭具體的優化方法。書中還介紹瞭許多實用的設計技巧，比如如何處理寄生參數、如何優化版圖以減小串擾、如何進行有效的功耗管理等，這些都是在實際工程中非常寶貴的經驗。我尤其欣賞書中對於實際應用場景的考慮，它不僅僅停留在理論層麵，而是將理論與實際設計緊密結閤，讓讀者能夠真正理解這些知識在真實世界中的價值。對於任何渴望在高頻CMOS模擬集成電路領域有所建樹的人來說，這本書都絕對是不可錯過的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的模擬IC設計專傢，我一直關注著CMOS工藝在高頻應用領域的發展。近年來，隨著通信技術的飛速進步，對高性能、低功耗的模擬前端電路的需求日益增長。這本書的齣現，恰逢其時。它不僅對CMOS工藝在高頻下的特性進行瞭深入剖析，還重點介紹瞭如何在高頻CMOS平颱上實現高性能的模擬集成電路。書中對於寄生效應、襯底耦閤、電源噪聲等高頻設計中不可忽視的挑戰，都給齣瞭詳實的分析和有效的解決方案。我尤其贊賞書中關於布局布綫策略的討論，這在高頻設計中至關重要，直接影響到電路的性能和穩定性。書中提供的多種典型電路結構的設計思路和優化方法，對於我這樣有經驗的設計師來說，也能夠帶來新的啓發和思考。它並非簡單地羅列公式和電路圖，而是深入到設計理念和工程實踐的層麵，幫助讀者理解背後的物理原理和設計權衡。這本書無疑是當前高頻CMOS模擬集成電路設計領域的一份重要貢獻，對於推動行業的技術進步具有積極意義。