模拟CMOS集成电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302489856

商品编码：29722941426

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	模拟CMOS集成电路设计
作者：	(美)Behzad Razavi著
定价：	128.0
出版社：	清华大学出版社
出版日期：
ISBN：	9787302489856
印次：
版次：	2
装帧：
开本：	16开

内容简介

本书讲述模拟CMOS集成电路的分析与设计方法，阐述当前产业背景下学生和一线工作的工程师需要掌握的基本原理和新理念新方法。

《模拟CMOS集成电路设计》—— 剖析模拟世界，探寻设计精髓 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的视角，以理解和掌握模拟CMOS集成电路的设计原理与实践。我们将从最基础的半导体器件模型出发，逐步构建起复杂的模拟电路模块，并最终汇聚成高性能的集成系统。本书的内容不局限于理论的堆砌，更注重将理论与实际工程相结合，通过详细的分析、实例讲解和设计流程的梳理，帮助读者建立起扎实的模拟设计能力，应对日新月异的集成电路设计挑战。 第一部分：基础理论与器件模型 我们从CMOS器件最核心的物理特性入手，深入剖析MOS晶体管在各种工作区域下的行为。这包括其伏安特性曲线的理解，阈值电压、跨导、输出电阻等关键参数的推导与分析。我们将探讨亚阈值区、线性区和饱和区的工作原理，以及这些区域对电路性能的影响。 MOS晶体管的物理模型： 基于拉普拉斯方程和泊松方程，我们推导出一维和二维的MOS晶体管模型，并深入分析载流子浓度、电场分布以及表面势等关键物理量。我们将引入二次方程模型（Square Law Model）作为理解MOS管基本特性的起点，并探讨其局限性。 短沟道效应与载流子饱和效应： 随着工艺节点的缩小，短沟道效应成为影响MOS管特性的关键因素。本书将详细解析DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）、阈值电压降低等现象，并介绍漂移速度饱和对跨导和输出电阻的影响。我们将引入更精确的BSIM（Berkeley Short-channel IGFET Model）等模型，帮助读者理解现代工艺下的器件行为。 寄生效应与工艺模型： 除了理想的MOS管模型，电路的实际性能还受到各种寄生效应的影响，如沟道长度调制、体效应（Body Effect）、栅漏电容、源漏结电容等。我们将量化这些寄生效应，并讨论其对直流特性和交流特性的影响。此外，本书还将介绍工艺角（Process Corners）的概念，即在不同工艺参数（如温度、电压、工艺偏差）下的器件行为差异，这对于设计鲁棒性电路至关重要。 PN结与二极管模型： 作为CMOS工艺的基础，PN结和二极管模型同样是不可或缺的知识。我们将分析二极管的电容效应（结电容、扩散电容）以及漏电流，这些对于理解输入保护电路、寄生二极管行为以及某些偏置电路至关重要。 噪声模型： 噪声是模拟电路设计的永恒挑战。本书将深入剖析MOS晶体管的热噪声（Thermal Noise）和闪烁噪声（Flicker Noise），并推导其功率谱密度。我们将讨论噪声在电路中的传播机制，以及如何通过电路拓扑和器件选择来降低噪声。 第二部分：基础模拟电路模块设计 在掌握了器件模型后，我们将开始构建基本的模拟电路模块。这些模块是构成复杂集成电路的基础单元，理解它们的设计原理至关重要。 电流源与电压源： 稳定的电流源和电压源是模拟电路设计的基石。本书将介绍多种电流镜（Current Mirror）的实现方式，包括简单的电流镜、威勒电流镜（Widlar Current Mirror）、威尔逊电流镜（Wilson Current Mirror），并分析它们的精度、输出阻抗和共模抑制比。同时，也将探讨带隙基准电压源（Bandgap Reference）的设计原理，以及如何利用基带电的补偿技术获得高稳定性的参考电压。 放大器： 放大器是模拟电路的核心。我们将从最简单的共源放大器（Common Source Amplifier）开始，分析其电压增益、输入阻抗、输出阻抗和频率响应。随后，我们将深入研究共漏放大器（Common Drain Amplifier，也称为源极跟随器）和共栅放大器（Common Gate Amplifier），理解它们的特性以及在不同应用场景下的优劣。 差分放大器： 差分放大器因其良好的共模抑制能力而在模拟电路中占据重要地位。我们将详细分析差分对（Differential Pair）的工作原理，推导其差模增益、共模增益和共模抑制比（CMRR）。本书还将探讨有源负载差分放大器的设计，以及如何通过适当的偏置和器件尺寸来优化其性能。 多级放大器： 为了获得更高的增益，通常需要采用多级放大器。我们将分析级联（Cascading）的基本原理，并研究共源-共栅（Common Source-Common Gate）、共源-共源（Common Source-Common Drain）等典型级联结构，以及它们的频率响应特性。 偏置电路： 稳定的偏置是保证模拟电路正常工作的关键。我们将介绍多种静态偏置（Biasing）技术，包括电阻分压偏置、二极管连接偏置、电流镜偏置等，并讨论如何在不同的设计需求下选择合适的偏置方式。 反馈与稳定性： 反馈是模拟电路设计中提高性能、稳定工作的重要手段。我们将详细分析负反馈和正反馈的基本原理，以及它们对放大器增益、带宽、输入输出阻抗和失真的影响。稳定性分析是模拟电路设计中的关键环节，我们将引入伯德图（Bode Plot）、Nyquist图等工具，分析电路的相位裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin），并介绍补偿技术（Compensation Techniques），如极零对消、米勒补偿等，以保证放大器在所有工作条件下的稳定性。 第三部分：高级模拟电路模块设计 在掌握了基础模块后，我们将进一步深入探讨更复杂的模拟电路设计，这些模块广泛应用于滤波器、混频器、锁相环等系统中。 运算放大器（Op-amp）： 运算放大器是模拟集成电路中最重要、最通用的模块之一。我们将从单级运放、两级运放（如折叠式输出级）、三级运放等典型结构入手，深入分析它们的直流特性（增益、输入失调电压、共模输入范围）和交流特性（带宽、转换速率、压摆率）。本书将重点关注多级运放的补偿与稳定性，以及如何设计高性能的输出级。 滤波器： 滤波器在信号调理中起着至关重要的作用。我们将介绍有源滤波器的设计，包括Sallen-Key、MFB（Multiple Feedback）等滤波器结构，并分析其低通、高通、带通和带阻响应。我们将讨论Butterworth、Chebyshev、Bessel等滤波器逼近函数，并介绍低Q值（Quality Factor）和高Q值滤波器的设计与优化。 开关电容电路： 开关电容电路是一种利用开关和电容来模拟电阻功能的电路，在低功耗和集成度要求高的应用中具有优势。我们将介绍电容采样、电荷泵（Charge Pump）、开关电容滤波器等基本概念，并分析其在ADC、DAC等系统中的应用。 混合信号电路基础： 模拟电路与数字电路的结合是现代集成电路设计的趋势。本书将介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的基本工作原理，包括逐次逼近型ADC、Σ-Δ ADC、R-2R DAC、电流型DAC等。我们将分析其分辨率、采样速率、非线性度等关键指标。 第四部分：设计流程与工具 掌握理论知识和电路模块的设计固然重要，但将设计转化为实际产品还需要一套系统性的设计流程和熟练的工具运用。 设计流程： 从规格定义、架构选择、电路设计、仿真验证、版图设计到流片前的最终检查，本书将详细梳理一个完整的模拟CMOS集成电路设计流程。我们将强调需求分析的重要性，以及如何在设计过程中权衡性能、功耗和面积等因素。 电路仿真： SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）及其衍生工具是模拟电路设计最核心的仿真平台。本书将介绍直流分析（DC Analysis）、交流分析（AC Analysis）、瞬态分析（Transient Analysis）、噪声分析（Noise Analysis）、蒙特卡罗分析（Monte Carlo Analysis）等不同类型的仿真，并讲解如何设置仿真参数，如何解读仿真结果。我们将介绍Spectre、Eldo等主流仿真器。 版图设计： 版图设计是集成电路设计中将电路转化为物理实现的关键步骤。我们将介绍版图的基本规则（如DRC - Design Rule Check）、寄生参数提取（Extraction）的重要性，以及如何考虑互连线效应（如串扰、电阻）、衬底噪声等对电路性能的影响。 可制造性设计（DFM - Design For Manufacturability）： 现代工艺节点的复杂性要求设计者必须充分考虑可制造性。本书将介绍故障仿真（Fault Simulation）、测试性设计（DFT - Design For Testability）等概念，以确保设计能够成功流片并被有效测试。 高级设计方法： 随着集成电路规模的不断扩大，IP重用（Intellectual Property Reuse）、自动化设计（EDA - Electronic Design Automation）工具的应用越来越广泛。本书将简要介绍这些高级设计方法，为读者提供更广阔的视野。 结语 《模拟CMOS集成电路设计》不仅仅是一本技术手册，更是一个引领读者进入模拟电路设计世界的向导。通过对基础理论的扎实讲解，对经典电路模块的深入剖析，以及对现代设计流程和工具的介绍，本书旨在帮助您建立起独立思考和解决复杂模拟电路设计问题的能力，为未来的集成电路设计生涯打下坚实的基础。我们鼓励读者在学习过程中勤于实践，多做仿真，多尝试不同的设计方法，不断提升自己的设计水平。

评分☆☆☆☆☆

第三段： 这本书的排版和插图设计，体现了一种匠人精神。在如今充斥着大量模糊不清、难以辨认的图表的教材中，它显得尤为清新脱俗。每一个晶体管的剖面图、每一个反馈回路的示意图，都清晰得如同实验室里的实物模型。对于我们这些需要花费大量时间在仿真软件上的工程师而言，能够快速地从图上捕捉到电路的拓扑结构和关键信号流向，是提高效率的根本。书中对运放（Op-Amp）的频率补偿策略的讲解，堪称教科书级别的范本。它不仅仅停留于米勒补偿或多相位补偿的公式推导，更深入探讨了补偿电容的物理意义及其在不同工作频率下的动态响应差异。我曾因为一个反馈回路的相位裕度问题而抓耳挠腮数日，最终通过书中提及的一种非标准补偿技术找到了突破口。这种从理论到实践的无缝衔接，是这本书最令人称道的地方。

评分☆☆☆☆☆

第四段： 如果说大多数模拟电路书都在教你“怎么做”，那么这本著作更多地是在教你“为什么会这样”。它的理论深度令人敬畏，但更难得的是，它从未让这种深度成为阅读的障碍。作者似乎拥有将复杂概念拆解成基本单元的魔力。例如，在处理开关电容电路时，书中引入了非常巧妙的等效电阻模型，使得原本复杂的瞬态电荷转移过程变得可以预测和量化。这种建模能力的培养，对于设计更具创新性的架构至关重要。我发现，这本书对于器件物理的背景知识要求相对较高，它假设读者已经对半导体器件的基础有了一定的了解，但这反过来也确保了内容的密度和专业性。对于渴望从初级电路工程师蜕变为资深架构师的人来说，这种深度的视角是不可或缺的“催化剂”。它迫使你不仅仅是应用公式，而是要去理解公式背后的物理定律是如何在硅片上被“玩弄”的。

评分☆☆☆☆☆

第一段： 这本号称“模拟CMOS集成电路设计”的著作，读起来简直像是在探索一个充满迷宫的古老城堡，每一个章节都像是一条幽深的走廊，通往未知的技术深渊。我原以为自己对模拟电路设计已有一定的了解，但翻开这本书后，才发现自己知识的浅薄。书中对那些复杂的、看似无关紧要的寄生效应的剖析，细致入微，让人不禁拍案叫绝。它不像那些教科书那样，只罗列公式和原理，而是真正地将理论与实际的电路实现紧密地结合起来。比如，书中对低噪声放大器（LNA）的设计流程阐述得极其透彻，从噪声模型建立到匹配网络的设计，每一步骤都辅以深入的分析和直观的图示，让人仿佛身临其境地操作着晶圆。这种层层递进的讲解方式，极大地提升了读者的理解能力，也让我对如何处理现实世界中那些恼人的工艺偏差有了更深刻的认识。读完前几章，我已经开始重新审视自己过去的一些设计思路，这本书无疑为我打开了一扇通往更高阶设计的窗户。

评分☆☆☆☆☆

第五段： 我必须承认，初次接触这本书时，我被其厚度和严谨的学术腔调震慑住了。它不像那些面向初学者的、充满比喻和故事的读物，它是一本真正意义上的工程工具书。它对“设计裕度”的讨论，极其贴近工业界的真实需求。书中关于电源抑制比（PSRR）和抗干扰能力的设计方法论，远超出了我以往接触到的任何教材。作者强调了自举（Bootstrapping）技术在驱动大电容负载时的潜在风险，并提供了一整套系统性的验证流程，这在实际产品开发中是能直接挽救项目进度的关键知识点。阅读这本书的过程，更像是一场漫长而充实的思维训练，它要求读者不仅要会计算，更要懂得在有限的资源和工艺限制下进行最优化的决策。它不是一本可以轻松翻阅的书，但每啃下一块硬骨头，都会获得巨大的成就感，并立即感觉自己的设计能力得到了实质性的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

第二段： 坦白讲，我曾尝试过好几本关于集成电路的书籍，它们大多聚焦于数字逻辑或高速通信的炫技，对于模拟部分往往只是蜻蜓点水。然而，这本《模拟CMOS集成电路设计》却像是一个沉静的老者，耐心地引导你进入模拟世界的精髓。它的叙述风格极其严谨，但又不失人文关怀，总能在最晦涩难懂的地方适时地抛出一些工程上的“金玉良言”。我尤其欣赏它对匹配技术和失配容忍度分析的深度。在现代工艺节点下，器件参数的微小波动都能导致电路性能的灾难性后果，这本书没有回避这个问题，而是系统地介绍了如何通过版图技巧和冗余设计来对抗这种不确定性。特别是关于电荷泵和锁相环（PLL）中抖动（Jitter）的分析部分，作者似乎将自己的数十年经验毫无保留地倾注其中，用一种近乎哲学辩论的方式探讨了如何权衡功耗、速度和精度之间的三角关系。读罢，我感到自己的工具箱里装满了实用的、经过时间检验的“算法”和“偏方”。