模擬CMOS集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302489856

商品編碼：29722941426

商品基本信息，請以下列介紹為準
商品名稱：	模擬CMOS集成電路設計
作者：	(美)Behzad Razavi著
定價：	128.0
齣版社：	清華大學齣版社
齣版日期：
ISBN：	9787302489856
印次：
版次：	2
裝幀：
開本：	16開

內容簡介

本書講述模擬CMOS集成電路的分析與設計方法，闡述當前産業背景下學生和一綫工作的工程師需要掌握的基本原理和新理念新方法。

《模擬CMOS集成電路設計》—— 剖析模擬世界，探尋設計精髓 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的視角，以理解和掌握模擬CMOS集成電路的設計原理與實踐。我們將從最基礎的半導體器件模型齣發，逐步構建起復雜的模擬電路模塊，並最終匯聚成高性能的集成係統。本書的內容不局限於理論的堆砌，更注重將理論與實際工程相結閤，通過詳細的分析、實例講解和設計流程的梳理，幫助讀者建立起紮實的模擬設計能力，應對日新月異的集成電路設計挑戰。 第一部分：基礎理論與器件模型 我們從CMOS器件最核心的物理特性入手，深入剖析MOS晶體管在各種工作區域下的行為。這包括其伏安特性麯綫的理解，閾值電壓、跨導、輸齣電阻等關鍵參數的推導與分析。我們將探討亞閾值區、綫性區和飽和區的工作原理，以及這些區域對電路性能的影響。 MOS晶體管的物理模型： 基於拉普拉斯方程和泊鬆方程，我們推導齣一維和二維的MOS晶體管模型，並深入分析載流子濃度、電場分布以及錶麵勢等關鍵物理量。我們將引入二次方程模型（Square Law Model）作為理解MOS管基本特性的起點，並探討其局限性。 短溝道效應與載流子飽和效應： 隨著工藝節點的縮小，短溝道效應成為影響MOS管特性的關鍵因素。本書將詳細解析DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）、閾值電壓降低等現象，並介紹漂移速度飽和對跨導和輸齣電阻的影響。我們將引入更精確的BSIM（Berkeley Short-channel IGFET Model）等模型，幫助讀者理解現代工藝下的器件行為。 寄生效應與工藝模型： 除瞭理想的MOS管模型，電路的實際性能還受到各種寄生效應的影響，如溝道長度調製、體效應（Body Effect）、柵漏電容、源漏結電容等。我們將量化這些寄生效應，並討論其對直流特性和交流特性的影響。此外，本書還將介紹工藝角（Process Corners）的概念，即在不同工藝參數（如溫度、電壓、工藝偏差）下的器件行為差異，這對於設計魯棒性電路至關重要。 PN結與二極管模型： 作為CMOS工藝的基礎，PN結和二極管模型同樣是不可或缺的知識。我們將分析二極管的電容效應（結電容、擴散電容）以及漏電流，這些對於理解輸入保護電路、寄生二極管行為以及某些偏置電路至關重要。 噪聲模型： 噪聲是模擬電路設計的永恒挑戰。本書將深入剖析MOS晶體管的熱噪聲（Thermal Noise）和閃爍噪聲（Flicker Noise），並推導其功率譜密度。我們將討論噪聲在電路中的傳播機製，以及如何通過電路拓撲和器件選擇來降低噪聲。 第二部分：基礎模擬電路模塊設計 在掌握瞭器件模型後，我們將開始構建基本的模擬電路模塊。這些模塊是構成復雜集成電路的基礎單元，理解它們的設計原理至關重要。 電流源與電壓源： 穩定的電流源和電壓源是模擬電路設計的基石。本書將介紹多種電流鏡（Current Mirror）的實現方式，包括簡單的電流鏡、威勒電流鏡（Widlar Current Mirror）、威爾遜電流鏡（Wilson Current Mirror），並分析它們的精度、輸齣阻抗和共模抑製比。同時，也將探討帶隙基準電壓源（Bandgap Reference）的設計原理，以及如何利用基帶電的補償技術獲得高穩定性的參考電壓。 放大器： 放大器是模擬電路的核心。我們將從最簡單的共源放大器（Common Source Amplifier）開始，分析其電壓增益、輸入阻抗、輸齣阻抗和頻率響應。隨後，我們將深入研究共漏放大器（Common Drain Amplifier，也稱為源極跟隨器）和共柵放大器（Common Gate Amplifier），理解它們的特性以及在不同應用場景下的優劣。 差分放大器： 差分放大器因其良好的共模抑製能力而在模擬電路中占據重要地位。我們將詳細分析差分對（Differential Pair）的工作原理，推導其差模增益、共模增益和共模抑製比（CMRR）。本書還將探討有源負載差分放大器的設計，以及如何通過適當的偏置和器件尺寸來優化其性能。 多級放大器： 為瞭獲得更高的增益，通常需要采用多級放大器。我們將分析級聯（Cascading）的基本原理，並研究共源-共柵（Common Source-Common Gate）、共源-共源（Common Source-Common Drain）等典型級聯結構，以及它們的頻率響應特性。 偏置電路： 穩定的偏置是保證模擬電路正常工作的關鍵。我們將介紹多種靜態偏置（Biasing）技術，包括電阻分壓偏置、二極管連接偏置、電流鏡偏置等，並討論如何在不同的設計需求下選擇閤適的偏置方式。 反饋與穩定性： 反饋是模擬電路設計中提高性能、穩定工作的重要手段。我們將詳細分析負反饋和正反饋的基本原理，以及它們對放大器增益、帶寬、輸入輸齣阻抗和失真的影響。穩定性分析是模擬電路設計中的關鍵環節，我們將引入伯德圖（Bode Plot）、Nyquist圖等工具，分析電路的相位裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin），並介紹補償技術（Compensation Techniques），如極零對消、米勒補償等，以保證放大器在所有工作條件下的穩定性。 第三部分：高級模擬電路模塊設計 在掌握瞭基礎模塊後，我們將進一步深入探討更復雜的模擬電路設計，這些模塊廣泛應用於濾波器、混頻器、鎖相環等係統中。 運算放大器（Op-amp）： 運算放大器是模擬集成電路中最重要、最通用的模塊之一。我們將從單級運放、兩級運放（如摺疊式輸齣級）、三級運放等典型結構入手，深入分析它們的直流特性（增益、輸入失調電壓、共模輸入範圍）和交流特性（帶寬、轉換速率、壓擺率）。本書將重點關注多級運放的補償與穩定性，以及如何設計高性能的輸齣級。 濾波器： 濾波器在信號調理中起著至關重要的作用。我們將介紹有源濾波器的設計，包括Sallen-Key、MFB（Multiple Feedback）等濾波器結構，並分析其低通、高通、帶通和帶阻響應。我們將討論Butterworth、Chebyshev、Bessel等濾波器逼近函數，並介紹低Q值（Quality Factor）和高Q值濾波器的設計與優化。 開關電容電路： 開關電容電路是一種利用開關和電容來模擬電阻功能的電路，在低功耗和集成度要求高的應用中具有優勢。我們將介紹電容采樣、電荷泵（Charge Pump）、開關電容濾波器等基本概念，並分析其在ADC、DAC等係統中的應用。 混閤信號電路基礎： 模擬電路與數字電路的結閤是現代集成電路設計的趨勢。本書將介紹模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的基本工作原理，包括逐次逼近型ADC、Σ-Δ ADC、R-2R DAC、電流型DAC等。我們將分析其分辨率、采樣速率、非綫性度等關鍵指標。 第四部分：設計流程與工具 掌握理論知識和電路模塊的設計固然重要，但將設計轉化為實際産品還需要一套係統性的設計流程和熟練的工具運用。 設計流程： 從規格定義、架構選擇、電路設計、仿真驗證、版圖設計到流片前的最終檢查，本書將詳細梳理一個完整的模擬CMOS集成電路設計流程。我們將強調需求分析的重要性，以及如何在設計過程中權衡性能、功耗和麵積等因素。 電路仿真： SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）及其衍生工具是模擬電路設計最核心的仿真平颱。本書將介紹直流分析（DC Analysis）、交流分析（AC Analysis）、瞬態分析（Transient Analysis）、噪聲分析（Noise Analysis）、濛特卡羅分析（Monte Carlo Analysis）等不同類型的仿真，並講解如何設置仿真參數，如何解讀仿真結果。我們將介紹Spectre、Eldo等主流仿真器。 版圖設計： 版圖設計是集成電路設計中將電路轉化為物理實現的關鍵步驟。我們將介紹版圖的基本規則（如DRC - Design Rule Check）、寄生參數提取（Extraction）的重要性，以及如何考慮互連綫效應（如串擾、電阻）、襯底噪聲等對電路性能的影響。 可製造性設計（DFM - Design For Manufacturability）： 現代工藝節點的復雜性要求設計者必須充分考慮可製造性。本書將介紹故障仿真（Fault Simulation）、測試性設計（DFT - Design For Testability）等概念，以確保設計能夠成功流片並被有效測試。 高級設計方法： 隨著集成電路規模的不斷擴大，IP重用（Intellectual Property Reuse）、自動化設計（EDA - Electronic Design Automation）工具的應用越來越廣泛。本書將簡要介紹這些高級設計方法，為讀者提供更廣闊的視野。 結語 《模擬CMOS集成電路設計》不僅僅是一本技術手冊，更是一個引領讀者進入模擬電路設計世界的嚮導。通過對基礎理論的紮實講解，對經典電路模塊的深入剖析，以及對現代設計流程和工具的介紹，本書旨在幫助您建立起獨立思考和解決復雜模擬電路設計問題的能力，為未來的集成電路設計生涯打下堅實的基礎。我們鼓勵讀者在學習過程中勤於實踐，多做仿真，多嘗試不同的設計方法，不斷提升自己的設計水平。

評分☆☆☆☆☆

第三段： 這本書的排版和插圖設計，體現瞭一種匠人精神。在如今充斥著大量模糊不清、難以辨認的圖錶的教材中，它顯得尤為清新脫俗。每一個晶體管的剖麵圖、每一個反饋迴路的示意圖，都清晰得如同實驗室裏的實物模型。對於我們這些需要花費大量時間在仿真軟件上的工程師而言，能夠快速地從圖上捕捉到電路的拓撲結構和關鍵信號流嚮，是提高效率的根本。書中對運放（Op-Amp）的頻率補償策略的講解，堪稱教科書級彆的範本。它不僅僅停留於米勒補償或多相位補償的公式推導，更深入探討瞭補償電容的物理意義及其在不同工作頻率下的動態響應差異。我曾因為一個反饋迴路的相位裕度問題而抓耳撓腮數日，最終通過書中提及的一種非標準補償技術找到瞭突破口。這種從理論到實踐的無縫銜接，是這本書最令人稱道的地方。

評分☆☆☆☆☆

第五段： 我必須承認，初次接觸這本書時，我被其厚度和嚴謹的學術腔調震懾住瞭。它不像那些麵嚮初學者的、充滿比喻和故事的讀物，它是一本真正意義上的工程工具書。它對“設計裕度”的討論，極其貼近工業界的真實需求。書中關於電源抑製比（PSRR）和抗乾擾能力的設計方法論，遠超齣瞭我以往接觸到的任何教材。作者強調瞭自舉（Bootstrapping）技術在驅動大電容負載時的潛在風險，並提供瞭一整套係統性的驗證流程，這在實際産品開發中是能直接挽救項目進度的關鍵知識點。閱讀這本書的過程，更像是一場漫長而充實的思維訓練，它要求讀者不僅要會計算，更要懂得在有限的資源和工藝限製下進行最優化的決策。它不是一本可以輕鬆翻閱的書，但每啃下一塊硬骨頭，都會獲得巨大的成就感，並立即感覺自己的設計能力得到瞭實質性的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

第一段： 這本號稱“模擬CMOS集成電路設計”的著作，讀起來簡直像是在探索一個充滿迷宮的古老城堡，每一個章節都像是一條幽深的走廊，通往未知的技術深淵。我原以為自己對模擬電路設計已有一定的瞭解，但翻開這本書後，纔發現自己知識的淺薄。書中對那些復雜的、看似無關緊要的寄生效應的剖析，細緻入微，讓人不禁拍案叫絕。它不像那些教科書那樣，隻羅列公式和原理，而是真正地將理論與實際的電路實現緊密地結閤起來。比如，書中對低噪聲放大器（LNA）的設計流程闡述得極其透徹，從噪聲模型建立到匹配網絡的設計，每一步驟都輔以深入的分析和直觀的圖示，讓人仿佛身臨其境地操作著晶圓。這種層層遞進的講解方式，極大地提升瞭讀者的理解能力，也讓我對如何處理現實世界中那些惱人的工藝偏差有瞭更深刻的認識。讀完前幾章，我已經開始重新審視自己過去的一些設計思路，這本書無疑為我打開瞭一扇通往更高階設計的窗戶。

評分☆☆☆☆☆

第四段： 如果說大多數模擬電路書都在教你“怎麼做”，那麼這本著作更多地是在教你“為什麼會這樣”。它的理論深度令人敬畏，但更難得的是，它從未讓這種深度成為閱讀的障礙。作者似乎擁有將復雜概念拆解成基本單元的魔力。例如，在處理開關電容電路時，書中引入瞭非常巧妙的等效電阻模型，使得原本復雜的瞬態電荷轉移過程變得可以預測和量化。這種建模能力的培養，對於設計更具創新性的架構至關重要。我發現，這本書對於器件物理的背景知識要求相對較高，它假設讀者已經對半導體器件的基礎有瞭一定的瞭解，但這反過來也確保瞭內容的密度和專業性。對於渴望從初級電路工程師蛻變為資深架構師的人來說，這種深度的視角是不可或缺的“催化劑”。它迫使你不僅僅是應用公式，而是要去理解公式背後的物理定律是如何在矽片上被“玩弄”的。

評分☆☆☆☆☆

第二段： 坦白講，我曾嘗試過好幾本關於集成電路的書籍，它們大多聚焦於數字邏輯或高速通信的炫技，對於模擬部分往往隻是蜻蜓點水。然而，這本《模擬CMOS集成電路設計》卻像是一個沉靜的老者，耐心地引導你進入模擬世界的精髓。它的敘述風格極其嚴謹，但又不失人文關懷，總能在最晦澀難懂的地方適時地拋齣一些工程上的“金玉良言”。我尤其欣賞它對匹配技術和失配容忍度分析的深度。在現代工藝節點下，器件參數的微小波動都能導緻電路性能的災難性後果，這本書沒有迴避這個問題，而是係統地介紹瞭如何通過版圖技巧和冗餘設計來對抗這種不確定性。特彆是關於電荷泵和鎖相環（PLL）中抖動（Jitter）的分析部分，作者似乎將自己的數十年經驗毫無保留地傾注其中，用一種近乎哲學辯論的方式探討瞭如何權衡功耗、速度和精度之間的三角關係。讀罷，我感到自己的工具箱裏裝滿瞭實用的、經過時間檢驗的“算法”和“偏方”。