现代应用集成电路设计 9787030317667 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周电 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030317667

商品编码：29719282726

包装：平装

出版时间：2011-07-01

图书基本信息
图书名称	现代应用集成电路设计	作者	周电
定价	120.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030317667	出版日期	2011-07-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.640Kg

内容简介

本书基于作者周电在美国大学十几年教授“现代应用集成电路设计”课程的手稿整理而成，主要内容包括应用集成电路设计流程、设计指标定义和规范、逻辑电路设计、物理设计、时间功耗性能分析及验证测试。读者需要有数字集成电路和硬件描述语言（VHDL）的基础知识。按照具体课程设置的要求，本书可用于一个学期的教学内容，包括应用集成电路设计流程、设计指标定义和规范、逻辑电路设计及物理设计。关于集成电路发展的前沿问题，本书在第7章和第8章中以研究课题为背影介绍了基础知识。 本书可作为电子和计算机工作专业的大学四年级或硕士研究生教材，也适于集成电路设计的专业人员参考阅读。

作者简介

目录

PrefaceChapter 1 Introduction 1.1 History of Integrated Circuits 1.2 Roadmap of IC Technology 1.3 ASIC 1.4 Design Flow 1.5 CAD Tools 1.6 AnASIC Design Project MSDAP 1.7 How to Use This Book 1.8 Summery 1.9 Problems ReferencesChapter 2 VLSI Design Perspective and Flow 2.1 Introduction 2.2 VLSI Technology Trend 2.3 SoC 2.4 Methodology for Custom and Semi-custom IC Design 2.4.1 Gate array 2.4.2 Standard cell 2.4.3 FPGA 2.5 Design Domain and Perspective 2.6 Design Flow 2.7 Design Task 2.8 Summary 2.9 Problems ReferencesChapter 3 Specification Development 3.1 Introduction 3.2 AnASIC Project MSDAP 3.3 An Overall View of the Specific Requirement 3.3.1 The required putation method by the MSDAP 3.3.2 Additional information for the specification 3.4 The System Setting 3.5 I/O Interface and Pins 3.5.1 Pins and their assignments 3.5.2 Signal format and waveform 3.6 Other Issues of the Specification 3.7 Summary 3.8 Problems ReferencesChapter 4 Architecture Design 4.1 Introduction 4.2 Datapath Structure 4.2.1 Single processor sequential structure 4.2.2 Multi-processor parallel structure 4.3 Functional Blocks and IPs 4.3.1 IP core 4.3.2 Functional blocks in the MSDAP architecture 4.4 Time Budget and Scheduling 4.5 A Sample Architecture of the MSDAP Project 4.5.1 An architecture sample 4.5.2 Time budget justification of the proposed architecture 4.6 Summary 4.7 Problems ReferencesChapter 5 Logic and Circuit Design 5.1 Introduction 5.2 Combinational Logics 5.2.1 Decoder 5.2.2 Encoder 5.2.3 Multiplexer 5.2.4 Arithmetic logic blocks 5.3 Sequential Logics 5.3.1 Latch and flip-flop 5.3.2 Shift register 5.3.3 Counter 5.3.4 FSM 5.4 Datapath 5.5 Asynchronous Circuit 5.6 Summery 5.7 Problems ReferencesChapter 6 Physical Design 6.1 Introduction 6.2 Design Rules 6.3 Floorplan 6.4 Routing 6.4.1 Global routing 6.4.2 Local routing 6.5 Physical Layout Verification 6.5.1 DRC 6.5.2 XOR check 6.5.3 Antenna check 6.5.4 ERC 6.5.5 LVS check 6.6 Clock Network 6.7 Power Network 6.8 Engineering Change Order 6.9 Package 6.10 Summary 6.11 Problems ReferencesChapter 7 Timing, Power, and Performance Analysis 7.1 Introduction 7.2 Buffer Insertion Mechanism 7.3 Transistor and Gate Sizing 7.3.1 Transistor sizing 7.3.2 Buffer sizing 7.3.3 Gate sizing 7.4 Timing Analysis 7.4.1 Static timing analysis 7.4.2 DTA vs. STA 7.4.3 Circuit simulation in STA 7.5 Interconnect Model and Circuit Order Reduction 7.5.1 Lumped RC vs. distributed RLC model 7.5.2 Circuit order reduction 7.6 Low Power Design 7.7 Design for Manufacture 7.8 High-level Synthesis 7.9 Performance Bound Evaluation 7.10 Summary 7.11 Problems ReferencesChapter 8 Verification and Testing 8.1 Introduction 8.2 Digital Circuits Test 8.2.1 Fault modeling 8.2.2 Fault simulation 8.2.3 Test generation for binational logic 8.2.4 Test generation for sequential logic 8.2.5 ATPG using TetraMAX 8.3 BIST 8.3.1 The concept of BIST 8.3.2 TPG 8.3.3 ORA 8.3.4 BIST architectures 8.4 Scan and Boundary Scan 8.4.1 Digital DFT for scan 8.4.2 Scan chains 8.4.3 Digital boundary scan standard- IEEE 1149.1 8.5 Summary 8.6 Problems ReferencesAppendix A A MSDAP A.1 Introduction A.2 A MSDAPAppendix B A C-Program Implementing the Algorithm of the MSDAP B.1 Introduction B.2 The MSDAP Computation Method in C-CodeAppendix C An FSM for the MSDAP Operation Mode C.1 Introduction C.2 An FSM for the Operation Mode and System SettingAppendix D A Sample Project MSDAP Report D.1 Introduction D.2 A Sample Project MSDAP Report

编辑推荐

本书介绍应用集成电路设计的整体流程以及流程涉及的每个步骤，这些步骤之间的内在关系，以及如何使用工业化的实际的集成电路计算机辅助设计软件完成设计任务。本书的一个突出特点是使用一个实际的应用设计例子，有限响应滤波器的设计，引导读者走通设计的细节。这样一个设计实例使得读者获得**手的设计经验和使用工业化计算机辅助设计软件的知识。书中附带了这个设计案例的硬件描述语言代码以供参考。

文摘

序言

《电子元器件的奥秘：从基础到前沿的探索之旅》 在信息爆炸的时代，电子产品已渗透到我们生活的方方面面，从便携的智能手机到庞大的数据中心，都离不开一颗颗微小的电子元器件。它们如同数字世界的基石，支撑着现代科技的飞速发展。本书将带您踏上一段深入探寻电子元器件奥秘的旅程，从最基础的原理出发，逐步解锁其内部构造、工作机制，并展望其在未来的无限可能。 第一章：电子元器件的基石——半导体材料的物理基础 从原子到晶体： 我们将从最基本的原子结构讲起，理解电子、质子、中子的相互作用，以及原子如何通过共价键形成规则的晶体结构。重点将介绍硅（Si）和锗（Ge）等常见的半导体材料，分析其独特的电学特性，如价带、导带和禁带宽度，以及它们如何决定了半导体的导电能力。 掺杂的魔力： 纯净的半导体材料导电性有限，要实现其作为电子器件的核心功能，必须进行“掺杂”。本章将详细阐述N型半导体和P型半导体的形成原理，解释不同杂质原子（如磷、砷、硼、镓）如何通过提供或接受电子来改变半导体的载流子浓度和导电类型。我们将深入理解掺杂浓度对材料导电性能的影响。 PN结的诞生与特性： 当N型半导体与P型半导体紧密接触时，便形成了至关重要的PN结。本章将详细解析PN结形成过程中载流子扩散、空间电荷区形成以及内建电场产生的物理过程。我们将通过图示和理论分析，深入理解PN结在外加正向偏压和反向偏压下的导电特性，以及其在整流、开关等基本功能上的作用。 第二章：点亮世界的“开关”——晶体管的革命 二极管：单向电流的守护者： 作为最基础的半导体器件，二极管以其独特的单向导电性，在电路中扮演着整流、限幅、稳压等关键角色。本章将从PN结出发，详细介绍不同类型的二极管，包括普通PN结二极管、肖特基二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）和光电二极管。我们将分析它们的结构、工作原理，以及在实际应用中的典型电路。 BJT：电流控制的艺术： 双极结型晶体管（BJT）是电子技术发展史上的里程碑。本章将深入剖析BJT的结构（NPN和PNP型），解析发射区、基区和集电区的载流子注入、传输和收集过程。我们将通过Ebers-Moll模型等理论框架，理解BJT如何通过基极电流（Ib）控制集电极电流（Ic），从而实现电流放大和开关功能。本章还将讨论BJT的各种工作区域（截止区、放大区、饱和区）及其在放大电路和开关电路中的应用。 MOSFET：电压控制的未来： 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）以其高输入阻抗、低功耗和易于集成等优点，成为现代集成电路的主力军。本章将详细介绍MOSFET的结构（N沟道和P沟道，增强型和耗尽型），重点解析栅极电压如何通过电场效应在半导体沟道中形成或调制载流子，从而控制漏极电流。我们将深入理解MOSFET的阈值电压、跨导等关键参数，并探讨其在数字逻辑电路、模拟放大电路等领域的广泛应用。 第三章：信息处理的核心——集成电路的精妙设计 集成电路的诞生与发展： 集成电路（IC）是将大量微小电子元器件集成在一块半导体衬底上的产物，极大地推动了电子信息产业的进步。本章将回顾集成电路的发展历程，介绍从早期的小规模集成（SSI）到大规模集成（LSI）、超大规模集成（VLSI）和大规模并行处理（ULSI）的演进。我们将探讨集成电路制造工艺的进步，包括光刻、刻蚀、薄膜沉积等关键技术。 数字集成电路：逻辑的王国： 数字集成电路是实现逻辑运算和信息处理的基础。本章将深入解析各种基本逻辑门电路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）的实现原理，以及它们如何通过组合构成复杂的逻辑功能。我们将重点介绍组合逻辑电路（如加法器、译码器）和时序逻辑电路（如触发器、计数器、移位寄存器）的设计思路和实现方法，并初步接触时序分析和时钟策略。 模拟集成电路：信号的律动： 模拟集成电路负责处理连续变化的电信号，广泛应用于信号放大、滤波、调制解调等领域。本章将介绍基本的模拟电路模块，如运算放大器（Op-amp）的工作原理和应用，电压跟随器、加法器、减法器等基本运算电路。我们将探讨滤波器（低通、高通、带通）的设计理念，以及振荡器、比较器等关键模拟电路模块的构成。 存储器：信息的载体： 存储器是集成电路的重要组成部分，用于存储和读取数据。本章将介绍不同类型的存储器，包括易失性存储器（RAM）和非易失性存储器（ROM）。我们将深入解析静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的工作原理，以及只读存储器（ROM）、闪存（Flash Memory）等存储技术的特点和应用。 第四章：连接世界的桥梁——通信与接口电路 数模转换与模数转换： 在数字世界和模拟世界之间架起桥梁的是数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）。本章将详细讲解DAC和ADC的各种实现方式，如R-2R梯形DAC、权电流DAC，以及逐次逼近ADC、Σ-Δ ADC等。我们将分析它们的精度、转换速度等关键指标，以及它们在音频、视频处理和数据采集等领域的作用。 信号传输与接口： 现代电子系统通常由多个芯片或模块组成，它们之间需要高效可靠的通信接口。本章将介绍常见的串行通信接口，如UART、SPI、I2C，以及并行通信接口。我们将深入理解这些接口的工作协议、信号时序和应用场景，例如如何通过I2C总线控制外部传感器，或通过SPI接口与存储器进行数据交换。 射频与微波电路基础： 随着无线通信的普及，射频（RF）和微波电路的设计变得越来越重要。本章将介绍射频电路的基本概念，如阻抗匹配、S参数、噪声系数等。我们将初步了解放大器、滤波器、混频器等射频电路模块的设计原则，以及它们在手机、Wi-Fi等通信设备中的应用。 第五章：智能时代的驱动力——传感与嵌入式系统 各类传感器的原理与应用： 传感器是感知物理世界并将其转化为电信号的“眼睛”。本章将介绍各种常见的传感器类型，如温度传感器（热敏电阻、热电偶）、压力传感器、光传感器（光敏电阻、光电二极管）、加速度传感器、陀螺仪等。我们将分析它们的测量原理、输出信号特性，以及它们在智能家居、工业自动化、医疗健康等领域的应用。 嵌入式系统的构建： 嵌入式系统是集成在特定设备中，为实现特定功能的计算机系统。本章将介绍嵌入式系统的基本构成，包括微控制器（MCU）、存储器、输入/输出接口和软件。我们将以一个简单的案例，展示如何选择合适的MCU，并为其编写简单的程序，实现对传感器的读取和对执行器的控制，初步体验嵌入式系统的开发过程。 物联网（IoT）的电子基础： 物联网将物理世界连接到数字网络，传感器和嵌入式系统是其核心。本章将探讨在物联网应用中，对低功耗、高集成度的电子元器件的需求，以及如何设计支持无线通信的嵌入式节点。我们将初步了解低功耗通信协议（如Bluetooth Low Energy, LoRa）以及数据采集和传输的电子挑战。 第六章：面向未来的探索——前沿电子技术与发展趋势 微机电系统（MEMS）： 微机电系统是将微小的机械结构、电子元件和传感器集成在同一芯片上的技术。本章将介绍MEMS传感器的设计和制造工艺，如硅微加工技术，以及它们在惯性导航、微流控、生物医疗等领域的广泛应用。 柔性电子与可穿戴设备： 随着材料科学和制造工艺的进步，柔性电子技术正在改变我们对电子设备的想象。本章将探讨柔性显示器、柔性传感器、柔性电路板等技术，以及它们在可穿戴设备、智能服装、健康监测等领域的潜在应用。 人工智能与电子器件的融合： 人工智能（AI）的发展对电子器件提出了新的需求，例如对高性能计算、低功耗推理的要求。本章将初步探讨AI芯片的设计理念，包括专用AI处理器（ASIC）、FPGA在AI加速中的作用，以及未来电子器件如何更好地支持AI算法的运行。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电子元器件学习框架，从基础理论到实际应用，再到前沿技术的展望。我们希望通过严谨的理论阐述、清晰的逻辑结构和生动的实例分析，帮助读者建立起对电子元器件的深刻理解，激发对电子技术的热情，并为未来在相关领域的学习和工作奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《模拟电子技术基础》简直是为我这种刚踏入电子工程领域的学生量身定做的宝典！它不像有些教科书那样，上来就是一堆晦涩难懂的公式和抽象的理论，而是用非常生动形象的语言，将那些复杂的半导体物理基础和晶体管工作原理娓娓道来。我记得我第一次接触BJT时，完全是抓瞎，感觉那些电流、电压、跨导参数完全是天书。但是读了这本书的前几章后，那种“原来如此”的感觉瞬间涌上心头。作者似乎非常懂得初学者的思维定势和容易困惑的地方，总能在关键节点插入贴切的比喻，比如把晶体管比作水龙头，将工作区间的概念描绘得一清二楚。而且，书中的例题设计得非常巧妙，既能巩固基础知识点，又不会让人感到过度计算的枯燥。配套的习题解析详略得当，即便是自己卡壳了，看了解析也能迅速理清思路，而不是简单地给出一个答案。可以说，这本书为我后续深入学习集成电路设计打下了极其坚实和令人安心的数学和物理基础。如果说有什么遗憾，或许是某些高级专题的讲解略显简略，但对于打地基来说，它的贡献无可替代。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，我是在一个非常功利性的目的下翻开这本《微处理器系统设计与应用》的——为了准备一个毕业设计课题。原本以为这又是一本堆砌了大量寄存器地址和汇编指令的枯燥手册，结果却给了我一个巨大的惊喜。这本书的叙事逻辑非常清晰，它没有急于带你进入复杂的底层细节，而是先构建了一个宏观的系统架构图，让你明白一个完整的微处理器系统是如何协同工作的，CPU、存储器、I/O设备之间的“对话”机制是什么。随后，它才循序渐进地深入到具体模块的实现上。最让我印象深刻的是它对流水线技术和异常处理机制的讲解，作者用图示将指令周期的等待和并行处理状态描绘得淋漓尽致，即便是那些我原本以为只能通过查阅芯片数据手册才能理解的概念，在这里也变得触手可及。虽然书中的代码示例主要基于某一款特定的架构，但其所蕴含的设计思想和优化思路是跨时代的，让我受益匪浅。读完它，我对硬件如何与软件进行高效协作有了一种全新的、更具整体性的认识，这远比单纯学会写几行汇编要重要得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书《电磁兼容性设计与测试实践》与其说是理论著作，不如说是一本经验丰富的“排雷手册”。我是在项目后期遇到一个棘手的EMC（电磁兼容性）问题，怎么测试都过不了整改方案时找到它的。市场上很多关于EMC的书籍要么过于偏重电磁场理论的基础推导，要么就是简单罗列标准条款，真正能解决实际工程问题的干货不多。而这本书的厉害之处在于，它把理论和实际工程中的“陷阱”完美地结合了起来。比如，它详细分析了“地平面”设计不当引起的辐射问题，并配有大量的PCB布局前后对比图，那些细微的过孔处理、走线长度控制，在图中一目了然。更实用的部分是关于屏蔽和滤波器的选型与布局，作者会直接告诉你，在某个频率段，选用共模扼流圈还是使用特定的屏蔽罩材料，其背后的工程权衡是什么。读这本书时，我感觉就像是身边坐着一位经验老到的EMC工程师在手把手指导我修改PCB布局，它提供的解决方案往往直击要害，极大地缩短了我项目的调试周期。

评分☆☆☆☆☆

我对《高级FPGA设计流程与优化》这本书的评价是：它是一把通往亚稳态和时序收敛彼岸的利剑。在数字设计领域，仿真通过不代表硬件就能稳定工作，这种“仿真与实物不符”的挫败感相信很多设计者都体会过。这本书恰恰聚焦于如何弥合这一鸿沟。它没有停留在Verilog/VHDL语法的层面，而是深入探讨了综合工具背后的逻辑映射过程。作者对于约束（Constraints）的讲解尤其深刻，他不仅解释了什么是建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time），更重要的是，他揭示了如何通过合理的时钟域划分、异步信号同步逻辑（如使用握手协议或多比特同步器）来主动规避时序风险。书中大量展示了如何利用时序报告（Timing Report）进行逆向工程分析，定位那些隐藏在角落里的违例路径。对于那些想让自己的RTL代码真正跑在高速、稳定工作状态下的工程师来说，这本书提供的不仅仅是技巧，更是一种系统化的设计思维模式，能让你从“写代码”升级到“设计系统”。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于《传感器接口电路设计》的工具书，但它的价值远超一本普通的参考指南。我的兴趣点主要集中在如何从那些毫伏甚至微伏级别的微弱信号中，提取出干净、准确的数字信息。这本书的结构安排非常符合我的使用习惯，它不是按传感器类型（如温度、压力）来组织的，而是按信号调理环节来划分的——从初级的信号放大、滤波，到后期的ADC选型与配置。它对仪表放大器的不同拓扑结构在噪声抑制和共模抑制比方面的详细对比分析，是我做设计时反复查阅的章节。特别是关于噪声分析的部分，作者深入浅出地讲解了1/f噪声、热噪声的来源，并给出了在PCB布局层面如何最小化噪声耦合的具体建议，比如如何布置敏感信号走线和参考地。读完这本书，我不再是盲目地套用数据手册上的推荐电路，而是能够根据具体的应用场景和精度要求，主动设计出最优化、噪声最低的信号调理前端，这对于提升我们产品的信噪比至关重要。