模拟集成电路设计与仿真
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作者何乐年,王忆 编
出版社科学出版社
ISBN9787030214270
出版时间2008-08
装帧平装
开本16开
定价128元
货号1202995108
上书时间2024-12-04
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目录
丛书序
前言
第1章 模拟集成电路概论 1
1.1 半导体技术与模拟集成电路 1
1.2 模拟集成电路的分类及制造工艺 2
1.2.1 模拟集成电路的分类 2
1.2.2 模拟集成电路的制造工艺技术 4
1.3 模拟集成电路设计流程 5
1.3.1 系统定义与设计 5
1.3.2 电路定义与设计 5
1.3.3 版图设计与验证 7
1.34 掩模板制备、流片、封装与测试 7
参考文献 7
第2章 单级放大器 8
2.1 放大器概念 8
2.1.1 一般概念 8
2.1.2 放大器双端口模型分析 9
2.1.3 电流和电压源内阻与负载效应 10
2.2 共源放大器 11
2.2.1 电阻负载的共源放大器 11
2.2.2 恒流源作负载的CMOS共源放大器 14
2.2.3 栅、漏短接的MOS管为负载的共源放大器 17
2.2.4 带源极电阻负反馈的共源放大器电路 17
2.3 共栅放大器 20
2.4 共漏放大器 23
2.5 共源-共栅放大器 25
2.5.1 大信号特性 25
2.5.2 小信号特性 27
习题 28
参考文献 32
第3章 电流镜与差分放大器 33
3.1 MOS电流源 33
3.2 基本电流镜 34
3.3 电流源与电流阱电路 36
3.4 差分放大器 38
3.4.1 差分放大器的基本概念 38
3.4.2 共模与差模信号 39
3.43 差分放大器的小信号模型分析 41
3.4.4 共模抑制比 43
3.4.5 差分放大器的双端口模型 44
3.4.6 单端输出差分放大器 49
习题 55
参考文献 59
第4章 噪声分析 60
4.1 噪声类型与在电路中的表示 60
4.1.1 噪声的数学表达 60
4.1.2 电路中的噪声类型和特点 61
4.1.3 噪声在电路中的表示 64
4.2 单级放大器中的噪声 67
4.2.1 共源极 67
4.2.2 共栅极 67
4.2.3 源跟随器 70
4.2.4 共源-共栅 70
4.2.5 差分电路 71
4.3 噪声仿真技术 73
4.3.1 功能基本介绍 73
4.3.2 传统的噪声分析及参数设置 74
4.3.3 设计实例及结果输出方式设置 75
习题 77
参考文献 78
第5章 CMOS运算放大器和负反馈 79
5.1 运算放大器 79
5.1.1 理想运算放大器 79
5.1.2 非理想运算放大器 81
5.2 负反馈 82
5.2.1 负反馈的基本原理 82
5.2.2 降低增益灵敏度 85
5.2.3 非线性失真的减小 85
5.2.4 带宽的变化 90
5.3 运算放大器的基本结构 90
5.3.1 套筒结构 91
5.3.2 折叠结构 92
5.4 运算放大器的性能 93
5.4.1 增益 93
5.4.2 带宽 100
5.4.3 建立时间 104
5.4.4 相位裕度 109
5.4.5 转换速率 110
5.4.6 共模抑制比 114
5.4.7 电源电压抑制比 116
5.5 运算放大器的使用举例 120
5.5.1 比例运算电路 120
5.5.2 求和运算电路 121
5.5.3 积分和微分运算电路 123
5.5.4 对数和指数运算电路 123
习题 124
参考文献 125
第6章 高增益运放与频率补偿 126
6.1 高增益运放概述 126
6.1.1 简单运算放大器结构 126
6.1.2 采用套筒式共源-共栅结构提高电路增益 126
6.1.3 采用折叠式共源-共栅结构提高电路增益 127
6.1.4 采用增益自举式结构提高电路增益 128
6.2 多级运算放大器设计 129
6.3 频率补偿 129
6.3.1 系统稳定性原理与分析 129
6.3.2 米勒效应与米勒补偿 131
6.3.3 高级补偿电路 133
6.4 双端输入-单端输出CMOS运算放大器设计实例 136
6.4.1 运算放大器性能指标 136
6.4.2 性能指标到电路参数指标之间的转化和分析 136
6.5 使用Spectre仿真优化电路 140
6.5.1 从理论计算到电路原理图 140
6.5.2 搭建测试平台 144
6.5.3 直流偏置验证仿真 145
6.5.4 交流增益仿真 147
6.5.5 瞬态时域仿真 154
6.5.6 CMRR和PSRR的测量 158
习题 159
参考文献 161
第7章 全差分运算放大器与非线性 162
7.1 概述 162
7.1.1 全差分运算放大器结构框图 162
7.1.2 常见的全差分运算放大器电路 163
7.2 共模反馈 164
7.2.1 共模反馈的原理 164
7.2.2 共模采样的结构 166
7.3 差动电路的非线性 168
7.3.1 非线性的原理和差动对的非线性 168
7.3.2 差动输人对管的线性化技术 170
7.4 全差分运算放大器的设计实例 172
7.4.1 设计指标 172
7.4.2 高速全差分放大器结构选择 172
7.4.3 性能指标分析 173
7.4.4 全差分放大器电路设计和仿真 177
7.4.5 结论 192
习题 194
参考文献 195
第8章 带隙电压基准 196
8.1 带隙电压基准的性能参数 196
8.1.1 温漂系数 196
8.1.2 输出噪声 196
8.1.3 功耗 196
8.1.4 电源抑制比 196
8.2 带隙电压基准的基本原理 197
8.2.1 负温度系数电压 197
8.2.2 正温度系数电压 197
8.2.3 实现零温度系数的基准电压 198
8.3 常用带隙电压基准结构 198
8.3.1 利用PTAT电流产生基准电压 198
8.3.2 在运放的输出端产生基准电压 201
8.3.3 两种结构的性能比较 203
8.4 带隙电压基准的设计 204
8.4.1 寻找合适的双极晶体管比例 205
8.4.2 寻找合适的电阻比例 206
8.4.3 设置“Analog Environment”窗口 206
8.4.4 仿真结果分析 208
8.4.5 使用“Parnmetric”分析,寻找合适的拓、拓电阻比值 208
8.4.6 利用“Calculator”分析仿真结果 211
8.4.7 利用“Optimizer”进一步优化带隙基准电压源的温度特性 217
8.4.8 验证8.3.1 节中关于闭环增益的推论 220
8.4.9 带隙基准电压源的噪声分析 223
8.4.10 小结 230
8.5 超低温漂带隙电压基准 233
8.5.1 设计目标 233
8.5.2 温度漂移的详细分析 233
8.5.3 设计过程 235
8.5.4 小结 260
习题 260
参考文献 262
第9章 基准电流源 263
9.1 基准电流源的性能参数 263
9.1.1 温漂系数 263
9.1.2 电源抑制比 263
9.1.3 功耗 264
9.2 基准电流源的工作原理 264
9.3 常用基准电流源的几种结构 265
9.3.1 利用电阻Rs在NMOS管源极产生电压差V 265
9.3.2 利用电阻Rs在PMOS管源极产生电压差V 266
9.3.3 共源-共栅基准电流源 267
9.3.4 三支路基准电流源 267
9.4 基准电流源的设计实例 269
9.4.1 LDO中基准电流源的性能指标 269
9.4.2 基准电流源结构的确定 269
9.4.3 基准电流源参数的调试 271
9.4.4 电路仿真 274
9.4.5 小结 286
习题 286
参考文献 288
第10章 模数转换电路 289
10.1 开关电容电路 289
10.1.1 采样开关电路 289
10.1.2 沟道电荷注人效应 293
10.1.3 开关电容的等效电阻 295
10.1.4 开关电容放大器 298
10.1.5 开关电容积分器 300
10.2 数模转换器原理和性能 301
10.2.1 理想数模转换器基本结构 302
10.2.2 DAC的基本静态特性 302
10.2.3 几种常见结构的DAC 306
10.3 模数转换器原理和性能 309
10.3.1 模数转换器基本概念 309
10.3.2 奈奎斯特速率ADC 309
10.3.3 过采样率ADC 311
10.4 *调制器设计实例 316
10.4.1 Verilog-A简介 316
10.4.2—阶连续时间A-E模数转换器(ADC)系统仿真 328
习题 339
参考文献 340
附录 340
附录A 模拟集成电路仿真的基本设置 344
附录B Results Browser 381
附录C Waveform 391
附录D Calculator 422
附录E Parametric Analysis 449
附录F Optimization 465
附录G Corner Analysis 486
内容摘要
本书以单级放大器、运算放大器以及数模转换器数为重点，介绍模拟集成电路的基本概念、工作原理和分析方法，特别是全面系统地介绍了模拟集成电路的仿真技术，是模拟集成电路分析、设计和仿真的入门书。全书共分10章和7个附录。第1章介绍模拟集成电路的发展与设计方法。第2、3章介绍单级放大器、电流镜和差分放大器等基本模拟电路的原理。第4章是电路噪声分析计算与仿真。第5章介绍运算放大器的工作原理与分析、仿真方法。第6、7章以双端输入单端输出运算放大器以及全差分运算放大器为例，介绍运算放大器的设计仿真方法；第8、9章以带隙电压基准和电流基准电路为例，介绍了参考电压源和电流源的设计方法，其中对温度补偿技术作了详细分析；第10章为模拟与数字转换电路（ADC），重点介绍了ADC的概念与工作原理以及采用Verilog-A语言进行系统设计的方法。本书的附录全面介绍了模拟集成电路设计的软件环境以及仿真技术。
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