模擬集成電路設計 以LDO設計為例(原書第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 林康-莫萊 著

圖書標籤:

• 模擬集成電路設計
• LDO
• 低壓差綫性穩壓器
• 集成電路
• 模擬電路
• 電路設計
• 電子工程
• 電源管理
• CMOS
• 射頻電路

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111534969

商品編碼：29572055883

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名：模擬集成電路設計 以LDO設計為例(原書第2版)

定價：99.00元

作者：林康-莫萊

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787111534969

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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《模擬集成電路設計——以LDO設計為例》（原書第2版）進行瞭全麵修訂並擴充瞭大量內容，旨在滿足新興的混閤信號係統需求。本書講述瞭模擬集成電路設計的概念，並詳細闡述瞭如何用這些概念來指導低壓差綫性穩壓器（LDO）集成電路的設計、分析以及如何基於雙極、CMOS和BiCMOS半導體工藝技術來構建LDO電路係統。本書十分重視對電路洞察力的培養，對提齣的課題進行直觀分析並得齣結論。本書還展示瞭如何開發和評估針對當今日益增長的無綫和移動市場應用的模擬集成電路芯片。另外，書中大量的實例和章末復習思考題幫助讀者加深對這一前沿指導中所發展齣的重要概念和技術的理解。 通過本書的學習，讀者將學會如何： 1）評估供電電源係統； 2）預測並製定綫性穩壓器的性能指標以及其對電源、負載和工作條件變化的響應特性； 3）更好地利用半導體器件——電阻、電容、二極管和晶體管； 4）通過組閤微電子元件設計電流鏡、差動對、差動放大器、綫性穩壓器以及這些電路的變體； 5）閉閤和穩定調整電壓和電流的反饋控製環路； 6）設計可靠的偏置電流和電壓基準電路； 7）確定模擬集成電路和模擬係統的小信號動態響應； 8）建立獨立、穩定、無噪聲和可預測的供電電壓； 9）實現過電流保護、熱關斷、反嚮電池保護和ESD保護電路； 10）測試、測量和評估綫性穩壓器芯片。

內容提要

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本書藉由集成綫性穩壓器的設計，全麵介紹瞭模擬集成電路的設計方法，包括固態半導體理論、電路設計理論、模擬電路基本單元分析、反饋和偏置電路、頻率響應、綫性穩壓器集成電路設計以及電路保護和特性等。本書從麵嚮設計的角度來闡述模擬集成電路的設計，強調直覺和直觀、係統目標、可靠性和設計流程，藉助大量的實例，嚮初學者介紹整個模擬集成電路的設計流程，並引導其熟悉應用，同時本書也適用於有經驗的電源集成電路設計工程師，不僅能幫助他們對模擬電路和綫性穩壓器的理論有更深刻的理解，而且書中所呈現的綫性穩壓器的技術發展也可以給予他們很多啓發，是一本難得的兼具實用性和學術價值的模擬集成電路和集成綫性穩壓器設計的教科書和參考書。

目錄

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目 錄譯者序原書前言作者簡介章電源係統11.1電源管理中的穩壓器11.2綫性穩壓器和開關穩壓器的對比21.2.1響應時間的摺中31.2.2噪聲41.2.3功率轉換效率41.3市場需求51.3.1係統51.3.2集成61.3.3工作壽命61.3.4電源淨空71.4電源81.4.1早期電池81.4.2鋰離子電池91.4.3燃料電池91.4.4核能電池101.4.5能量收集器101.5計算機仿真111.6總結121.7復習題13第2章綫性穩壓器142.1工作區域142.2性能指標152.2.1精度152.2.2功率轉換效率252.2.3工作要求272.2.4品質因子292.3工作環境302.3.1負載312.3.2穩壓點322.3.3寄生效應332.4分類342.4.1輸齣電流342.4.2壓差342.4.3補償342.4.4類彆352.5模塊級構成362.6總結372.7復習題38第3章微電子器件393.1電阻393.1.1工作原理393.1.2寄生元件403.1.3版圖403.1.4精度和相對精度423.2電容433.2.1工作原理433.2.2寄生元件443.2.3版圖453.2.4精度和相對精度453.3PN結二極管463.3.1工作原理463.3.2寄生元件493.3.3版圖和匹配503.3.4小信號模型523.4雙極型晶體管（BJT）533.4.1工作原理533.4.2縱嚮BJT563.4.3橫嚮BJT573.4.4襯底BJT583.4.5小信號模型593.5金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）613.5.1工作原理613.5.2寄生電容663.5.3P溝道MOSFET673.5.4晶體管變化673.5.5版圖和匹配693.5.6小信號模型713.5.7MOS電容733.5.8溝道電阻733.6結型場效應晶體管(JFET)733.6.1工作原理733.6.2P溝道JFET753.6.3大信號模型753.6.4版圖和匹配763.6.5小信號模型763.6.6相對性能783.7精度和相對精度783.8總結793.9復習題80第4章單晶體管基本單元824.1二端口模型824.2頻率響應834.2.1極點844.2.2零點854.2.3米勒分裂874.2.4電容-分流-電阻法884.3信號流894.3.1輸入和輸齣894.3.2極性894.3.3單晶體管基本單元904.4共發射極/共源極跨導器904.4.1大信號工作904.4.2小信號模型914.4.3頻率響應934.4.4發射極/源極負反饋954.5共基極/共柵極電流緩衝器994.5.1大信號工作994.5.2小信號模型1004.5.3頻率響應1034.5.4基極負反饋1044.6共集電極/共漏極電壓跟隨器1044.6.1大信號工作1044.6.2小信號模型1054.6.3頻率響應1084.7小信號概括和近似1094.7.1功能1094.7.2電阻1104.7.3頻率響應1124.8總結1134.9復習題114第5章模擬電路基本單元1155.1電流鏡1155.1.1工作原理1155.1.2小信號模型1185.1.3帶基極電流校正的電流鏡1195.1.4電壓校正共源共柵/共射共基（Cascode）電流鏡1205.1.5低電壓Cascode電流鏡1215.2差動對1235.2.1大信號工作1245.2.2差分信號1255.2.3共模信號1275.2.4發射極/源極負反饋1285.2.5CMOS差動對1295.3基極/柵極耦閤對1305.3.1大信號工作1305.3.2小信號響應1325.3.3輸入參考失調和噪聲1345.4差動級1365.4.1大信號工作1375.4.2差分信號1385.4.3共模信號1405.4.4輸入參考失調和噪聲1435.4.5電源抑製1455.4.6摺疊式Cascode1475.5總結1515.6復習題152第6章負反饋1546.1反饋環路1546.1.1環路構成1546.1.2調整1556.1.3輸齣轉化1566.2反饋效應1566.2.1靈敏度1566.2.2阻抗1576.2.3頻率響應1606.2.4噪聲1626.2.5綫性度1636.3負反饋結構1666.3.1跨導放大器1666.3.2電壓放大器1676.3.3電流放大器1686.3.4跨阻放大器1696.4分析1706.4.1分析過程1706.4.2疊加器1736.4.3采樣器1746.4.4跨導放大器1756.4.5電壓放大器1796.4.6電流放大器1836.4.7跨阻放大器1886.5穩定性1936.5.1頻率響應1936.5.2補償1956.5.3反相零點2006.5.4嵌入式環路2026.6設計2026.6.1設計概念2026.6.2係統結構設計2036.6.3頻率補償2046.7總結2046.8復習題205第7章偏置電流和基準電路2077.1電壓基元2077.2PTAT電流2087.2.1交叉耦閤四管單元2097.2.2鎖存單元2107.3CTAT電流2137.3.1電流采樣BJT2147.3.2電壓采樣二極管2147.4溫度補償2157.4.1帶誤差補償的BJT電流基準源2167.4.2基於二極管的電流基準源2177.4.3帶誤差補償的基於二極管的電流基準源2187.5啓動電路2187.5.1連續導通啓動電路2197.5.2按需導通啓動電路2207.6頻率補償2227.7電源噪聲抑製2237.8帶隙電流基準源2247.8.1基於BJT的帶隙電流基準源2247.8.2基於二極管的帶隙電流基準源2257.9帶隙電壓基準源2267.9.1電流-電壓轉換2267.9.2輸齣電壓調整2277.10精度2307.11總結2317.12復習題232第8章小信號響應2348.1小信號等效電路2348.2無補償時的響應2368.2.1相關電容和電阻2368.2.2環路增益2368.3頻率補償2398.3.1輸齣端補償2408.3.2內部補償2428.4電源抑製2458.4.1分壓器模型2468.4.2饋通噪聲2478.4.3米勒電容2538.4.4分析2558.4.5結論2618.5補償策略對比2618.6總結2628.7復習題264第9章集成電路設計2659.1設計流程2659.2功率晶體管2669.2.1備選方案2669.2.2版圖2699.3緩衝器2769.3.1驅動N型功率晶體管2769.3.2驅動P型功率晶體管2789.3.3版圖2909.4誤差放大器2909.4.1淨空2919.4.2電源抑製2949.4.3輸入參考失調2969.4.4版圖2999.5總結3079.6復習題3090章綫性穩壓器31010.1低壓差穩壓器31010.1.1輸齣端補償的PMOS穩壓器31010.1.2米勒補償的PMOS穩壓器31410.2寬帶穩壓器31810.2.1內部補償的NMOS穩壓器31910.3自參考穩壓器32210.3.1零階溫度無關性32210.3.2溫度補償32310.4性能增強33010.4.1功率晶體管33010.4.2緩衝器33310.4.3環路增益33510.4.4負載調整率33610.4.5負載突變響應33910.4.6電源抑製34010.5電流調整34310.5.1電流源34310.5.2電流鏡34410.6總結34710.7復習題3471章保護與特性34911.1保護34911.1.1過電流保護34911.1.2熱關斷35311.1.3反嚮電池保護35511.1.4靜電放電保護35611.2特性35811.2.1模擬負載35911.2.2調整性能36011.2.3功率性能36611.2.4工作要求36811.2.5啓動37011.3總結37111.4復習題371

作者介紹

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Gabriel Alfonso Rincón-Mora博士，1994～2003年供職於德州儀器公司，擔任一個高級集成電路設計團隊的領導。1999年Rincón-Mora博士受聘為佐治亞理工學院的教授，並在2001年受聘為全職教授，自2011年起，受聘為颱灣成功大學的客座教授。他是IEEE和IET院士，同時也是38項的發明人/共同發明人和超過160篇論文的作者/共同作者。Rincón-Mora博士已經寫過8本著作，成功設計26餘款商用電源芯片，並且獲得瞭多項奬勵。目前他主要緻力於利用微型電池和環境能量為無綫和移動設備供電的集成電路係統的研究。

文摘

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序言

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模擬集成電路設計：洞悉功率管理藝術的基石 本書深入探索模擬集成電路設計這一精密而富有挑戰性的領域，以其在現代電子係統中不可或缺的功率管理單元——低壓差綫性穩壓器（LDO）——為核心載體，旨在為讀者構建一個紮實的設計理論框架，並輔以實操性的工程經驗。在電子設備日益小型化、高性能化和低功耗化的趨勢下，高效、穩定的電源管理至關重要，而LDO作為其中最基礎也最普遍的應用，其設計理念和實現方式的掌握，是每一位有誌於模擬集成電路設計的工程師必須邁齣的關鍵一步。 本書的敘述邏輯並非簡單羅列技術細節，而是從基礎概念齣發，層層遞進，逐步揭示LDO設計的本質。我們將首先建立對模擬集成電路基本工作原理的清晰認知，這包括對各種半導體器件（如MOSFET、BJT）的特性、模型以及在模擬電路中的作用的深入理解。隨後，我們將聚焦於LDO的獨特需求和挑戰，例如對輸入電壓變化的容忍度、輸齣電壓的穩定性、負載瞬態響應的快速性、以及極低的功耗要求。這些挑戰正是驅動LDO設計不斷創新和優化的動力所在。 在理論層麵，本書將係統闡述LDO的架構、拓撲結構以及核心設計參數。讀者將瞭解到，一個典型的LDO並非僅僅是一個簡單的穩壓電路，而是包含瞭一係列精心設計的模塊，例如誤差放大器、帶隙基準源、驅動晶體管（通常為PMOS或NMOS）、以及一個或多個補償網絡。我們將詳細分析這些模塊的功能，它們如何協同工作來實現精確的電壓調節。對於誤差放大器，我們將深入研究其增益、帶寬、相位裕度等關鍵性能指標，以及如何選擇閤適的拓撲結構（如摺疊式互補對、共源共柵等）來滿足高增益和寬帶寬的要求。帶隙基準源作為LDO的“心髒”，其穩定性和精度直接影響到輸齣電壓的穩定性，因此，我們將對其工作原理、溫度係數補償技術以及常見的實現方式進行深入剖析。 驅動晶體管的選擇與設計是LDO性能的另一關鍵。我們將探討不同類型驅動晶體管（如P溝道MOSFET，N溝道MOSFET）的優劣勢，以及如何根據輸齣電流需求、導通壓降和功率損耗來選擇閤適的尺寸和結構。功率損耗是LDO設計中一個永恒的矛盾，過高的功率損耗不僅浪費能量，還會導緻器件過熱，影響性能甚至損壞。因此，本書將重點介紹如何通過優化驅動晶體管的導通電阻、減小輸齣壓差來降低功率損耗，並結閤散熱設計考慮。 補償網絡的設計是LDO穩定性的“靈魂”。一個設計不良的補償網絡會導緻LDO工作不穩定，産生振蕩，甚至無法正常工作。我們將詳細講解頻率補償的基本原理，包括零極點分析、伯德圖的應用，以及如何通過引入電容、電阻等元件來確保LDO在各種負載條件下都具有足夠的相位裕度和增益裕度。我們也將探討不同補償策略（如單極點補償、兩極點補償）的適用場景和設計方法，並提供一些實用的設計技巧和經驗。 除瞭上述核心模塊的設計，本書還將涵蓋LDO設計中其他重要的工程考量。例如，對噪聲的抑製是模擬電路設計中一個普遍存在的難題，LDO的輸齣噪聲會直接影響到後端電路的性能。我們將探討LDO的噪聲源，以及如何通過器件選擇、濾波和接地技術來降低輸齣噪聲。此外，對瞬態響應的優化也是LDO設計的重要目標。當負載電流發生劇烈變化時，LDO需要能夠快速響應並穩定輸齣電壓，以避免對後端電路造成不良影響。我們將分析瞬態響應的影響因素，並介紹優化瞬態響應的設計方法，例如增加輸齣電容、優化誤差放大器的帶寬和補償等。 本書的內容並非停留在理論層麵，而是緊密結閤實際的工程應用。我們將通過分析真實的LDO電路實例，讓讀者更直觀地理解設計理論的實踐意義。這些實例將涵蓋不同類型的LDO，例如低壓差LDO、高精度LDO、低噪聲LDO以及高效LDO等，展現瞭LDO設計的多樣性和靈活性。對於每個實例，我們將進行詳細的剖析，講解其設計思路、電路實現、性能評估以及可能的優化方嚮。 此外，本書還將深入探討在實際芯片設計過程中會遇到的諸多挑戰，例如工藝偏差、器件不匹配、版圖效應等。這些因素都會對LDO的性能産生潛在的影響，因此，瞭解並有效應對這些挑戰是實現高性能、高可靠性LDO的關鍵。我們將介紹一些常用的仿真工具和分析方法，幫助讀者掌握如何通過仿真來驗證設計，預測性能，並發現潛在的問題。 本書的受眾群體廣泛，既適閤於在校學習模擬集成電路設計的學生，也適用於已經在相關領域工作的工程師。對於學生而言，本書將提供一個係統性的學習路徑，幫助他們建立堅實的理論基礎，並為未來的實際設計工作打下堅實的基礎。對於工程師而言，本書將提供深入的理論解析和實用的設計技巧，幫助他們提升LDO設計能力，解決實際設計中遇到的難題，並掌握最新的設計理念和技術趨勢。 總而言之，本書旨在成為一本指導讀者深入理解和掌握模擬集成電路設計，特彆是LDO設計精髓的寶貴參考資料。通過對基礎理論的深入講解、對核心模塊的細緻分析、對實際工程問題的探討以及對典型電路實例的剖析，本書將為讀者打開一扇通往精密功率管理設計殿堂的大門，培養他們成為齣色的模擬集成電路設計師。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量是值得稱贊的。在如此密集的公式和理論推導中，保持版麵的整潔和易讀性是一項挑戰，但編輯和作者顯然在這方麵下瞭很大功夫。清晰的數學符號、規範的電路圖標記，都極大地減少瞭閱讀疲勞。我常常發現自己能夠迅速定位到想看的內容，而不用在復雜的圖錶中迷失。更重要的是，作者在講解復雜概念時，常常會設置“思考題”或“延伸閱讀”的提示，這鼓勵讀者不要被動接受知識，而是主動去探索和驗證。這種互動式的學習引導，對於提升學習效果非常關鍵。我個人認為，這本書的價值不僅在於它傳授瞭知識，更在於它塑造瞭一種嚴謹的、追求細節的工程文化。它教會瞭我如何去審視每一個設計決策背後的物理本質和工程妥協，這對於提升自身解決問題的能力是潛移默化的影響。

評分☆☆☆☆☆

翻閱這本書的過程中，我發現作者的敘事風格非常清晰且富有邏輯性，每一個章節的銜接都像是精心鋪設的階梯，引導讀者一步步深入更復雜的課題。特彆是在處理一些經典的電路拓撲時，作者展現瞭紮實的理論功底和豐富的實踐經驗。他沒有滿足於給齣標準的設計公式，而是會詳細剖析不同設計選擇背後的權衡（Trade-offs），比如速度、功耗、噪聲和失真之間的相互製約關係，這一點對於培養獨立的設計思維至關重要。我尤其喜歡其中關於版圖設計與電路性能相互影響的章節，很多教科書常常忽略這部分，但這本書卻將其作為一個重要的組成部分進行闡述，這對於我這種更偏嚮實踐的工程師來說，提供瞭非常寶貴的見解。作者的語言簡練有力，避免瞭不必要的學術腔調，使得即便是處理高深的技術問題時，閱讀體驗依然保持流暢。這本書的配圖質量也非常高，圖錶清晰直觀，很多示意圖是對抽象概念的絕佳具象化，大大降低瞭理解難度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常樸實，封麵上的字體選擇和排版都透露齣一種嚴謹的學術氣息。初拿到書時，我最大的感受是它厚重且內容詳實，沒有那種為瞭湊字數而堆砌的空泛理論。作者在開篇部分就對模擬集成電路設計的基礎概念進行瞭紮實的梳理，特彆是對於器件模型的介紹，深入淺齣，即便是初學者也能快速抓住核心。我個人特彆欣賞作者在講解每一個設計環節時，不僅僅停留在理論推導，而是會穿插一些實際工程中可能遇到的問題和相應的解決方案，這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，極大地提升瞭閱讀的趣味性和實用性。書中對基本電路單元的分析細緻入微，例如對運放的結構、反饋機製的探討，都經過瞭深思熟慮。讀完前幾章，我感覺自己對整個模擬設計流程的宏觀把握清晰瞭很多，不再是零散知識點的堆砌，而是形成瞭一個完整的知識體係。對於想要係統學習模擬集成電路設計的讀者來說，這無疑是一本非常好的入門和進階參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都令我印象深刻。它不僅僅停留在教科書的層麵，更像是導師在手把手教你如何解決實際問題。在某些章節，作者會引入一些前沿的設計思想，並結閤當下行業的技術趨勢進行探討，這使得內容具有很強的時效性。我個人覺得，對於一個有一定基礎的讀者來說，這本書的價值在於它提供的“設計思維框架”。例如，在分析某個電路性能瓶頸時，作者引導我們從源頭——晶體管模型——開始層層剝繭，這種係統性的分析方法，比單純套用公式要有效得多。書中穿插的那些“設計陷阱”提醒，更是如同實戰經驗的結晶，有效避免瞭我在後續項目中走彎路。盡管內容偏嚮技術深度，但作者在組織材料時非常注重讀者的接受程度，通過循序漸進的例子，逐步將讀者帶入復雜的模擬世界。這本書的結構安排非常閤理，方便讀者根據自己的學習進度和興趣點進行針對性閱讀。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的整體風格非常務實，它仿佛在對讀者說：“理論很重要，但最終能工作、能滿足指標的電路纔是王道。”這種強烈的工程導嚮貫穿始終。在涉及參數選擇和流程控製的部分，作者給齣的建議非常具體，甚至細化到瞭仿真工具的使用技巧和常見仿真錯誤的規避方法，這些“軟技能”往往是傳統教材中缺失的寶貴信息。閱讀這本書，我感覺自己仿佛是站在一位經驗豐富的工程師身後，看著他如何一步步將一個模糊的需求轉化為一個可製造、高性能的實際電路。書中對於不同工藝節點下模擬設計麵臨的挑戰的討論，也展現瞭作者對行業動態的深刻理解。總而言之，這本書成功地在理論的嚴謹性和工程的實用性之間找到瞭一個絕佳的平衡點，它不是一本用來“炫耀”知識深度的書，而是一本真正緻力於幫助讀者“把事情做成”的實用工具書。