具体描述
基本信息
书名:高频CMOS模拟集成电路基础
定价：60.00元
售价：40.8元,便宜19.2元,折扣68
作者:Duran Leblebici
出版社：科学出版社
出版日期：2011-06-01
ISBN：9787030315199
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：12k
商品重量：0.481kg
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莱布莱比吉编著的《高频CMOS模拟集成电路基础（影印版）》是“国外电子信息精品著作”系列之一，系统地介绍了高频集成电路体系的构建与运行，重点讲解了晶体管级电路的工作体系，设备性能影响及伴随响应，以及时域和频域上的输入输出特性。
内容提要
莱布莱比吉编著的《高频CMOS模拟集成电路基础（影印版）》以设计为核心理念从基础模拟电路讲述到射频集成电路的研发。系统地介绍了高频集成电路体系的构建与运行，重点讲解了晶体管级电路的工作体系，设备性能影响及伴随响应，以及时域和频域上的输入输出特性。
《高频CMOS模拟集成电路基础（影印版）》适合电子信息专业的高年级本科生及研究生作为RFCMOS电路设计相关课程的教材使用，也适合模拟电路及射频电路工程师作为参考使用。
目录
作者介绍
文摘
序言
《精通高性能射频CMOS电路设计：原理、建模与实践》 内容概述： 本书深入探讨了现代射频（RF）CMOS集成电路设计的核心原理、关键技术与实用方法。旨在为读者提供一个全面、系统的学习框架，使其能够掌握高性能射频CMOS电路的设计、仿真、优化以及版图实现的全过程。内容涵盖了从基础的射频传输线理论到复杂的功率放大器、低噪声放大器、混频器、振荡器和锁相环等关键射频模块的设计。同时，本书也侧重于CMOS工艺的独特性及其对射频电路性能的影响，并提供了实用的建模技术和设计流程，帮助工程师和研究人员应对射频CMOS设计中的挑战。 详细内容： 第一部分：射频CMOS电路设计基础 第一章：射频电路基础理论 1.1 射频信号的特性与传输 介绍射频信号的频率范围、波长以及在传输线上的传播特性。 详细阐述史密斯圆图在阻抗匹配中的应用，包括反射系数、电压驻波比（VSWR）等概念。 讲解集总参数模型和分布参数模型的区别及其适用场景。 引入S参数（散射参数）的概念，阐述其在表征射频电路性能中的重要性，以及如何测量和应用S参数。 1.2 CMOS工艺及其在射频应用中的优势与挑战 回顾CMOS工艺的发展历程，重点介绍用于射频设计的先进CMOS工艺节点（如180nm, 90nm, 65nm, 45nm, 28nm及更先进的工艺）。 分析CMOS工艺在射频应用中的优势，例如高集成度、低功耗、低成本以及易于与数字电路集成。 深入探讨CMOS工艺在射频设计中面临的挑战，包括漏电流、衬底耦合、寄生效应、器件非理想性（如沟道长度调制、短沟道效应、载流子饱和速度等）对高频性能的影响。 介绍硅锗（SiGe）和体硅（SOI）等射频CMOS工艺的特点和应用。 1.3 射频CMOS电路中的噪声分析 理解射频电路中的主要噪声源：热噪声、散粒噪声、闪烁噪声（1/f噪声）。 深入讲解各类噪声的产生机理及其在CMOS器件（MOSFET、BJT）中的具体表现。 学习计算放大器、混频器等电路的噪声系数（Noise Figure, NF），并介绍噪声系数的优化策略。 讲解在S参数中如何包含噪声参数（Nf, Fmin, Gmin），以及最小噪声系数的实现方法。 1.4 射频CMOS电路中的线性度分析 定义并解释非线性失真产生的机理，包括谐波失真和互调失真。 介绍IP3（三阶交调点）、P1dB（1dB压缩点）等线性度指标，以及它们对射频系统性能的影响。 分析MOSFET器件的非线性特性，并探讨降低非线性的设计技巧，如偏置优化、器件尺寸调整、负反馈等。 讲解在S参数中如何包含非线性参数（如HD2, HD3, IMD2, IMD3），以及如何进行非线性仿真。 第二部分：核心射频CMOS电路模块设计 第二章：射频CMOS阻抗匹配与滤波器设计 2.1 射频CMOS输入/输出匹配网络设计 详细介绍Lumped Element（集总元件）和Distributed Element（分布元件）匹配网络的原理和设计方法。 讲解使用电感、电容、传输线（微带线、带状线）等实现阻抗匹配的技术。 介绍多级匹配网络的设计，以实现更宽的带宽和更优的匹配性能。 分析匹配网络对增益、噪声系数和线性度的影响。 2.2 射频CMOS滤波器设计 介绍不同类型的射频滤波器（低通、高通、带通、带阻）及其在射频前端的应用。 讲解基于LC谐振器、传输线以及SAW/BAW（表面声波/体声波）等技术实现的滤波器。 分析CMOS工艺中电感器的Q值、寄生电容等参数对滤波器性能的影响。 介绍主动滤波器的设计原理及其在CMOS集成中的优势。 第三章：低噪声放大器（LNA）设计 3.1 LNA的设计目标与指标 阐述LNA在射频接收链路中的作用，以及其对系统性能的关键影响。 重点分析LNA的关键性能指标：增益（Gain）、噪声系数（NF）、输入/输出回波损耗（S11, S22）、线性度（IP3, P1dB）。 探讨不同应用场景下LNA设计取舍的原则（如低功耗、低噪声、高线性度）。 3.2 LNA的设计拓扑 共源（Common-Source）LNA： 详细分析其工作原理、优缺点，以及如何通过栅极或漏极感性负载实现输入匹配。 共源共栅（Common-Source Common-Gate）LNA： 讲解其在实现良好输入匹配和隔离方面的优势，以及适用场景。 Cascode LNA： 分析其高输出阻抗、改善隔离度和提高增益的特性。 交叉耦合（Cross-Coupled）LNA： 重点介绍其在低噪声和低功耗下的性能优势，以及其在振荡器中的应用。 3.3 LNA的偏置与功耗优化 介绍不同偏置方案对LNA性能的影响，如固定偏置、自偏置等。 分析功耗与噪声系数、线性度之间的权衡关系。 讲解低功耗LNA的设计策略，例如使用电感降压、减小偏置电流等。 3.4 LNA的版图设计考虑 讨论LNA版图设计中的关键问题，如衬底耦合、器件寄生参数、电源/地线的去耦、电磁干扰（EMI）等。 介绍差分LNA的版图设计要点，以提高共模抑制比（CMRR）。 第四章：功率放大器（PA）设计 4.1 PA的设计目标与指标 阐述PA在射频发射链路中的作用，以及其对系统效率、输出功率、线性度和功耗的影响。 重点分析PA的关键性能指标：输出功率（Pout）、功率附加效率（PAE）、漏极效率（Drain Efficiency）、线性度（ACPR, EVM）、增益（Gain）。 介绍不同PA应用场景（如蜂窝通信、Wi-Fi）的设计需求。 4.2 PA的设计拓扑 A类、AB类、B类、C类PA： 详细分析各类PA的偏置工作模式、效率和失真特性。 D类、E类、F类、S类PA（开关模式PA）： 重点介绍其高效率的工作原理，以及在CMOS工艺中实现的可能性和挑战。 线性化技术： 介绍前馈（Feedforward）、反馈（Feedback）、预失真（Predistortion）等线性化技术在PA设计中的应用。 4.3 PA的偏置与效率优化 介绍固定偏置、自适应偏置等偏置策略。 讲解如何通过选择合适的器件尺寸、偏置电流和匹配网络来优化PA的效率和输出功率。 分析效率与失真之间的权衡。 4.4 PA的版图设计考虑 强调PA版图设计中的高电流密度、寄生参数、热效应等问题。 介绍差分PA的版图设计，以提高电源抑制比（PSR）。 第五章：混频器（Mixer）设计 5.1 混频器的基本原理与分类 阐述混频器在射频系统中实现频率转换的作用。 介绍不同类型的混频器：单端混频器、平衡混频器、双平衡混频器。 讲解MOSFET、BJT等器件在混频器中的应用。 5.2 混频器的设计指标 重点分析混频器的关键性能指标：转换增益（Conversion Gain, CG）、噪声系数（NF）、线性度（IIP3）、本振（LO）泄漏、LO-RF/IF隔离度、LO-RF/IF混频。 5.3 常用混频器拓扑 二极管混频器： 简要回顾其原理。 MOSFET混频器： 详细介绍开关式混频器（如GILBERT Cell）、倍频器式混频器等。 LO驱动电路： 介绍本振驱动器对混频器性能的影响。 5.4 混频器的版图设计考虑 分析混频器版图中的隔离度、寄生效应和噪声抑制问题。 介绍差分混频器设计以提高LO/RF隔离度。 第六章：振荡器（Oscillator）与锁相环（PLL）设计 6.1 射频CMOS振荡器设计 振荡器的基本原理： 介绍正弦振荡器的Barkhausen判据。 LC振荡器： 详细分析其结构、工作原理，如Colpitts、Hartley、Clapp振荡器。 环形振荡器： 介绍其在CMOS集成中的优势和劣势。 振荡器的性能指标： 相位噪声（Phase Noise）、调谐范围（Tuning Range）、功耗。 噪声源分析与抑制： 讲解热噪声、闪烁噪声对相噪的影响，以及降低相噪的设计技巧（如提高Q值、使用差分结构、优化偏置）。 6.2 锁相环（PLL）基础 PLL的组成： 相位检测器（Phase Detector, PD）、低通滤波器（Loop Filter, LF）、压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator, VCO）。 PLL的工作原理： 负反馈实现频率和相位锁定。 PLL的性能指标： 锁定范围（Lock Range）、跟踪范围（Tracking Range）、抖动（Jitter）、相位噪声、功耗。 6.3 压控振荡器（VCO）在PLL中的应用 介绍LC VCO作为PLL中VCO的优势。 讲解VCO调谐范围的确定与优化。 6.4 PLL的设计流程与考虑 介绍PLL的设计步骤，包括相位检测器选择、环路滤波器的设计、VCO的选定。 分析环路带宽、阻尼因子等参数对PLL稳定性和动态性能的影响。 讲解PLL的版图设计注意事项，如噪声隔离、电源抑制。 第三部分：射频CMOS电路的建模、仿真与验证 第七章：射频CMOS器件建模与仿真 7.1 MOSFET高频模型 介绍SPICE模型（如BSIM3, BSIM4, BSIM-CMG）在射频电路仿真中的应用。 分析MOSFET的高频等效电路模型，包括寄生电阻、电容和电感。 讲解参数提取（Parameter Extraction）的重要性及其方法。 7.2 电感器、电容器等无源器件模型 介绍CMOS工艺中集成电感器的模型，包括电感值、品质因数（Q值）、自谐振频率（SRF）、寄生电容。 分析集成电容器的寄生效应。 讲解传输线模型（如微带线、带状线）及其在高频电路中的应用。 7.3 射频电路仿真工具介绍 介绍主流的射频电路仿真软件，如Cadence Spectre RF, ADS, HFSS等。 讲解如何建立射频仿真环境，设置仿真类型（S参数、瞬态、噪声、AC、DC、PNOISE等）。 强调仿真结果的解读与分析。 第八章：射频CMOS电路的版图设计与验证 8.1 射频CMOS版图设计原则 寄生效应控制： 深入讲解如何减小寄生电容、寄生电感和衬底耦合。 噪声隔离： 介绍屏蔽、差分走线、地线网格等技术。 高频走线设计： 讲解传输线阻抗控制、耦合抑制。 对称性设计： 强调差分电路和对称结构对性能的影响。 电源和地线的规划： 介绍低阻抗电源/地线网格、去耦电容的应用。 8.2 版图后仿真（Post-Layout Simulation） 介绍版图寄生提取（LVS/DRC/RCX）的过程。 讲解如何进行版图后仿真，以考虑版图布局对电路性能的影响。 强调版图后仿真在验证电路性能和发现潜在问题中的重要性。 8.3 射频CMOS电路的测试与表征 介绍射频片上测试（On-chip testing）的挑战与方法。 讲解常用的测试仪器，如网络分析仪、信号发生器、频谱分析仪、示波器。 介绍实际的测试流程，以及如何根据测试结果对设计进行优化。 第四部分：新兴技术与未来发展 第九章：先进射频CMOS技术与应用 9.1 毫米波（mmWave）CMOS电路设计 介绍毫米波频段的特点、应用（如5G通信、雷达）。 分析在毫米波频段CMOS设计面临的挑战，如损耗增加、器件性能下降。 介绍毫米波CMOS电路的设计方法和技术。 9.2 高频CMOS传感器与成像 探讨CMOS技术在射频传感器、生物传感器、成像系统中的应用。 介绍相关设计方法和挑战。 9.3 能量收集与低功耗射频 介绍能量收集技术在无线传感器网络和IoT设备中的应用。 探讨低功耗射频电路的设计策略。 总结： 本书力求理论与实践相结合，通过清晰的讲解、丰富的实例和实用的指导，帮助读者全面掌握高性能射频CMOS集成电路的设计理念和工程实践。无论是初学者还是有经验的工程师，都能从中获益，为设计下一代先进的射频通信系统奠定坚实的基础。
