CMOS射频集成电路设计 第二版第2版 设计吉赫兹CMOS射频集成电路细节 现代高频宽带放大器设计方法MOS器件物理模型
9787121474538
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北京朝阳
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作者(美)托马斯·H.李
出版社电子工业出版社
ISBN9787121474538
出版时间2020-01
装帧平装
开本16开
页数616页
货号787762240230
上书时间2024-05-25
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- 内容介绍这本被誉为射频集成电路设计指南的著作全面深入地介绍了设计吉赫兹（GHz）CMOS射频集成电路的细节。本书首先简要介绍了无线电发展史和无线系统原理；在回顾集成电路元件特性、MOS器件物理和模型、RLC串并联和其他振荡网络及分布式系统特点的基础上，介绍了史密斯圆图、S参数和带宽估计技术；着重说明了现代高频宽带放大器的设计方法，详细讨论了关键的射频电路模块，包括低噪声放大器（LNA）、基准电压源、混频器、射频功率放大器、振荡器和频率综合器。书中对于射频集成电路中存在的各类噪声及噪声特性（包括振荡电路中的相位噪声）进行了深入的探讨。本书*后考察了收发器的总体结构并展望了射频电路未来发展的前景。书中给出了许多非常实用的电路图和其他插图，并附有许多具有启发性的习题。目录目 录*1章 无线电发展历史的间断回顾 11.1 引言 11.2 麦克斯韦和赫兹 11.3 真空管发明前的电子学 21.4 真空管的诞生 61.5 Armstrong和再生放大器/检波器/振荡器 91.6 其他无线电电路 111.6.1 调谐与中和式调谐射频接收器 111.6.2 返回式电路 121.7 Armstrong和超再生电路 131.8 Oleg Losev和*一个固态电路放大器 141.9 结束语 151.10 附录A：真空管基础 161.11 附录B：究@是谁发明了无线电 24*2章 无线通信原理概述 312.1 无线系统简史 312.1.1 新生代时期 322.1.2 移动电话服务的*次出现 342.1.3 *一代蜂窝电话系统 362.1.4 *二代蜂窝电话系统 372.1.5 第三代（3G）蜂窝电话系统 402.2 非蜂窝无线通信的应用 402.2.1 IEEE 802.11（WiFi） 402.2.2 蓝牙 422.2.3 无线个人局域网（WPAN） 422.2.4 超宽带（UWB） 432.3 香农定理、调制及其他主题 432.3.1 幅值调制（AM） 472.3.2 DSB-SC（SC-AM）与SSB 492.3.3 角度调制：FM和PM 532.3.4 数字调制 562.4 传播 592.5 结论 642.6 附录：其他无线系统的特性 64第3章 无源RLC网络 673.1 引言 673.2 并联RLC谐振回路 673.2.1 Q值 683.2.2 谐振时的支路电流 693.2.3 带宽与Q值 693.2.4 铃振与Q值 703.3 串联RLC网络 703.4 其他谐振RLC网络 713.5 作为阻抗变换器的RLC网络 723.5.1 *大功率传输理论 723.5.2 L形匹配 723.5.3 ? 形匹配 743.5.4 T形匹配 753.5.5 作为阻抗匹配网络的抽头电容谐振器 763.5.6 抽头电感匹配 783.5.7 双抽头谐振器 793.6 实例 803.6.1 L形匹配求解 813.6.2 ? 形匹配求解 813.6.3 抽头电容匹配求解 823.6.4 抽头电感匹配求解 82习题 83第4章 无源集成电路元件的特性 884.1 引言 884.2 射频情况下的互连线：趋肤效应 884.3 电阻 924.4 电容 944.5 电感 1044.5.1 螺旋电感 1044.5.2 键合线电感 1114.5.3 其他电感公式 1124.6 变压器 1144.6.1 单片变压器的实现方法 1164.6.2 平面变压器的解析模型 1184.7 高频时的互连选择 1204.8 小结 1234.9 附录：电容方程总结 123习题 124第5章 MOS器件物理特性回顾 1275.1 引言 1275.2 MOS简史 1275.3 场效应管：一个小故事 1285.4 MOSFET物理特性：长沟道近似 1285.4.1 线性区（三极管区）的漏极电流 1305.4.2 饱和区的漏极电流 1315.4.3 沟道长度调制 1315.4.4 动态元件 1325.4.5 高频品质因子 1345.4.6 长沟道限制内的工艺尺寸等比例缩小规律 1365.5 弱反型区（亚阈值区）的工作情况 1365.5.1 基础知识 1375.5.2 亚阈值模型公式 1385.5.3 亚阈值模型小结 1395.6 短沟道情况下的MOS器件物理特性 1395.6.1 速度饱和对晶体管动态特性的影响 1415.6.2 阈值电压的降低 1415.6.3 衬底电流 1425.6.4 栅极电流 1425.7 其他效应 1425.7.1 背栅偏置 1425.7.2 温度的变化 1435.7.3 垂直电场方向上的迁移率降低 1445.8 小结 1445.9 附录A：0.5 ?m Level-3 SPICE模型 1445.10 附录B：Level-3 SPICE模型 1455.11 附录C：Level-1 MOS模型 1495.12 附录D：一些非常粗略的尺寸缩小规律 150习题 151第6章 分布参数系统 1546.1 引言 1546.2 集总和分布参数范畴之间的联系 1566.3 重复结构的策动点阻抗 1566.4 关于传输线的更详细讨论 1576.4.1 有损传输线的集总参数模型 1586.4.2 有损传输线的特征阻抗 1586.4.3 传播常数 1586.4.4 ? 与传输线参数的关系 1596.5 有限长传输线的特性 1626.5.1 终端匹配的传输线 1626.5.2 终端接上任意负载阻抗的传输线 1626.6 传输线公式小结 1646.7 人工传输线 1646.7.1 集总参数传输线的截止频率 1656.7.2 终止集总参数传输线 1656.7.3 m参数半段网络 1666.8 小结 166习题 167第7章 史密斯圆图和S参数 1697.1 引言 1697.2 史密斯圆图 1697.3 S参数 1727.4 附录A：关于单位的一些说明 1747.5 附录B：为什么采用50 ?（或75 ?） 175习题 177第8章 带宽估算方法 1798.1 引言 1798.2 开路时间常数方法 1798.2.1 观察与解释 1818.2.2 开路时间常数的精度 1818.2.3 其他重要考虑 1828.2.4 一些有用的公式 1838.2.5 其他公式 1848.2.6 设计实例 1898.2.7 开路时间常数方法小结 1958.3 短路时间常数方法 1968.3.1 引言 1968.3.2 背景材料 1968.3.3 观察与解释 1978.3.4 短路时间常数的精度 1978.3.5 其他重要考虑 1988.3.6 小结与结论 1998.4 补充读物 1998.5 上升时间、延时及带宽 2008.5.1 引言 2008.5.2 级联系统的延时 2008.5.3 级联系统的上升时间 2018.5.4 上升时间相加规则的一个（简单）应用 2038.5.5 带宽-上升时间之间的关系 2038.5.6 开路时间常数、上升时间相加及带宽缩小 2048.6 小结 205习题 205第9章 高频放大器设计 2089.1 引言 2089.2 利用零点增大带宽 2089.2.1 并联补偿放大器 2089.2.2 并联补偿：设计实例 2129.2.3 更多的有关利用零点增大带宽的方法 2139.2.4 二端口网络带宽增大电路 2159.3 并联-串联放大器 2179.4 采用fT倍频器增大带宽 2229.5 调谐放大器 2239.5.1 引言 2239.5.2 带单个调谐负载的共源放大器 2249.5.3 调谐放大器的详细分析 2259.6 中和与单向化 2269.7 级联放大器 2299.7.1 带宽缩小 2299.7.2 每一级的*优增益 2309.7.3 超再生放大器 2329.7.4 一点存疑 2339.7.5 分布式放大器 2349.8 调幅-调相（AM-PM）的转换 2359.9 小结 236习题 237*10章 基准电压和偏置电路 24110.1 引言 24110.2 二极管特性回顾 24110.3 CMOS工艺中的二极管和双极型晶体管 24210.4 独立于电源电压的偏置电路 24310.5 带隙基准电压 24410.5.1 经典的带隙基准电压 24510.5.2 CMOS工艺的带隙基准电压 24910.6 恒gm偏置 25010.7 小结 252习题 252*11章 噪声 25711.1 引言 25711.2 热噪声 25711.3 散粒噪声 26311.4 闪烁噪声 26411.4.1 电阻闪烁噪声 26511.4.2 MOSFET闪烁噪声 26511.4.3 pn结闪烁噪声 26611.5 爆米噪声 26611.6 经典的二端口网络噪声理论 26711.6.1 噪声因子 26711.6.2 *优的噪声源导纳 26911.6.3 经典噪声优化方法的局限 27011.6.4 噪声系数与噪声温度 27011.7 噪声计算实例 27111.8 一个方便的匡算规则 27211.9 典型的噪声性能 27311.10 附录：各种噪声模型 274习题 275*12章 低噪声放大器设计 27912.1 引言 27912.2 MOSFET二端口网络噪声参数的推导 27912.3 LNA的拓扑结构：功率匹配与噪声匹配 28612.4 功耗约束噪声优化 29112.5 设计实例 29412.5.1 单端LNA 29412.5.2 差分LNA 29712.6 线性度与大信号性能 29912.6.1 估计IP3的几种方法 30112.6.2 短沟道MOSFET LNA的线性度 30312.7 无乱真信号的动态范围 30412.8 小结 306习题 307*13章 混频器 31013.1 引言 31013.2 混频器基础 31013.2.1 变换增益 31113.2.2 噪声系数：单边带（SSB）与双边带（DSB） 31113.2.3 线性度和隔离 31213.2.4 杂散信号（SPUR） 31313.3 作为线性混频器的非线性系统 31513.4 基于乘法器的混频器 31913.4.1 单平衡混频器 31913.4.2 有源双平衡混频器 32113.4.3 电位混频器 32713.4.4 无源双平衡混频器 32813.5 亚采样混频器 33113.6 附录：二极管环形混频器 332习题 334*14章 反馈系统 33714.1 引言 33714.2 现代反馈理论简史 33714.2.1 Armstrong和再生放大器 33714.2.2 Harold Black和前馈放大器 33814.2.3 负反馈放大器 33914.3 一个令人费解的问题 34014.4 负反馈系统灵敏度的降低 34114.5 反馈系统的稳定性 34414.6 衡量稳定性的增益与相位裕量 34414.7 根轨迹技术 34614.7.1 正反馈系统的根轨迹规则 35014.7.2 A(s)的零点 35014.8 稳定性准则小结 35114.9 反馈系统建模 35114.9.1 反馈系统建模的困难 35114.9.2 切入点确定与环路传输计算 35314.10 反馈系统的误差 35314.11 一阶和二阶系统的频域与时域特性 35614.11.1 一阶低通系统的公式 35614.11.2 二阶低通系统的公式 35814.12 实用的匡算规则 35914.13 根轨迹实例和补偿 35914.13.1 实例：极点和零点为纯实数且始终保持为实数 36014.13.2 实例：变为复数的两个极点 36014.13.3 实例：两个极点和一个零点 36114.13.4 实例：趋向于不稳定的系统 36114.13.5 实例：L(s)中有复数极点的根轨迹 36214.13.6 实例：L(s)中零点在右半平面的根轨迹 36214.13.7 实例：条件稳定系统 36414.14 根轨迹技术小结 36414.15 补偿 36514.16 通过降低增益获得补偿 36514.17 滞后补偿 36714.18 超前补偿 36914.19 慢滚降补偿 37114.20 补偿问题小结 372习题 372*15章 RF功率放大器 37715.1 引言 37715.2 一般考虑 37715.3 A类、AB类、B类和C类放大器 37715.3.1 A类放大器 37815.3.2 B类放大器 38015.3.3 C类放大器 38215.3.4 AB类放大器 38415.4 D类放大器 38515.5 E类放大器 38615.6 F类放大器 38815.6.1 反F类（F?1）放大器 39015.6.2 另一种形式的F类放大器拓扑结构 39115.7 功率放大器的调制 39215.7.1 A类、AB类、B类、C类、E类及F类放大器的调制 39215.7.2 线性化技术 39415.7.3 效率提升技术 40415.7.4 脉宽调制 40615.7.5 其他技术 40615.7.6 性能指标 41015.8 功率放大器特性小结 41315.9 RF功率放大器的几个设计实例 41415.9.1 A类放大器设计实例 41415.9.2 AB类、B类和C类放大器设计实例 41715.9.3 E类放大器设计实例 41715.10 其他设计考虑 41915.10.1 附加功率效率 41915.10.2 功率放大器的不稳定性 41915.10.3 击穿现象 41915.10.4 热失控 42115.10.5 大信号的阻抗匹配 42115.10.6 功率放大器的负载拉特性 42215.10.7 负载拉等值线实例 42315.11 设计小结 425习题 425*16章 锁相环 42816.1 引言 42816.2 PLL简史 42816.3 几种线性化的PLL模型 43216.3.1 一阶PLL 43316.3.2 二阶PLL 43416.4 PLL的一些噪声特性 43716.4.1 VCO扰动的抑制 43716.4.2 输入端噪声的抑制 43816.5 鉴相器 43916.5.1 作为鉴相器的模拟乘法器 43916.5.2 作为鉴相器的换向乘法器 44016.5.3 作为鉴相器的异或门 44116.6 序列鉴相器 44316.6.1 作为鉴相器的SR触发器 44316.6.2 具有增宽输入范围的序列鉴相器 44416.6.3 鉴相器与鉴频器的比较 44516.6.4 其他类型的序列鉴相器 44616.7 环路滤波器和电荷泵 45016.7.1 环路滤波器 45016.7.2 压控振荡器 45516.8 PLL设计实例 45616.8.1 4046 CMOS PLL的特性 45616.8.2 一些设计实例 45816.9 小结 462习题 462*17章 振荡器与频率合成器 46617.1 引言 46617.2 纯线性振荡器存在的问题 46617.3 描述函数 46717.3.1 描述函数的简单实例 46817.3.2 MOS与双极型晶体管的描述函数 46917.3.3 实例1：函数产生器 47117.3.4 实例2：Colpitts振荡器 47417.4 谐振器 48217.5 调谐振荡器实例 48517.5.1 基本LC反馈振荡器 48517.5.2 晶体振荡器的混合形式 48717.5.3 其他振荡器结构 48917.6 负阻振荡器 49017.7 频率合成 49317.7.1 分频器延时 49317.7.2带有静态模数的频率合成器 49517.7.3 带有抖动模数的频率合成器 49617.7.4 组合式频率合成器 49817.7.5 直接数字频率合成器 49917.8 小结 500习题 501*18章 相位噪声 50418.1 引言 50418.2 一般性考虑 50618.3 详细讨论：相位噪声 50818.4 线性度与时变在相位噪声中的作用 51018.5 电路实例 51818.5.1 LC振荡器 51818.5.2 环形振荡器 52218.6 幅值响应 52518.7 小结 52718.8 附录：有关模拟的说明 527习题 527*19章 系统结构 53119.1 引言 53119.2 动态范围 53119.2.1 级联系统的噪声系数 53119.2.2 级联系统的线性度 53219.2.3 一次变频接收器 53419.2.4 上变频 53519.2.5 双变频 53619.2.6 镜像抑制接收器 53619.2.7 直接变频 54419.3 亚采样 54619.4 发射器系统结构 54619.5 振荡器的稳定性 54819.6 芯片设计实例 54819.6.1 GPS接收器 54819.6.2 无线局域网实例 56119.6.3 IEEE 802.11a直接变频无线局域网收发器 57719.7 小结 585习题 585*20章 射频电路历史回顾 58720.1 引言 58720.2 Armstrong的成就 58720.2.1 栅漏调幅信号解调器 58720.2.2 再生式放大器和检波器 58820.2.3 振荡器与混频器 58920.2.4 超再生式放大器 58920.3 “AllAmerican”五管超外差收音机 59020.4 Regency TR-1晶体管收音机 59220.5 三管玩具民用波段对讲机 59320.5.1 接收模式 59420.5.2 发送模式 594作者介绍Thomas H．Lee于1990年获得美国麻省理工学院电机工程系博士学位，现为斯坦福大学电气工程系副教授。此外，他还是IEEE固态电路协会和IEEE微波理论与技术协会的杰出讲演者。他在国际会议上赢得过四次“*佳论文”奖，并赢得Packard基金会(Packard Foundation Fellowship)的研究基金。Thomas H．Lee教授发表过100余篇学术论文并拥有30项美国专利。他还和其他人共同创办了几家公司，其中包括Matrix Semiconductor。余志平，清华大学教授、博士生导师。1967 年毕业于清华大学无线电电子学系，1980、1985年分别获得美国斯坦福 大学电机工程系硕士、博士学位。现为 IEEE *级会员。媒体评论* 千兆赫射频集成电路设计指南。* 包含了若干个完整的芯片设计范例。* 书中包含数百个电路图和许多习题。关联推荐* 千兆赫射频集成电路设计指南。* 包含了若干个完整的芯片设计范例。* 书中包含数百个电路图和许多习题。
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