集成基準源電路設計——從二極管到高階帶隙基準源 (美)林康-莫萊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美林康-莫萊 著

圖書標籤:

• 模擬電路設計
• 基準源
• 集成電路
• 電子工程
• 模擬集成電路
• 帶隙基準
• 電路設計
• 林康-莫萊
• 電源管理
• 參考電壓

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030367143

商品編碼：29330086595

包裝：平裝

齣版時間：2013-04-01

基本信息

書名：集成基準源電路設計——從二極管到高階帶隙基準源

定價：32.00元

作者：(美)林康-莫萊

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-04-01

ISBN：9787030367143

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.241kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是集成電壓基準源（VoltageReference）設計的經典參考書籍和教程，闡述瞭集成電壓基準源大量設計實例背後蘊藏的理念以及更多的思考。全書共分為5章，詳細介紹瞭基準源設計相關的基礎知識、電流基準源設計、電壓基準源設計、高精度基準源電路設計，以及係統和應用環境分析等方麵的內容。
全書以理論分析作為基礎，結閤工程産品開發的實際情況，從産品的性能、成本和應用多方麵討論産品開發過程中的細節問題。書中各章節具有較強的獨立性，可以滿足讀者不同方麵的需求，對於剛入門的數字和模擬電路設計師以及經驗豐富的工程師均具有重要的藉鑒意義。
本書可作為高等院校電氣工程、微電子和集成電路設計等相關專業師生的參考用書，也可以供相關科研工作者和工程人員參考閱讀。

目錄

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緒論
Chapter 1 基礎知識
1.1 二極管
1.1.1 擊穿區域
1.1.2 正嚮偏置區域
1.2 電流鏡
1.2.1 簡單電流鏡
1.2.2 共源共柵電流鏡
設計實例 1.1
1.2.3 調整型共源共柵電流鏡
1.3 小結
附錄 二極管電壓的溫度特性
參考文獻
Chapter 2 電流基準源
2.1 PTAT電流基準源
2.1.1 雙極工藝實現方式
2.1.2 CMOS實現方式
2.2 啓動電路和頻率補償
2.2.1 連續導通啓動電路
2.2.2 與電路狀態有關的啓動電路
2.2.3 頻率補償
2.3 CTAT電流基準源
2.4 與溫度無關的電流基準源
2.5 PTAT²電流源産生電路
2.5.1 雙極工藝實現方式
2.5.2 CMOS工藝實現方式
設計實例 2.1
2.6 小結
參考文獻
Chapter 3 電壓基準源
3.1 零階基準源
3.1.1 正嚮偏置二極管基準源
3.1.2 齊納電壓基準源
設計實例 3.1
3.2 一階基準源
3.2.1 正嚮偏置二極管基準源
3.2.2 齊納基準源
設計實例 3.2
3.3 二階電壓基準源(麯率校正)
3.4 麯率校正技術當前的發展情況
3.4.1 與溫度相關電阻比例技術
3.4.2 二極管環路技術
3.4.3 β補償技術
3.4.4 分段綫性電流模技術
3.4.5 非綫性匹配校正(Matched-Nonlinear Correction)
3.4.6 補償方法
3.5 小結
參考文獻
Chapter 4 高精度基準源電路的設計
4.1 誤差來源
4.1.1 定性的影響
設計實例 4.1
4.2 輸齣級
4.2.1 電壓模式輸齣級
4.2.2 電流模式輸齣級
4.2.3 混閤模式輸齣級
4.2.4 穩壓基準源和未穩壓基準源
設計實例 4.2
4.3 電源電壓抑製和綫性調整性能的設計
4.3.1 共源共柵技術
4.3.2 僞電源電壓技術
設計實例 4.3
4.4 小結
附錄1 典型一階帶隙基準源的誤差來源
附錄2 電阻溫度係數對電流模式輸齣級基準源的影響
參考文獻
Chapter 5 係統和應用環境分析
5.1 修調網絡的設計
5.1.1 修調範圍
5.1.2 修調技術
設計實例 5.1
5.2 封裝應力的影響
5.3 係統相關的問題
5.3.1 電路設計考慮
5.3.2 版圖設計考慮
設計實例 5.2
5.4 特徵描述
5.5 小結
附錄1 帶有混閤模式(同時具有電壓和電流模式)輸齣級的帶隙基準源的修調流程
附錄2 封裝應力對帶隙基準源電路的影響
附錄3 基準源電路對輸入階躍信號的有限衝激響應所需時間的討論
參考文獻

作者介紹

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Gabriel AlfonsoRincón-Mora（B.S.,M.S.,Ph.D.）博士,1994年加入業界的德州儀器公司（TexasInstruments,TI）,1999年被聘任為佐治亞理工學院（GeorgiaTech）教授,並且在2001年受聘為全職教授,其間仍在TI,作為原來所屬部門和TI公司的技術顧問。其學術成就包括5本著作、1本書的部分章節（onebook chapter）、26個和超過100篇學術論文,而且他還成功設計瞭26款商用功率管理芯片,在全世界銷售。他是IEEECASS的傑齣演講人（Distinguished Lecturer）,IEEE TCASII的副主編（AssociateEditor）和IEEE SSCS-CASS分部的主席,並獲得多項奬勵。

文摘

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序言

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《集成基準源電路設計：從二極管到高階帶隙基準源》 一、 書籍概述 《集成基準源電路設計：從二極管到高階帶隙基準源》是一本深入探討集成電路（IC）基準源設計理論與實踐的專著。本書作者林康-莫萊（K. N. Lam-Molay）憑藉其深厚的學術造詣和豐富的工程經驗，係統地梳理瞭各類基準源電路的設計原理、技術挑戰以及先進的設計方法。全書內容嚴謹、邏輯清晰，從最基礎的二極管基準源齣發，逐步深入到更為復雜和高性能的高階帶隙基準源，為讀者提供瞭一套完整的基準源設計知識體係。本書不僅是電子工程專業學生和研究人員的寶貴學習資料，也是廣大IC設計工程師在實際工作中不可或缺的參考手冊。 二、 核心內容詳解 本書的核心內容圍繞集成電路中的基準源展開，旨在幫助讀者理解、設計並優化各類基準源電路。 1. 基準源的重要性與基本概念 基準源的定義與作用： 書籍開篇即闡述瞭基準源在集成電路中的關鍵作用。基準源，顧名思義，是為電路提供一個穩定、精確的電壓或電流參考的電路模塊。在各種模擬和混閤信號集成電路中，高質量的基準源是實現精確測量、數據轉換、信號處理等功能的基石。例如，在數模轉換器（ADC）和模數轉換器（DAC）中，基準源的精度直接決定瞭轉換的綫性度和分辨率；在電源管理單元（PMU）中，基準源是電壓調節環路的核心；在傳感器接口電路中，基準源為傳感器供電並為信號處理提供參考。 理想基準源的特性： 書籍詳細分析瞭理想基準源應具備的特性，包括： 高精度： 輸齣電壓或電流值應非常接近目標設定值。 穩定性： 輸齣值對溫度、電源電壓、負載變化以及器件老化等因素不敏感。 低噪聲： 輸齣信號的隨機波動應盡可能小，以避免對敏感測量産生乾擾。 低功耗： 在滿足性能要求的前提下，消耗的功率應盡量少，尤其是在電池供電的便攜式設備中。 小尺寸： 占用芯片麵積越小越好，以降低製造成本。 良好的動態響應： 在負載或電源發生瞬變時，能快速穩定下來，避免輸齣電壓跌落。 基準源的分類： 根據輸齣量的不同，基準源可分為電壓基準源和電流基準源。本書的重點在於電壓基準源，但其原理也觸及電流基準源的設計。 2. 基礎二極管基準源 齊納二極管基準源： 這是最簡單的一種基準源實現方式。齊納二極管在反嚮擊穿區工作時，其兩端電壓（齊納電壓）相對恒定。書籍會詳細介紹如何選擇閤適的齊納二極管，並設計外部電路來偏置它，以獲得一個相對穩定的電壓。然而，齊納二極管基準源存在明顯的缺點，例如溫度係數較大，易受電流變化影響，且工藝偏差較大，難以實現高精度。 穩壓管基準源： 穩壓管（Zener Diode）實際上也是一種特殊的二極管，其擊穿電壓通常較低。書本會介紹基於穩壓管的工作原理，以及如何通過更復雜的電路來補償其固有的溫度漂移和輸齣阻抗問題。 3. 基於PN結電壓的基準源 PN結正嚮壓降的溫度特性： 矽PN結在正嚮導通時，其壓降會隨溫度升高而降低，典型的溫度係數約為-2mV/°C。這是所有基於PN結電壓的基準源的基礎。 二極管/BJT的Vbe特性： 書籍會深入分析雙極結型晶體管（BJT）的基極-發射極電壓（Vbe）以及二極管正嚮壓降的溫度依賴性。理解其負溫度係數是設計後續補償電路的關鍵。 4. 帶隙基準源（Bandgap Reference - BGR） 核心原理： 帶隙基準源是目前集成電路中最常用、性能最優秀的基準源之一。其核心思想是利用兩種不同溫度係數的電壓信號進行疊加，通過精心設計，使它們的總和具有接近零的溫度係數。 負溫度係數（NTC）信號： 通常由PN結正嚮壓降（如BJT的Vbe）産生，其溫度係數為負。 正溫度係數（PTC）信號： 通常通過對電流進行放大處理得到，例如利用不同集電極電流密度的BJT，在恒定電壓下，其Vbe的差值具有正溫度係數。 基本帶隙基準源電路： 書籍會詳細介紹經典的Brokaw Cell等基本帶隙基準源電路拓撲。這包括： 電流鏡像（Current Mirror）： 用於産生精確的電流，並實現電流的復製，是帶隙基準源的重要組成部分。 差分放大器（Differential Amplifier）： 用於對兩個具有相反溫度係數的信號進行求和或比較。 BJT的選擇： 詳細討論瞭不同發射極麵積的BJT在産生PTC信號時的作用。 溫度係數的補償： 書中會深入分析如何通過電阻值的精確選擇來補償NTC和PTC信號，從而實現零溫漂。這涉及到復雜的數學推導和仿真分析。 輸齣電壓的設定： 帶隙基準源的輸齣電壓通常與半導體材料的帶隙電壓（例如矽的1.205V）相關，並可以通過外圍電阻進行調節。 5. 高階帶隙基準源與性能提升 零溫漂的極限與挑戰： 盡管基本帶隙基準源能夠實現很低的溫漂，但在更苛刻的應用場景下，仍然存在溫度、電源電壓、工藝角（PVT）等因素帶來的非理想性。 二階溫度補償： 書籍會介紹更高級的補償技術，以進一步降低基準源的溫度係數。這可能涉及： 非綫性元件的使用： 引入非綫性器件來補償帶隙基準源的非綫性誤差。 更復雜的電流産生電路： 設計具有更精確溫度特性的電流源。 補償電阻的精度： 討論如何提高補償電阻的精度，或采用可調電阻。 自偏置技術： 為瞭降低功耗和簡化外部電路，書中會探討自偏置技術，使得基準源能夠在不依賴於外部偏置電壓的情況下工作。 電源抑製比（PSRR）的優化： 提高基準源對電源變化的免疫力是實現高性能的關鍵。本書會介紹如何設計具有高PSRR的基準源，例如通過在反饋迴路中引入低阻抗路徑，或使用差分結構。 低壓帶隙基準源： 隨著技術發展，器件的工作電壓不斷降低。本書也會探討如何在低電源電壓下設計高性能的帶隙基準源，例如通過使用亞閾值工作或特殊器件結構。 噪聲性能的提升： 基準源的噪聲會直接影響到整個係統的精度。書中會分析不同噪聲源（如熱噪聲、閃爍噪聲）的影響，並提供相應的降噪設計技巧，例如通過增加濾波電容、優化器件尺寸等。 工藝偏差的考慮： 集成電路製造過程中存在工藝偏差，這會導緻器件參數的變化。本書會討論如何在設計中考慮這些偏差，並采用一些魯棒的設計方法，以確保基準源在不同的工藝角下都能達到預期的性能。 6. 實際設計考量與實踐 電路版圖設計（Layout Design）： 版圖設計對基準源的性能至關重要。書中會強調版圖對稱性、器件匹配、熱效應隔離、接地和供電軌的設計原則，以最小化寄生效應和工藝偏差的影響。 仿真工具與方法： 介紹常用的電路仿真工具（如SPICE）以及如何進行參數掃描、濛特卡洛分析等，以驗證基準源的設計在各種條件下的性能。 測試與測量： 講解如何在實際芯片中對基準源進行測試，包括溫度測試、電源電壓掃描、負載測試等，並解讀測試結果。 功耗與麵積的權衡： 在高性能、高精度和低功耗、小麵積之間進行權衡是IC設計中的一個重要課題。本書會引導讀者理解如何在滿足應用需求的前提下，優化功耗和麵積。 先進工藝下的設計挑戰： 隨著CMOS等先進工藝的發展，基準源的設計也麵臨新的挑戰，例如體效應、溝道長度調製等。本書可能會探討這些在先進工藝下的設計細節。 三、 讀者對象 本書適閤以下讀者： 集成電路設計工程師： 從事模擬、混閤信號IC設計的工程師，需要掌握基準源的設計技術。 電子工程專業研究生： 進行相關領域研究的研究生，需要深入理解基準源的理論與設計方法。 高年級本科生： 學習集成電路設計相關課程的學生，可將其作為教材或參考書。 對精密模擬電路感興趣的工程師和愛好者： 希望係統學習基準源設計原理的技術人員。 四、 學習價值 通過閱讀本書，讀者將能夠： 建立紮實的基準源設計理論基礎： 深刻理解各類基準源的工作原理和優缺點。 掌握先進的基準源設計技術： 學習如何設計高性能、低功耗、高精度的基準源。 提升電路分析和優化能力： 能夠分析復雜電路的行為，並進行有效的優化。 熟悉集成電路設計流程中的關鍵環節： 理解基準源設計在整個IC設計鏈條中的位置。 提高解決實際工程問題的能力： 能夠將理論知識應用於實際的芯片設計和調試中。 《集成基準源電路設計：從二極管到高階帶隙基準源》為讀者提供瞭一條清晰的學習路徑，從基礎概念到前沿技術，全麵展示瞭集成基準源設計的藝術與科學。本書的內容深度和廣度，使其成為一本不可多得的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書的目錄，就被“從二極管到高階帶隙基準源”這樣的標題深深吸引。我一直覺得，在電子設計領域，很多復雜問題的解決方案往往隱藏在最基礎的原理之中。這本書恰恰抓住瞭這一點，它沒有直接跳到復雜的集成電路，而是從最基本的二極管入手，這讓我覺得非常踏實。我希望書中能夠詳細闡述不同類型的二極管（如齊納二極管、穩壓二極管）在作為基準源時的特性，包括它們的擊穿電壓、溫度係數、噪聲等，並給齣相應的數學模型分析。隨後，書中過渡到更復雜的基準源設計，比如帶隙基準源，我非常期待能看到它如何結閤不同溫度特性的器件來實現對溫度變化的補償。是否會深入講解PTAT（與絕對溫度成正比）和CTAT（與絕對溫度成反比）電流的生成機製，以及如何將它們精確地疊加以獲得零溫度係數的輸齣？對於高階帶隙基準源，我非常好奇其“高階”體現在哪裏，是增加瞭更多的補償級，還是采用瞭更精妙的電流/電壓處理技術？書中是否會提供一些設計指南，幫助讀者理解在不同工藝下，以及麵對不同的性能指標需求時，如何選擇閤適的設計拓撲和器件參數？我尤其關注書中關於噪聲分析和抑製的章節，因為基準源的噪聲往往是整個係統性能的瓶頸之一。如果書中還能包含一些實用的版圖設計注意事項，比如如何減小工藝偏差和環境溫度變化對基準源的影響，那就更加難能可貴瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就讓人眼前一亮——“集成基準源電路設計——從二極管到高階帶隙基準源”。我一直對這類模擬電路設計非常感興趣，特彆是那些能夠提供穩定基準電壓的電路，因為它們是許多高性能模擬和混閤信號係統不可或缺的基礎。我之所以對這本書充滿期待，是因為它承諾從最基礎的二極管原理開始，逐步深入到更為復雜的帶隙基準源設計，這對於我這種想要係統性學習的讀者來說，簡直是量身定做的。我特彆希望書中能夠詳細講解不同類型基準源電路的結構、工作原理、優缺點，以及在實際應用中如何選擇和優化。比如，對於二極管基準源，書中是否會分析其溫度穩定性如何，以及如何通過一些簡單的補償手段來改善？對於帶隙基準源，我更是好奇它如何巧妙地利用PN結的負溫度係數和電阻的負溫度係數來抵消彼此，實現極高的精度。書中是否會深入剖析各種寄生效應和噪聲源對基準源性能的影響，以及如何通過設計技巧來抑製它們？此外，關於高階帶隙基準源，我非常想瞭解其設計的復雜性在哪裏，又是如何進一步提升性能的。書中關於實際電路實現的指導，例如PCB布局、器件選型、測試驗證等方麵的建議，如果能有詳細的案例分析，那就更完美瞭。總而言之，我期望這本書能夠提供紮實的理論基礎，豐富的實際案例，以及對前沿設計的洞察，讓我能夠真正掌握集成基準源電路設計的精髓。

評分☆☆☆☆☆

我一直對模擬電路的精妙之處著迷，而基準源電路無疑是其中最為關鍵的組成部分之一。這本書的書名——“集成基準源電路設計——從二極管到高階帶隙基準源”，直接點齣瞭它的核心內容，並且從基礎到進階的結構安排，讓我覺得非常誘人。我特彆希望這本書能提供一個紮實的理論基礎，能夠解釋為何二極管的PN結會隨著溫度變化産生電壓漂移，以及如何從微觀層麵理解這種現象。對於帶隙基準源，我更希望看到書中能詳細闡述其設計哲學，即如何通過巧妙地組閤具有相反溫度係數的信號來達到整體溫度穩定。例如，是否會深入分析PTAT電流的生成方式，以及如何精確地將其疊加到CTAT電壓上？書中關於“高階”帶隙基準源的部分，我充滿瞭好奇。這是否意味著更低的噪聲、更高的精度、更寬的工作電壓範圍，或者更優異的電源抑製比？我期待書中能提供一些具體的設計案例，比如在給定的工藝參數下，如何設計齣一個滿足特定性能指標的基準源。此外，我希望書中能夠討論一些在實際芯片設計中常遇到的問題，比如器件的匹配問題、噪聲源的分析與抑製，以及如何通過版圖設計來提高基準源的性能和穩定性。如果書中還能提供一些關於如何測試和錶徵基準源性能的方法，那就再好不過瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，"集成基準源電路設計——從二極管到高階帶隙基準源"，立刻勾起瞭我對模擬電路設計領域中這一核心組件的興趣。我一直認為，基準源電路的設計是衡量一個工程師對模擬電路理解深度和工程實踐能力的重要指標。這本書的標題非常有吸引力，因為它覆蓋瞭從最基礎的二極管模型到更先進的高階帶隙基準源，這錶明它能夠滿足不同層次讀者的需求。我希望書中能夠詳細解釋二極管結電勢的溫度漂移是如何産生的，以及如何利用簡單的電阻和二極管組閤來形成一個初步的電壓基準。更重要的是，我期待書中能夠深入剖析帶隙基準源的核心原理，包括如何巧妙地利用不同溫度係數的電流之和來獲得一個幾乎與溫度無關的基準電壓。對於“高階”部分，我非常好奇書中會介紹哪些更高級的設計技術。例如，是否會探討一些多級補償技術、低壓差設計、低功耗優化，或者如何應對工藝變化帶來的挑戰？我希望書中能提供一些關於如何進行精確的仿真和優化，以及在實際芯片設計中需要注意的版圖問題，比如如何有效降低器件匹配誤差和寄生參數的影響。如果書中還能包含一些關於不同應用場景下的基準源選擇指南，例如用於高性能ADC、DAC，或者用於低功耗物聯網設備的基準源，那將是非常有價值的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字，"集成基準源電路設計——從二極管到高階帶隙基準源"，讓我立刻聯想到很多次在實際項目中遇到的挑戰。作為一名有一定經驗的設計工程師，我深知一個穩定可靠的基準源對於模擬電路的重要性，從ADC的參考電壓到DAC的精度，再到各種傳感器信號的放大，基準源的性能直接決定瞭整個係統的上限。我特彆欣賞這本書的結構，它從基礎的二極管原理講起，這對於鞏固基本功至關重要，也讓我能更好地理解後續更復雜的電路。我希望書中能夠深入探討二極管結電壓的溫度依賴性，以及如何利用這一特性來設計早期簡單的基準源。而對於帶隙基準源，我期待看到書中詳細介紹不同架構的優缺點，例如基於CMOS或Bipolar工藝的實現方式，以及如何在低功耗、高精度、寬溫域等不同應用場景下進行權衡和選擇。書中是否會提供關於如何優化帶隙基準源的輸齣阻抗、電源抑製比（PSRR）和噪聲性能的實用技巧？我非常關心書中關於“高階”基準源的論述，這部分內容往往是市麵上較少深入探討的，希望能從中學習到如何通過更高級的設計技術來突破傳統帶隙基準源的性能瓶頸，比如一些用於改善瞬態響應或者進一步降低噪聲的方法。此外，我希望書中能提供一些實際的設計案例，展示如何在模擬仿真工具中實現這些設計，以及如何通過實際測量來驗證其性能。