描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111592754
内容简介
本书从CMOS集成电路中精炼出101个知识点和典型电路，深入浅出地讲解了模拟集成电路的原理、设计方法和仿真方法，并采用北京华大九天软件有限公司的Aether全流程EDA平台完成了所有电路的仿真。为引导读者思考电路的工作原理，以及引导读者思考为了改善电路性能指标而如何改变电路的某些参数，本书在每个仿真电路后设置了若干个思考题。为方便读者自行仿真并验证这些问题，本书还提供了仿真电路图、关键仿真命令、仿真波形。仿真命令与常见的Spice仿真工具完全兼容，也便于读者使用非华大九天软件进行仿真。
目 录
前言
第１ 章 ＭＯＳ 器件物理 １
１. １ ＭＯＳ 管的Ｉ ／ Ｖ 特性 １
１. ２ ＭＯＳ 管的跨导 ４
１. ３ 源极跟随器中的衬底偏置效益 ６
１. ４ 沟长调制效应与小信号输出电阻 ９
１. ５ 沟长与沟长调制效应 １０
１. ６ ＭＯＳ 器件电容 １２
１. ７ 工艺角 １４
１. ８ 跨导效率 １７
１. ９ ＭＯＳ 管的特征频率 １９
１. １０ ＭＯＳ 管的本征增益 ２１
１. １１ 传输门 ２３
１. １２ ＭＯＳ 管的并联与串联 ２５
第２ 章 单管放大器 ２９
２. １ 电阻负载共源极放大器 ２９
２. ２ 电流源负载共源极放大器 ３４
２. ３ 二极管连接ＭＯＳ 管负载的共源极
放大器 ３６
２. ４ 共源极放大器的线性度 ３９
２. ５ 带源极负反馈的共源极放大器 ４２
２. ６ 源极负反馈共源极放大器的跨导 ４４
２. ７ 电阻负载共源极放大器的ＰＳＲＲ ４７
２. ８ 电流源负载共源极放大器的ＰＳＲＲ ５１
２. ９ 源极跟随器的输入输出特性 ５３
２. １０ 源极跟随器的增益 ５５
２. １１ 源极跟随器的电平转移功能 ５７
２. １２ 用作缓冲器的源极跟随器 ５９
２. １３ 共栅极放大器的输入输出特性 ６２
２. １４ 共源共栅放大器的大信号特性 ６５
２. １５ 共源共栅极的输出电阻 ６７
２. １６ 共源共栅放大器的增益 ６９
２. １７ 共源共栅放大器的输出电压摆幅 ７１
２. １８ 套筒式和折叠式共源共栅放大器的
差异 ７３
２. １９ 共源共栅放大器的ＰＳＲＲ ７６
２. ２０ 基于跨导效率的放大器设计方法 ７９
２. ２１ 反相器作为放大器 ８１
２. ２２ 理想电流源负载的源极负反馈
放大器 ８４
第３ 章 差分放大器 ８６
３. １ 电阻负载全差分放大器的共模输入
范围 ８６
３. ２ 差分放大器的差模大信号特性 ８８
３. ３ 全平衡差分放大器的差模增益 ９０
３. ４ 全平衡差分放大器的共模响应 ９３
３. ５ 基本差分对电阻失配时的共模响应 ９６
３. ６ 差分放大器的ＣＭＲＲ ９８
３. ７ 全差分放大器的ＰＳＲＲ １０１
３. ８ 全差分放大器的输出共模电平 １０４
３. ９ 交叉互连负载的差分放大器 １０７
第４ 章 电流源和电流镜 １１１
４. １ 基本电流镜 １１１
４. ２ 共源共栅电流源 １１３
４. ３ 共源共栅电流源的输出电压余度 １１６
４. ４ 一种低压共源共栅电流源 １１９
４. ５ 一种改进的低压共源共栅电流源 １２１
４. ６ 有源电流镜负载差分放大器差动
特性 １２３
４. ７ 有源电流镜负载差分放大器的共模
输入范围 １２７
４. ８ 有源电流镜负载差分放大器的
ＣＭＲＲ １２９
４. ９ 有源电流镜负载差分放大器的
ＰＳＲＲ １３１
４. １０ 差分放大器的压摆率 １３４
第５ 章 放大器的频率特性 １３７
５. １ 共源极放大器的频率响应 １３７
５. ２ 源极跟随器阶跃响应的减幅振荡 １４２
５. ３ 共源共栅极中的密勒效应 １４５
５. ４ 共源共栅放大器的频率响应 １４７
Ⅴ
５. ５ 全差分放大器差模增益的频率特性 １４９
５. ６ 全差分放大器共模增益的频率特性 １５２
５. ７ 采用电容中和技术消除密勒效应 １５４
５. ８ 有源电流镜负载差分放大器的零极点
分布 １５７
５. ９ 放大器的增益带宽积 １６０
５. １０ 考虑频率特性的放大器宏模型 １６３
５. １１ 反馈系统的增益带宽积 １６８
第６ 章 二级放大器 １７２
６. １ 二级放大器的增益带宽积 １７２
６. ２ 全差分二级放大器的频率响应 １７４
６. ３ 全差分二级放大器中的零点 １７８
６. ４ 典型的二级放大器 １８１
６. ５ 二级放大器的共模输入范围 １８５
６. ６ 二级放大器的输出电压范围 １８７
６. ７ 二级放大器的增益及单位增益带宽 １８９
６. ８ 二级放大器的共模抑制比 １９１
６. ９ 二级放大器的ＰＳＲＲ １９３
６. １０ 二级放大器转换速率ＳＲ 和建立
时间的仿真 １９７
６. １１ 放大器的功耗仿真 １９９
６. １２ 谐波总失真表示的非线性失真 １９９
６. １３ 运算放大器的失调电压 ２０２
６. １４ 反馈系统的开环、闭环和环路
增益 ２０４
第７ 章 基准电压源和电流源 ２０８
７. １ 基于阈值电压的偏置电流源 ２０８
７. ２ 基于阈值电压的自偏置电流源 ２１０
７. ３ 简易自偏置电流源 ２１２
７. ４ 自偏置电流源的启动问题 ２１４
７. ５ 基于ＶＢＥ的自偏置电流源 ２１７
７. ６ 恒定跨导的偏置电路 ２１９
７. ７ ＰＮ 结的温度特性 ２２１
７. ８ ΔＶＢＥ的温度特性 ２２３
７. ９ 带隙基准源电路构成 ２２４
７. １０ Ｗｉｄｌａｒ 电流源 ２２８
７. １１ Ｗｉｌｓｏｎ 电流镜 ２２９
７. １２ Ｙｏｎｇｄａ 电流源 ２３１
７. １３ 另外一种带启动电路的自偏置
电流源 ２３３
第８ 章 带隙基准源设计举例 ２３７
８. １ 带隙基准源设计实例 ２３７
８. ２ 带隙基准源软启动电路设计实例 ２４３
８. ３ 带隙基准源在工艺角下的电源
调整率 ２４６
８. ４ 带隙基准源在温度变化时的电源
调整率 ２５０
８. ５ 带隙基准源的静态电流 ２５１
８. ６ 带隙基准源的温度特性 ２５３
８. ７ 带隙基准源输出偏置电流的温度
特性 ２５４
８. ８ 带隙基准源交流特性仿真 ２５６
８. ９ 带隙基准源的电源抑制比 ２５９
８. １０ 带隙基准源的启动时间 ２６１
８. １１ 带隙基准源的快速启动电路 ２６２
附录 华大九天Ａｅｔｈｅｒ 平台简约
操作指南 ２６６
Ａ. １ 华大九天数模混合设计解决方案
简介 ２６６
Ａ. ２ ＥＤＡ 平台安装 ２６６
Ａ. ３ 电路图设计（Ａｅｔｈｅｒ） 平台操作 ２６８
Ａ. ４ 仿真界面介绍 ２７１
Ａ. ５ Ａｅｔｈｅｒ ＭＤＥ 波形查看方法 ２７７
Ａ. ６ Ａｅｔｈｅｒ 版图设计环境Ａｒｇｕｓ 介绍 ２７８
参考文献 ２７９
第１ 章 ＭＯＳ 器件物理 １
１. １ ＭＯＳ 管的Ｉ ／ Ｖ 特性 １
１. ２ ＭＯＳ 管的跨导 ４
１. ３ 源极跟随器中的衬底偏置效益 ６
１. ４ 沟长调制效应与小信号输出电阻 ９
１. ５ 沟长与沟长调制效应 １０
１. ６ ＭＯＳ 器件电容 １２
１. ７ 工艺角 １４
１. ８ 跨导效率 １７
１. ９ ＭＯＳ 管的特征频率 １９
１. １０ ＭＯＳ 管的本征增益 ２１
１. １１ 传输门 ２３
１. １２ ＭＯＳ 管的并联与串联 ２５
第２ 章 单管放大器 ２９
２. １ 电阻负载共源极放大器 ２９
２. ２ 电流源负载共源极放大器 ３４
２. ３ 二极管连接ＭＯＳ 管负载的共源极
放大器 ３６
２. ４ 共源极放大器的线性度 ３９
２. ５ 带源极负反馈的共源极放大器 ４２
２. ６ 源极负反馈共源极放大器的跨导 ４４
２. ７ 电阻负载共源极放大器的ＰＳＲＲ ４７
２. ８ 电流源负载共源极放大器的ＰＳＲＲ ５１
２. ９ 源极跟随器的输入输出特性 ５３
２. １０ 源极跟随器的增益 ５５
２. １１ 源极跟随器的电平转移功能 ５７
２. １２ 用作缓冲器的源极跟随器 ５９
２. １３ 共栅极放大器的输入输出特性 ６２
２. １４ 共源共栅放大器的大信号特性 ６５
２. １５ 共源共栅极的输出电阻 ６７
２. １６ 共源共栅放大器的增益 ６９
２. １７ 共源共栅放大器的输出电压摆幅 ７１
２. １８ 套筒式和折叠式共源共栅放大器的
差异 ７３
２. １９ 共源共栅放大器的ＰＳＲＲ ７６
２. ２０ 基于跨导效率的放大器设计方法 ７９
２. ２１ 反相器作为放大器 ８１
２. ２２ 理想电流源负载的源极负反馈
放大器 ８４
第３ 章 差分放大器 ８６
３. １ 电阻负载全差分放大器的共模输入
范围 ８６
３. ２ 差分放大器的差模大信号特性 ８８
３. ３ 全平衡差分放大器的差模增益 ９０
３. ４ 全平衡差分放大器的共模响应 ９３
３. ５ 基本差分对电阻失配时的共模响应 ９６
３. ６ 差分放大器的ＣＭＲＲ ９８
３. ７ 全差分放大器的ＰＳＲＲ １０１
３. ８ 全差分放大器的输出共模电平 １０４
３. ９ 交叉互连负载的差分放大器 １０７
第４ 章 电流源和电流镜 １１１
４. １ 基本电流镜 １１１
４. ２ 共源共栅电流源 １１３
４. ３ 共源共栅电流源的输出电压余度 １１６
４. ４ 一种低压共源共栅电流源 １１９
４. ５ 一种改进的低压共源共栅电流源 １２１
４. ６ 有源电流镜负载差分放大器差动
特性 １２３
４. ７ 有源电流镜负载差分放大器的共模
输入范围 １２７
４. ８ 有源电流镜负载差分放大器的
ＣＭＲＲ １２９
４. ９ 有源电流镜负载差分放大器的
ＰＳＲＲ １３１
４. １０ 差分放大器的压摆率 １３４
第５ 章 放大器的频率特性 １３７
５. １ 共源极放大器的频率响应 １３７
５. ２ 源极跟随器阶跃响应的减幅振荡 １４２
５. ３ 共源共栅极中的密勒效应 １４５
５. ４ 共源共栅放大器的频率响应 １４７
Ⅴ
５. ５ 全差分放大器差模增益的频率特性 １４９
５. ６ 全差分放大器共模增益的频率特性 １５２
５. ７ 采用电容中和技术消除密勒效应 １５４
５. ８ 有源电流镜负载差分放大器的零极点
分布 １５７
５. ９ 放大器的增益带宽积 １６０
５. １０ 考虑频率特性的放大器宏模型 １６３
５. １１ 反馈系统的增益带宽积 １６８
第６ 章 二级放大器 １７２
６. １ 二级放大器的增益带宽积 １７２
６. ２ 全差分二级放大器的频率响应 １７４
６. ３ 全差分二级放大器中的零点 １７８
６. ４ 典型的二级放大器 １８１
６. ５ 二级放大器的共模输入范围 １８５
６. ６ 二级放大器的输出电压范围 １８７
６. ７ 二级放大器的增益及单位增益带宽 １８９
６. ８ 二级放大器的共模抑制比 １９１
６. ９ 二级放大器的ＰＳＲＲ １９３
６. １０ 二级放大器转换速率ＳＲ 和建立
时间的仿真 １９７
６. １１ 放大器的功耗仿真 １９９
６. １２ 谐波总失真表示的非线性失真 １９９
６. １３ 运算放大器的失调电压 ２０２
６. １４ 反馈系统的开环、闭环和环路
增益 ２０４
第７ 章 基准电压源和电流源 ２０８
７. １ 基于阈值电压的偏置电流源 ２０８
７. ２ 基于阈值电压的自偏置电流源 ２１０
７. ３ 简易自偏置电流源 ２１２
７. ４ 自偏置电流源的启动问题 ２１４
７. ５ 基于ＶＢＥ的自偏置电流源 ２１７
７. ６ 恒定跨导的偏置电路 ２１９
７. ７ ＰＮ 结的温度特性 ２２１
７. ８ ΔＶＢＥ的温度特性 ２２３
７. ９ 带隙基准源电路构成 ２２４
７. １０ Ｗｉｄｌａｒ 电流源 ２２８
７. １１ Ｗｉｌｓｏｎ 电流镜 ２２９
７. １２ Ｙｏｎｇｄａ 电流源 ２３１
７. １３ 另外一种带启动电路的自偏置
电流源 ２３３
第８ 章 带隙基准源设计举例 ２３７
８. １ 带隙基准源设计实例 ２３７
８. ２ 带隙基准源软启动电路设计实例 ２４３
８. ３ 带隙基准源在工艺角下的电源
调整率 ２４６
８. ４ 带隙基准源在温度变化时的电源
调整率 ２５０
８. ５ 带隙基准源的静态电流 ２５１
８. ６ 带隙基准源的温度特性 ２５３
８. ７ 带隙基准源输出偏置电流的温度
特性 ２５４
８. ８ 带隙基准源交流特性仿真 ２５６
８. ９ 带隙基准源的电源抑制比 ２５９
８. １０ 带隙基准源的启动时间 ２６１
８. １１ 带隙基准源的快速启动电路 ２６２
附录 华大九天Ａｅｔｈｅｒ 平台简约
操作指南 ２６６
Ａ. １ 华大九天数模混合设计解决方案
简介 ２６６
Ａ. ２ ＥＤＡ 平台安装 ２６６
Ａ. ３ 电路图设计（Ａｅｔｈｅｒ） 平台操作 ２６８
Ａ. ４ 仿真界面介绍 ２７１
Ａ. ５ Ａｅｔｈｅｒ ＭＤＥ 波形查看方法 ２７７
Ａ. ６ Ａｅｔｈｅｒ 版图设计环境Ａｒｇｕｓ 介绍 ２７８
参考文献 ２７９
前 言
目前， 在模拟集成电路设计的教学中， 国内高校使用的教材以国外引进为主。常用的是美国Ｒａｚａｖｉ 教授的《Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｎａｌｏｇ ＣＭＯＳ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ》、Ｐｈｉｌｌｉｐ Ｅ.. Ａｌｌｅｎ 教授的《ＣＭＯＳ Ａｎａｌｏｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｅｓｉｇｎ》、Ｐａｕｌ Ｒ.. Ｇｒａｙ 教授的《Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｎａｌｏｇ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ》或者其中文翻译版。这些教材系统性地介绍了模拟集成电路中的基本概念和相关知识， 是全球公认的模拟集成电路领域经典的三本教材。
国内也出现了不少模拟集成电路方面的参考书和教材， 也有指导学生开展集成电路实践教学的参考书， 但这类书更多的是纯粹介绍ＥＤＡ 工具。既能有效结合基础的理论教学， 又能高效指导电路仿真的教材还很少见。本书从ＣＭＯＳ 集成电路中精炼出１０１ 个知识点和典型电路， 深入浅出地讲解了这些电路的原理、设计方法和仿真方法， 并采用北京华大九天软件有限公司的Ａｅｔｈｅｒ 全流程ＥＤＡ 平台完成了所有电路的仿真。为了便于学生学习时将原理图与仿真图进行对照， 原理图中的ＭＯＳ 管器件符号保留了仿真图中的画法。为引导读者思考电路的工作原理， 以及引导读者思考为了改善电路性能指标而如何改变电路的某些参数， 本书在每个仿真电路后设置了若干个思考题。为方便读者自行仿真并验证这些问题， 本书还提供了仿真电路图、关键仿真命令、仿真波形。特别地， 本书引导读者修改电路中的部分参数， 观看仿真结果的变化， 并和之前的仿真结果进行比较， 更加有利于初学者掌握电路的基本原理。这对于无法完全用理论公式推导来指导设计的模拟集成电路而言， 显得尤其有意义。
全书共８ 章， 基本涵盖了国内普通高校模拟集成电路课程教学大纲的要求。第１ 章讲述ＭＯＳ 器件物理； 第２ 章讲述单管放大器； 第３ 章讲述差分放大器； 第４ 章讲述电流源和电流镜； 第５ 章讲述放大器的频率特性； 第６ 章讲述二级放大器； 第７ 章讲述基准电压源和电流源； 第８ 章讲述一个实际的带隙基准源电路的设计和仿真。本书可作为前述经典教材的补充阅读材料和参考书， 也可直接作为大学本科教材。
本书由华中科技大学光学与电子信息学院微电子工程系、华中科技大学武汉（国际）微电子学院超大规模集成电路与系统研究中心的邹志革副教授编著。华中科技大学武汉（国际） 微电子学院执行院长邹雪城教授对本书的编写给予了非常多的关心和帮助， 在全书思路、内容安排上都给出了诸多有益建议。硕士生徐文韬、古真、吴文海等人参与了书中案例的仿真和全书的核校工作。全书采用了北京华大九天软件有限公司的Ａｅｔｈｅｒ 全流程ＥＤＡ平台， 感谢总经理刘伟平先生、副总经理杨晓东先生及公司技术团队对本书的支持。在此对他们一并表示衷心的感谢！
当然， 模拟集成电路博大精深， 而且还在不断发展， 新技术、新方法、新问题层出不穷， 加之作者水平有限， 书中难免出现不妥或者错误， 真诚希望广大读者能批评指正， 在此表示衷心感谢！
邹志革于喻家山下
国内也出现了不少模拟集成电路方面的参考书和教材， 也有指导学生开展集成电路实践教学的参考书， 但这类书更多的是纯粹介绍ＥＤＡ 工具。既能有效结合基础的理论教学， 又能高效指导电路仿真的教材还很少见。本书从ＣＭＯＳ 集成电路中精炼出１０１ 个知识点和典型电路， 深入浅出地讲解了这些电路的原理、设计方法和仿真方法， 并采用北京华大九天软件有限公司的Ａｅｔｈｅｒ 全流程ＥＤＡ 平台完成了所有电路的仿真。为了便于学生学习时将原理图与仿真图进行对照， 原理图中的ＭＯＳ 管器件符号保留了仿真图中的画法。为引导读者思考电路的工作原理， 以及引导读者思考为了改善电路性能指标而如何改变电路的某些参数， 本书在每个仿真电路后设置了若干个思考题。为方便读者自行仿真并验证这些问题， 本书还提供了仿真电路图、关键仿真命令、仿真波形。特别地， 本书引导读者修改电路中的部分参数， 观看仿真结果的变化， 并和之前的仿真结果进行比较， 更加有利于初学者掌握电路的基本原理。这对于无法完全用理论公式推导来指导设计的模拟集成电路而言， 显得尤其有意义。
全书共８ 章， 基本涵盖了国内普通高校模拟集成电路课程教学大纲的要求。第１ 章讲述ＭＯＳ 器件物理； 第２ 章讲述单管放大器； 第３ 章讲述差分放大器； 第４ 章讲述电流源和电流镜； 第５ 章讲述放大器的频率特性； 第６ 章讲述二级放大器； 第７ 章讲述基准电压源和电流源； 第８ 章讲述一个实际的带隙基准源电路的设计和仿真。本书可作为前述经典教材的补充阅读材料和参考书， 也可直接作为大学本科教材。
本书由华中科技大学光学与电子信息学院微电子工程系、华中科技大学武汉（国际）微电子学院超大规模集成电路与系统研究中心的邹志革副教授编著。华中科技大学武汉（国际） 微电子学院执行院长邹雪城教授对本书的编写给予了非常多的关心和帮助， 在全书思路、内容安排上都给出了诸多有益建议。硕士生徐文韬、古真、吴文海等人参与了书中案例的仿真和全书的核校工作。全书采用了北京华大九天软件有限公司的Ａｅｔｈｅｒ 全流程ＥＤＡ平台， 感谢总经理刘伟平先生、副总经理杨晓东先生及公司技术团队对本书的支持。在此对他们一并表示衷心的感谢！
当然， 模拟集成电路博大精深， 而且还在不断发展， 新技术、新方法、新问题层出不穷， 加之作者水平有限， 书中难免出现不妥或者错误， 真诚希望广大读者能批评指正， 在此表示衷心感谢！
邹志革于喻家山下
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