正版 CMOS集成电路设计手册(第3版 模拟电路篇) (美) R. Jacob Bake pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美 R. Jacob Baker著 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115337719

商品编码：29664846940

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名：CMOS集成电路设计手册(第3版 模拟电路篇)

定价：89.00元

作者：(美) R. Jacob Baker著

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787115337719

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《CMOS集成电路设计手册(第3版模拟电路篇)》是IEEE微电子系统经典图书、电子与计算机工程领域获奖作。《CMOS集成电路设计手册(第3版模拟电路篇)》是CMOS集成电路设计领域的书籍，特色鲜明：
深入讨论了模拟和数字晶体管级的设计技术；
结合使用了CMOSedu.（提供了许多计算机辅助设计工具的应用案例）的在线资源
详细讨论了锁相环和延迟锁相环、混合信号电路、数据转换器以及电路噪声
给出实际工艺参数、设计规则和版图实例
给出上百个设计实例、相关讨论以及章后习题
揭示了晶体管级设计中所需要考虑的各方面要求

内容提要

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《CMOS集成电路设计手册》讨论了CMOS电路设计的工艺、设计流程、EDA工具手段以及数字、模拟集成电路设计，并给出了一些相关设计实例，内容介绍由浅入深。该著作涵盖了从模型到器件，从电路到系统的全面内容，是一本的、综合的CMOS电路设计的工具书及参考书。
《CMOS集成电路设计手册》是英文原版书作者近30年教学、科研经验的结晶，是CMOS集成电路设计领域的一本力作。《CMOS集成电路设计手册》已经过两次修订，目前为第3版，内容较第2版有了改进，补充了CMOS电路设计领域的一些新知识，使得本书较前一版内容更加详实。
为了方便读者有选择性地学习，将《CMOS集成电路设计手册》分成3册出版，分别为基础篇、数字电路篇和模拟电路篇，本书为模拟电路篇，介绍了电流源、电压源、放大器、数据转换器等电路的设计与实现。
《CMOS集成电路设计手册(第3版模拟电路篇)》可以作为CMOS模拟电路知识的重要参考书，对工程师、科研人员以及高校师生都有着较为重要的参考意义。

目录

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章 电流镜
1.1 基本电流镜
1.1.1 长沟道设计
1.1.2 电流镜中的电流匹配
1.1.3 电流镜的偏置
1.1.4 短沟道设计
1.1.5 温度特性
1.1.6 亚阈值区的偏置
1.2 共源共栅电流镜
1.2.1 简单共源共栅
1.2.2 低压(宽摆幅)共源共栅
1.2.3 宽摆幅短沟道设计
1.2.4 调节漏极电流镜
1.3 偏置电路
1.3.1 长沟道偏置电路
1.3.2 短沟道偏置电路
1.3.3 小结

第2章 放大器
2.1 栅-漏短接有源负载
2.1.1 共源放大器
2.1.2 源跟随器(共漏放大器)
2.1.3 共栅放大器
2.2 电流源负载放大器
2.2.1 共源放大器
2.2.2 共源共栅放大器
2.2.3 共栅放大器
2.2.4 源跟随器(共漏放大器)
2.3 推挽放大器
2.3.1 直流工作与偏置
2.3.2 小信号分析
2.3.3 失真

第3章 差分放大器
3.1 源端耦合对
3.1.1 直流工作
3.1.2 交流工作
3.1.3 共模抑制比
3.1.4 匹配考虑
3.1.5 噪声
3.1.6 压摆率限制
3.2 源端交叉耦合对
电流源负载
3.3 共源共栅负载(套简式差分放大器)
3.4 宽摆幅差分放大器
3.4.1 电流差分放大器
3.4.2 恒定跨导差分放大器

第4章 电压基准源
4.1 MOSFET-电阻型电压基准源
4.1.1 电阻-MOSFET型分压器
4.1.2 MOSFET型分压器
4.1.3 自偏置电压基准源
4.2 寄生二极管型基准源
4.2.1 长沟道BGR设计
4.2.2 短沟道BGR设计

第5章 运算放大器I
5.1 二级运放
5.2 带输出缓冲器的运算放大器
5.3 运算跨导放大器
5.4 增益提升
5.5 几个实例及讨论

第6章 动态模拟电路
6.1 MOSFET开关
6.2 全差分电路
全差分采样-保持
6.3 开关电容电路
开关电容积分器
开关电容积分器的频率响应
6.4 电路实例

第7章 运算放大器 II
7.1 基于功耗和速度的偏置选择
7.1.1 器件特性
7.1.2 偏置电路
7.2 基本概念
7.3 基本运算放大器设计
7.4 采用开关电容CMFB的运算放大器设计

第8章 非线性模拟电路
8.1 基本CMOS比较器的设计
8.1.1 对比较器进行表征
8.1.2 钟控比较器
8.1.3 再讨论输入缓冲器
8.2 自适应偏置
8.3 模拟乘法器
8.3.1 四管乘子(Multiplying Quad)
8.3.2 采用平方电路实现乘法器

第9章 数据转换器基础
9.1 模拟信号和离散时间信号
9.2 模拟信号转换为数字信号
9.3 采样-保持的性能指标(Sample and Hold，S/H)
9.4 数模转换器的性能指标
9.5 模数转换器的性能指标
9.6 混合电路的版图问题

0章 数据转换器结构
10.1 DAC的结构
10.1.1 数字输入编码
10.1.2 电阻串型DAC
10.1.3 R-2R梯形网络型DAC
10.1.4 电流导引型DAC
10.1.5 电荷比例型DAC
10.1.6 循环型DAC
10.1.7 流水线型DAC
10.2 ADC的结构
10.2.1 全并行型ADC
10.2.2 两步全并行型ADC
10.2.3 流水线型ADC
10.2.4 积分型ADC
10.2.5 逐次逼近型ADC
10.2.6 过采样型ADC

1章 数据转换器实现
11.1 DAC的R-2R技术
11.1.1 电流模R-2R DAC
11.1.2 电压模R-2R DAC
11.1.3 宽摆幅电流模R-2R DAC
11.1.4 不采用运算放大器时的拓扑
11.2 数据转换器中使用运算放大器
11.2.1 运算放大器增益
11.2.2 运算放大器单位增益频率
11.2.3 运算放大器失调
11.3 ADC实现
11.3.1 S/H的实现
11.3.2 循环ADC
11.3.3 流水线ADC

2章 反馈放大器
12.1 反馈方程
12.2 放大器设计中负反馈的特性
12.2.1 增益的倒灵敏度
12.2.2 扩展带宽
12.2.3 减小非线性失真
12.2.4 输入和输出阻抗控制
12.3 识别反馈拓扑结构
12.3.1 输入混合
12.3.2 输出采样
12.3.3 反馈网络
12.3.4 计算开环参数
12.3.5 计算闭环参数
12.4 电压放大器(串联-并联反馈)
12.5 跨阻放大器(并联-并联反馈)
用栅-漏电阻构成简单反馈
12.6 跨导放大器(串联-串联反馈)
12.7 电流放大器(并联-串联反馈)
12.8 稳定性
返回比
12.9 设计实例
12.9.1 电压放大器
12.9.2 一个跨阻放大器

附录
量纲
物理常量
平方律公式

作者介绍

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R.Jacob(Jake)Baker是一位工程师、教育家以及发明家。他有超过20年的工程经验并在集成电路设计领域拥有超过200项的。Jake也是多本电路设计图书的作者。

文摘

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序言

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《微电子器件制造原理与工艺》 内容概要 本书聚焦于微电子器件，特别是大规模集成电路（VLSI）中核心器件的制造原理与关键工艺流程。全书以深入浅出的方式，系统性地阐述了半导体材料、晶体生长、硅片制备、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、扩散、金属化以及器件封装等一系列微电子制造的核心技术。本书旨在为读者建立一个完整、扎实的微电子制造知识体系，使其能够理解从硅原子到最终芯片的每一个关键环节，并掌握现代集成电路制造面临的挑战与前沿技术。 第一章 绪论 本章首先回顾了集成电路产业的发展历程及其对现代社会产生的深远影响，强调了微电子制造技术在其中扮演的基石作用。接着，介绍了微电子制造的基本概念、工艺流程图以及主要的技术挑战，如摩尔定律的持续挑战、工艺窗口的不断缩小、良率的提升压力等。最后，展望了未来微电子制造的发展趋势，包括先进材料的应用、三维集成、新型器件结构以及对环境友好型工艺的需求。 第二章 半导体材料与晶体生长 本章深入探讨了集成电路制造中最关键的材料——硅。详细介绍了硅的晶体结构、电子能带理论及其半导体特性。重点阐述了硅单晶的生长技术，包括柴可拉斯基法（CZ法）和区熔法，以及不同生长参数（如提拉速率、旋转速率、坩埚旋转、温度梯度等）对晶体质量、掺杂均匀性和缺陷控制的影响。此外，还简要介绍了其他半导体材料，如砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等及其在特定领域的应用。 第三章 硅片制备 本章详细介绍了从硅单晶棒到高质量抛光硅片的整个制备过程。涵盖了晶棒的切割（圆锯、线锯）、晶片研磨、化学机械抛光（CMP）等关键步骤。重点阐述了CMP工艺的原理，包括化学腐蚀和机械研磨的协同作用，以及其对获得表面平整度、减少表面缺陷、实现高精度图形转移的重要性。同时，也讨论了硅片表面的清洗技术，如RCA清洗法，以及不同清洗液对金属离子、有机物等表面污染物的去除机理。 第四章 薄膜沉积技术 薄膜沉积是构建集成电路器件结构的重要工艺。本章详细介绍了各种主流的薄膜沉积技术，包括： 物理气相沉积（PVD）： 如溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）。深入分析了溅射的机理，包括靶材选择、等离子体特性、基板偏压等对薄膜均匀性、致密性和附着力的影响。 化学气相沉积（CVD）： 包括热CVD、等离子体增强CVD（PECVD）、低压CVD（LPCVD）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等。详细阐述了各种CVD方法的反应机理、前驱体选择、工艺参数（温度、压力、气体流量）对薄膜成分、结构、生长速率和表面形貌的影响。特别强调了PECVD在低温大面积沉积中的优势，以及MOCVD在III-V族化合物半导体生长中的重要性。 原子层沉积（ALD）： 作为一种超薄、超均匀沉积技术，本章详细介绍了ALD的工作原理，包括脉冲式前驱体注入、表面自限制反应以及其在精确控制薄膜厚度和实现高深宽比结构中的独特优势。 第五章 光刻技术 光刻是集成电路制造中最关键、最复杂的工艺之一，决定了器件的最小特征尺寸。本章对光刻技术进行了详尽的介绍： 光刻原理： 详细解释了光刻的成像原理，包括衍射、干涉和夫琅和费衍射等基本光学概念。 曝光系统： 介绍了不同类型的曝光设备，如接触式光刻、接近式光刻、投影式光刻（步进式扫描光刻机/步进机）。重点阐述了扫描光刻机的成像原理、数值孔径（NA）、相干因子（σ）、分辨率（R）和景深（DOF）等关键参数及其对光刻性能的影响。 光刻胶： 详细介绍了正性光刻胶和负性光刻胶的化学组成、曝光显影机理，以及它们在不同工艺节点下的应用。重点讨论了化学放大胶（CAR）的工作原理，以及其在提升光刻胶敏感度和分辨率方面的作用。 先进光刻技术： 深入探讨了深紫外（DUV）光刻、极紫外（EUV）光刻等先进光刻技术。详细阐述了EUV光刻面临的挑战，如光源效率、反射镜技术、掩模版制造等，以及其作为下一代光刻技术的重要性。 光刻工艺优化： 讨论了掩模版设计、掩模版校正（OPC）、光学邻近效应（OPE）以及多重曝光（ME）等提高光刻精度和良率的技术。 第六章 刻蚀技术 刻蚀是用于去除不需要的材料、形成器件结构的工艺。本章重点介绍了两种主要的刻蚀技术： 干法刻蚀： 包括等离子体刻蚀（Plasma Etching）和反应离子刻蚀（RIE）。详细阐述了等离子体的产生与特性，以及反应离子刻蚀中物理轰击和化学反应的协同作用。重点讨论了各项异性刻蚀（Anisotropic Etching）的实现机理，以及如何通过控制等离子体参数（气体种类、流量、功率、压力）、工艺参数（温度、基板偏压）以及刻蚀掩模版来获得高精度、高侧壁垂直度的刻蚀图形。 湿法刻蚀： 介绍了湿法刻蚀的原理，包括化学反应和溶剂选择。重点分析了其各向同性（Isotropic）的特点，以及在特定应用场景（如去除氧化层、金属层）中的优势和局限性。 第七章 掺杂与扩散 掺杂是改变半导体材料导电类型和导电浓度的关键工艺。本章详细介绍了两种主要的掺杂技术： 离子注入（Ion Implantation）： 详细阐述了离子注入的原理，包括离子源、加速器、质量分离器、扫描系统等。重点讨论了注入能量、剂量、扫描速率等参数对注入深度、分布和损伤的影响。介绍了后注入退火（Post-implantation Annealing）的重要性，包括快速热退火（RTA）等技术，用于激活掺杂剂、修复晶格损伤和降低电阻率。 扩散（Diffusion）： 介绍了固相扩散、气相扩散等方法。详细分析了掺杂剂在高温下的扩散机理，以及表面源扩散和限制源扩散的特点。讨论了固态溶解度、扩散系数以及温度、时间等参数对掺杂浓度和分布的影响。 第八章 金属化与互连 金属化是连接器件、形成电路的关键步骤。本章详细介绍了集成电路中的金属化工艺： 金属材料： 介绍了铜（Cu）、铝（Al）、钨（W）等常用金属材料的特性，如电阻率、附着力、迁移性等。 金属沉积： 涵盖了PVD（溅射、蒸发）和电化学沉积（ECD）等技术在金属薄膜沉积中的应用。 互连结构： 详细介绍了多层金属互连的结构，包括通孔（Via）和金属导线（Line）。重点讨论了阻挡层（Barrier Layer）和扩散阻挡层（Adhesion Layer）的作用，以防止金属原子扩散到硅中。 化学机械抛光（CMP）： 再次强调了CMP在形成平坦化金属层和精确控制金属填充方面的关键作用，特别是在铜互连工艺中的应用。 先进互连技术： 介绍了铜应变互连、低介电常数（low-k）材料的应用以降低RC延迟，以及纳米线互连等前沿技术。 第九章器件封装 器件封装是将制造好的芯片与外部电路连接并提供保护的最后一道工序。本章介绍了主要的封装技术： 封装的基本功能： 提供电气连接、机械支撑、环境防护和散热。 封装类型： 介绍了引线框架封装（如DIP、SOP）、陶瓷封装（如LCC）、塑料封装（如QFP、BGA）等。 键合技术： 详细介绍了引线键合（Wire Bonding）和倒装芯片（Flip-Chip）技术，以及它们在不同封装形式中的应用。 封装工艺： 涵盖了塑封、底部填充、组装等关键工艺。 先进封装技术： 介绍了晶圆级封装（WLP）、三维封装（3D Packaging）、扇出型晶圆级封装（FO-WLP）等，以满足高性能、小尺寸和多功能化的需求。 第十章 集成电路制造的质量控制与良率 本章讨论了集成电路制造过程中质量控制和良率提升的重要性。涵盖了： 关键工艺参数监测： 如薄膜厚度、掺杂浓度、刻蚀深度、图形尺寸等。 缺陷检测与分析： 介绍了光学检测、电子束检测等技术，以及对各种制造缺陷（如颗粒、划痕、漏刻、短路等）的分析方法。 统计过程控制（SPC）： 阐述了SPC在监控和改进工艺过程中的作用。 良率提升策略： 探讨了通过优化工艺、提高设备精度、加强洁净室管理、改进检测和修复技术等多种途径来提升整体良率。 第十一章 微电子制造的挑战与未来展望 本章对当前微电子制造面临的挑战进行了总结，包括物理极限的逼近、制造成本的急剧上升、新材料与新工艺的开发难度等。同时，也对未来的发展方向进行了展望，如： 新材料的应用： 如二维材料（石墨烯、TMDC）、高迁移率材料等。 新型器件结构： 如纳米线器件、量子点器件、场效应晶体管（FET）的进化等。 三维集成技术（3D Integration）： 如堆叠式DRAM、逻辑-内存集成等。 人工智能（AI）与大数据在制造中的应用： 如工艺优化、故障预测、良率分析等。 可持续制造： 绿色工艺、节能减排等。 通过对以上各章节内容的学习，读者将能够全面、系统地掌握微电子器件制造的原理与工艺，为从事相关领域的研究、开发和生产奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本关于模拟电路设计的书，简直是电路工程师的案头必备宝典！我刚入手这第三版，光是翻阅目录就被它的深度和广度给震撼到了。虽然我手头没有原书，但光是看别人对这类经典教材的评价和推荐，就能感受到它在行业内的分量。我猜想，像这种久经市场考验、还能不断更新迭代的版本，一定是对现代模拟IC设计中那些复杂且至关重要的基础理论进行了极其细致的梳理和深入的剖析。它绝不是那种浮于表面的“入门指南”，而是直插核心的“内功心法”。我期待它能详细讲解运算放大器（Op-Amp）的各种高阶拓扑结构，比如折叠式、电流反馈式，以及如何通过精妙的补偿技术来保证其稳定性和宽带宽。更重要的是，对于噪声、失真（THD）和功耗这“铁三角”的权衡与优化，我相信原作者一定提供了非常实用的设计流程和量化指标。读完这本书，相信我的设计思路会从“能搭个电路”提升到“能做出高性能、高可靠性的产品”的层次，这对于任何想在模拟领域深耕的工程师来说，都是无可替代的财富。

评分☆☆☆☆☆

老实说，对于一本经典的技术手册，我更看重的是它在实践指导性上的价值。我常常遇到一些瓶颈，比如在设计高精度ADC或DAC时，对非线性误差源的理解总感觉隔了一层纱。我希望这本书能够详尽地阐述器件级的非理想效应是如何累积并最终影响系统性能的。比如，对于MOS管的短沟道效应、亚阈值导电、陷阱效应等，我希望作者能提供从物理模型到电路建模的完整过渡，而不是只停留在公式层面。真正的设计高手，懂得如何利用这些“不完美”来设计出最优的结构。我推测，这本书在版图中可能也有独到的见解，比如如何通过版图布局技巧来抑制串扰、热效应和寄生电容，因为在纳米级别工艺下，版图的影响力甚至超过了电路拓扑本身。如果它能提供大量经过验证的实例和设计技巧的“秘籍”，那么它就超越了一本教科书的范畴，成为一本实用的“问题解决手册”。

评分☆☆☆☆☆

我周围几个资深的模拟设计师都极力推荐这个系列，他们提到其中关于CMOS工艺特性的讨论非常透彻。对于我们这些长期与特定工艺节点打交道的工程师来说，理解工艺的演进和它对电路设计带来的新机遇与新挑战至关重要。我特别期待书中能有对不同工艺技术（如SOI、FinFET等）下模拟器件特性的对比分析，这对于进行技术选型和未来工艺预测至关重要。设计手册的价值就在于它的前瞻性。此外，对于电源管理集成电路（PMIC）设计中常用的开关稳压器（Switching Regulators）的环路补偿和瞬态响应优化部分，我也抱有极高的期望。模拟与数字的接口设计是现在的热点，书中如果能清晰地阐述如何设计低噪声的参考源和驱动电路，无疑会大大增加这本书的实用价值。

评分☆☆☆☆☆

阅读这类专著，有时候最怕的就是内容老旧，跟不上技术发展的步伐。我查阅了其他几本同类书籍，发现很多还停留在旧的器件模型上讨论问题，使得实际应用中效果大打折扣。因此，对于《正版 CMOS集成电路设计手册(第3版 模拟电路篇)》的更新程度，我非常关注。我猜想，在这次第三版的更新中，必然加入了对新一代低压、低功耗设计方法的深入探讨，比如亚阈值偏置技术、新型电荷泵设计，以及如何在高频下应对片上电感和电容的Q值问题。这些都是现代移动设备和物联网应用对模拟电路提出的严苛要求。如果这本书能提供一套系统性的、针对当前主流工艺节点的设计方法论，而不是仅仅罗列公式，那它就绝对物超所值。它应该教会我们如何在新工艺的限制下，最大化电路的性能边界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者名字很有辨识度，这通常意味着内容是经过数十年教学和工程实践检验的精品。我个人认为，一本好的模拟设计书，必须要有清晰的逻辑架构，能让初学者循序渐进，也能让专家找到可以参考的校验基准。我期待它在章节组织上能做到这一点——比如，从器件基础到基本单元电路，再到复杂的子系统模块（如PLL、VCO、数据转换器），层层递进。尤其欣赏那种在介绍完理论后，立即跟上一个“设计陷阱”或“设计最佳实践”的结构。这不仅是知识的传授，更是经验的浓缩。我深信，通过研读这类权威著作，可以有效避免在实际流片中因经验不足而导致的重大失误，从而极大地缩短产品上市周期。一本好的手册，读完后应该能让人对整个模拟IC设计流程产生一种自信和掌控感。