VLSI数字信号处理系统设计与实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:帕赫

出品人:

页数:784

译者:

出版时间:2003-10

价格:79.00元

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isbn号码:9787111123484

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模拟与射频集成电路设计原理与实践 书籍简介： 本书深入探讨了现代模拟与射频集成电路（Analog and RF Integrated Circuits）的设计理念、关键技术以及实际应用。随着电子系统向更高集成度、更低功耗和更高频率发展的趋势，模拟与射频电路作为信息处理链条中至关重要的一环，其设计复杂性日益增加。本书旨在为读者提供一个从基础理论到高级设计方法的全面、系统的学习路径，特别侧重于CMOS工艺下的电路实现。 第一部分：基础理论与器件特性 本书首先回顾了半导体器件的物理基础，重点分析了MOS晶体管在模拟和射频工作区间的非线性特性和噪声行为。详细阐述了沟道长度调制、亚阈区效应以及高频下的寄生参数对器件性能的影响。在此基础上，深入讲解了噪声理论，包括热噪声、闪烁噪声（$1/f$噪声）的来源、建模与抑制方法，这是设计低噪声放大器（LNA）和混频器的基础。 第二部分：基本模拟电路模块 本部分聚焦于构建复杂模拟系统所需的基本积木模块。 电流源与电压基准： 介绍了高精度、高输出阻抗的电流源设计，包括使用二极管连接晶体管和威尔逊电流镜的改进方案。深入分析了如何设计对电源电压和温度变化不敏感的精密电压基准电路，如带隙基准（Bandgap Reference, BGR）的设计，讨论了其在不同工艺角下的鲁棒性。 放大器设计： 系统讲解了从共源放大器到复杂的多级放大器的设计。重点分析了共源共栅（Folded Cascode）放大器的结构优势、带宽特性和负载能力。引入了Miller补偿和右半平面零点（RHP Zero）的消除技术，以确保电路的相位裕度和稳定性。 运算放大器（Op-Amp）设计： 详细阐述了单位增益缓冲器、高增益两级和三级运放的设计流程。内容涵盖增益带宽积（GBW）、压摆率（Slew Rate）的计算与优化，以及如何利用米勒补偿和导纳极点分离（Pole-Zero Cancellation）技术实现稳定工作。 偏置与匹配： 讨论了如何设计稳定的偏置电路，以及在IC制造中，器件失配（Mismatch）对电路性能（如失调电压、共模抑制比CMRR）的影响和对策。 第三部分：反馈与线性化技术 反馈理论是模拟电路设计的核心。本书详细分析了反馈系统的稳定性判据，如波特图分析和相频响应分析。特别强调了闭环性能的预测与设计。 线性化技术： 探讨了如何减小信号失真。内容包括使用负反馈来降低非线性失真，以及在射频电路中应用的偏置线性化技术。 第四部分：数据转换器基础 虽然本书不涉及大规模数字信号处理的系统实现，但对模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的基础结构进行了深入剖析，因为它们是模拟与数字系统的桥梁。 DAC设计： 介绍了电阻梯形、电容DAC的架构，并分析了非线性误差（INL/DNL）的来源和校准方法。 ADC架构： 侧重于Flash ADC和流水线（Pipelined）ADC的采样与保持电路和比较器设计，强调了量化噪声和有效位数（ENOB）的计算。 第五部分：射频集成电路设计 本部分是本书的重点之一，专注于微波和毫米波频率下的电路设计挑战。 阻抗匹配与噪声优化： 深入探讨了史密斯圆图在匹配网络设计中的应用。详细分析了噪声因子（Noise Figure, NF）的定义和最小化，以及如何设计最大增益匹配（MAG）和最大功率增益匹配（MUG）网络。 低噪声放大器（LNA）： 讲解了LNA的设计目标（高增益、低噪声、良好输入阻抗匹配）。重点介绍了共源LNA、共基极（CG）LNA和共源共基极（CS-CB）LNA的结构优劣，并展示了如何利用噪声匹配（Noise Matching）实现最优噪声性能。 混频器（Mixer）： 详细分析了乘法器在频率转换中的作用。全面比较了单端有源混频器（如基于MOS的乘法器）和无源混频器（如肖特基二极管混频器）。重点讨论了插入损耗、本振泄漏和镜像抑制等关键指标。 振荡器与锁相环（PLL）： 介绍了压控振荡器（VCO）的设计，包括电感耦合谐振器和环形振荡器的宽带调谐方法。讲解了PLL的相位噪声分析、环路滤波器设计，以及如何通过PLL实现高精度频率合成。 第六部分：工艺、版图与测试 本书强调设计必须植根于实际制造工艺。 CMOS工艺影响： 分析了先进CMOS工艺节点（如FinFET）对器件匹配、寄生效应和高频性能的限制。 版图设计规则： 深入讨论了版图寄生参数（如互连电感和电容）对电路性能（特别是相位裕度和RF指标）的负面影响。强调了共质感应消除（Common-Mode Rejection Enhancement）和电磁耦合（EM Coupling）的版图设计技巧。 电路测试与验证： 介绍了如何使用网络分析仪、频谱分析仪和示波器对实际芯片进行直流、交流和瞬态分析，并验证关键的射频指标，如$S$参数、IP3和相位噪声。 本书的特点在于理论推导严谨，同时结合了大量的实际设计案例和工程实例，旨在帮助读者掌握从概念到硅片实现的全过程，培养扎实的模拟与射频系统级思维能力。

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从一名DSP算法研究者转变为一名VLSI系统设计者，我一直面临着巨大的挑战，尤其是如何将那些复杂的数学模型转化为高效、可实现的硬件。这本书的出现，极大地缓解了我的这种焦虑。它并没有停留在对DSP算法的泛泛介绍，而是深入挖掘了每一个算法背后的硬件实现细节，让我看到了理论与实践之间那条关键的桥梁。我印象最深刻的是书中关于FFT（快速傅里叶变换）算法的VLSI实现部分的讲解。它不仅仅是复述FFT的原理，而是详细阐述了如何将其中的蝶形运算模块在硬件上进行优化，如何设计高效的旋转因子存储器，以及如何利用并行处理来提高计算速度。对于那些需要处理大规模数据流的应用，例如通信系统中的调制解调、雷达信号处理等，书中提出的流水线化FFT实现方案，以及如何通过并行化和资源共享来降低硬件复杂度，无疑是极具参考价值的。此外，书中的相关内容还涉及了如何进行算法的量化和舍入误差分析，以确保在固定点硬件上的精度，这对于任何一个想要将DSP算法部署到实际芯片上的工程师来说，都是不可或缺的知识。这本书让我对DSP算法的硬件化有了更深刻的认识，也为我后续的实际项目提供了坚实的基础。

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这本书的出版，对于我这样一位在通信系统领域工作的工程师来说，无异于雪中送炭。我长期以来致力于研究和开发高性能的通信基带处理器，而DSP算法的VLSI实现，一直是这个过程中最关键也是最富有挑战性的环节。这本书以其深入的剖析和丰富的实践案例，为我提供了宝贵的指导。我特别欣赏书中对各种通信信号处理算法（如OFDM、MIMO）在VLSI中的实现细节的讲解。它不仅仅是介绍算法的数学模型，更是详细地阐述了如何在硬件层面高效地实现这些复杂的运算，例如如何设计高效的FFT/IFFT模块，如何实现低功耗的乘法累加单元，以及如何对数据进行高效的并行处理和流水线化。书中关于如何优化星座图映射、如何实现信道编码和解码，以及如何处理同步和定时等关键问题，也都给出了非常具体的解决方案。对于我来说，这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的导师，在我进行通信基带处理器设计时，能够提供最实用、最前沿的参考。

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这本书仿佛打开了一扇通往高效数字信号处理系统设计新世界的大门。我之前一直徘徊在概念和理论的模糊地带，对于如何将那些精妙的DSP算法转化为实际可用的硬件，总是感到力不从心。而这本书，以其清晰的逻辑和深入的剖析，为我指明了方向。我特别喜欢它在介绍各种DSP滤波器（如IIR滤波器）时，不仅提供了数学模型，更详细地探讨了其在VLSI中的实现方式，包括如何处理系数的存储、如何设计高效的算术单元以及如何对结构进行展开和折叠以优化硬件资源。书中对数据路径和控制逻辑的设计原则，以及如何进行性能预测和优化，更是让我受益匪浅。比如，在讨论如何优化乘法累加（MAC）单元时，作者详细介绍了不同类型的乘法器（如Booth乘法器、Wallace树乘法器）的原理和VLSI实现，以及如何通过流水线技术来提高吞吐率，这对于我理解低功耗和高性能设计至关重要。此外，书中关于存储器接口的设计，包括如何在FPGA和ASIC中高效地访问片内和片外存储器，以及如何处理数据带宽的问题，也给了我很多启发。这本书不仅仅是技术手册，更是一种思维方式的启迪，它引导我从系统的角度去思考DSP算法的硬件化，从而做出更明智的设计决策。

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这本书的深度和广度，让我对数字信号处理系统在VLSI层面的实现有了前所未有的认识。我之前一直认为，DSP算法和VLSI设计是两个相对独立的领域，但这本书却将它们有机地融合在了一起，展示了两者之间密不可分的联系。我特别喜欢书中关于嵌入式DSP处理器设计与优化的章节。它不仅仅介绍了常见的DSP指令集和流水线结构，更深入地探讨了如何根据特定的DSP应用需求，对处理器架构进行定制化设计，以达到最佳的性能和功耗比。书中关于如何优化内存访问、如何设计高效的缓存和总线接口，以及如何利用功耗管理技术来延长电池寿命，都给出了非常详细的指导。我之前在设计嵌入式DSP系统时，经常会遇到各种性能瓶颈和功耗问题，但苦于没有系统的指导，只能反复摸索。这本书的出现，无疑为我指明了正确的方向，也让我对未来在嵌入式DSP领域的设计充满了信心。它让我明白了，真正的系统设计，是算法、架构和电路的深度融合，而这本书，正是这种融合的典范。

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我一直对数字信号处理的理论及其在实际系统中的应用充满了浓厚的兴趣，而这本书的出现，让我看到了将这些理论转化为可执行硬件的清晰路径。它并没有局限于泛泛而谈，而是深入到了每一个DSP模块在VLSI中的具体实现细节。我特别喜欢书中关于音频和语音信号处理在VLSI中的实现的讲解。它详细地介绍了如何设计高保真度的ADC/DAC接口，如何高效地实现数字滤波和采样率转换，以及如何在硬件中处理音频压缩算法（如MP3、AAC）的编码和解码。书中关于如何对信号进行降噪和回声消除的VLSI实现方案，也让我受益匪浅。它不仅解释了算法的原理，更关键的是，它展示了如何在有限的硬件资源下，实现高性能、低功耗的音频处理单元。对于我这样一个在消费电子产品领域工作的工程师来说，这本书提供了非常宝贵的参考，让我在设计下一代音频处理芯片时，能够更有针对性地进行优化和创新。它不仅仅是一本技术书籍，更是一本实践指南，为我开启了新的设计思路。

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这本书以一种令人信服的严谨态度，为我展现了数字信号处理与VLSI系统设计之间紧密的联系。我一直认为，要真正掌握某一领域的知识，不仅仅要理解其理论，更要懂得如何将其转化为实际的工程应用。这本书恰恰在这方面做得非常出色。它在介绍各种DSP模块（如自适应滤波器）的VLSI实现时，不仅仅停留在算法的描述，而是深入剖析了如何在硬件层面处理系数的更新、如何设计高效的乘法器阵列来执行LMS算法，以及如何通过硬件并行化来满足实时性的要求。书中关于如何对运算进行流水线设计，以在同一时钟周期内完成多个操作，并且如何优化数据通路，减少冗余的寄存器使用，从而降低功耗和面积，都给出了非常具体和实用的指导。我尤其欣赏作者在讨论递归结构的VLSI实现时，所强调的展开和折叠技术，以及如何通过这些技术来平衡计算延迟和硬件资源。对于我这样一个在嵌入式系统领域工作的工程师来说，这本书提供了一种全新的视角，让我能够更有效地设计和实现高性能的DSP功能。它让我明白，每一个算法的背后，都有无数的硬件设计细节等待被发掘和优化，而这本书，正是那个宝藏的地图。

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这本书以一种令人耳目一新的方式，将抽象的数字信号处理算法与具体的VLSI实现技术紧密地结合在了一起。我之前接触过一些关于VLSI设计的书籍，但总觉得它们更侧重于硬件描述语言和逻辑电路的设计，而对于如何在其中高效地集成复杂的DSP功能，却缺乏系统性的指导。这本书正好弥补了这一不足。它在讲解各种DSP功能（如视频编码器和解码器）的VLSI实现时，不仅详细阐述了算法的核心原理，更关键的是，它深入分析了如何在硬件层面实现这些复杂的运算，例如如何设计高效的运动估计单元、如何实现变换编码（如DCT）和熵编码，以及如何对数据进行并行处理以满足实时性要求。书中关于如何对视频信号进行降噪、锐化和色彩增强的VLSI实现方案，也让我印象深刻。它让我明白，每一个DSP功能背后，都隐藏着无数的硬件设计挑战，而这本书，正是为我们提供了解决这些挑战的钥匙。对于任何一个在视频处理和多媒体领域从事VLSI设计的工程师来说，这本书都将是一本不可或缺的工具书。

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这本书给我的感觉，就像是在一个庞大的技术迷宫中，为我点亮了一盏指路明灯。我长期以来在DSP算法的研究上投入了大量精力，但总觉得离实际的硬件实现还有一段距离。这本书的出现，恰恰弥合了这一鸿沟。它对各种DSP算法，例如在图像处理和模式识别领域常见的卷积、相关等运算，在VLSI上的实现给出了非常详尽的分析。书中不仅仅介绍了如何利用并行处理技术来加速这些运算，还详细阐述了如何设计高效的数据通路，如何利用片上存储器来减少对外部存储器的访问，以及如何通过功耗优化技术来降低能量消耗。我尤其欣赏书中对算法和硬件协同设计的理念。它强调了在算法设计阶段就应考虑其硬件可行性，例如如何选择计算量更小的算法，或者如何对算法进行硬件友好的改造。书中关于如何将DSP算法映射到不同的硬件平台，如ASIC和FPGA，并对不同平台的优缺点进行比较，也给了我很多深刻的启示。对于那些希望将前沿DSP算法转化为实际产品，并追求极致性能和效率的研究者和工程师来说，这本书无疑是一本不可多得的宝藏。

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这是一本真正能够引领读者深入理解数字信号处理系统如何在VLSI层面实现的书籍。我之前接触过不少关于DSP的理论书籍，但往往在涉及到具体硬件实现的时候，就变得模糊不清。这本书则完全不同，它用一种循序渐进的方式，将复杂的DSP算法一步步地“翻译”成了可以实现硬件的蓝图。我特别喜欢书中关于码速跟踪和解调等通信系统中关键DSP模块的VLSI实现部分的讲解。它不仅解释了锁相环（PLL）等关键组件的原理，更深入剖析了如何在FPGA或ASIC中高效地实现这些功能，包括如何利用查找表（LUT）来加速三角函数计算，如何设计低功耗的ADC/DAC接口，以及如何对信号链进行整体的性能优化。书中对于如何处理信号的同步和采样率转换，以及如何在硬件层面实现这些功能，也给出了非常详细的说明。我之前在实际项目中，经常会遇到这些问题，但苦于没有明确的指导，只能反复尝试。这本书的出现，无疑为我指明了正确的方向，也让我对未来在通信信号处理领域进行VLSI设计充满了信心。它不仅仅是一本技术书籍，更是一位经验丰富的导师，在我迷茫时提供指引。

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这本书的出现，无疑给我在数字信号处理（DSP）和超大规模集成电路（VLSI）领域的研究和实践带来了一场及时的“及时雨”。长期以来，尽管DSP理论和VLSI设计方法论各自都取得了长足的进步，但将两者有机地融合，特别是在实际系统设计与实现层面，却常常是理论与实践脱节的难点。这本书的出现，恰恰填补了这一空白。我尤其欣赏作者在讲解复杂的DSP算法时，能够清晰地勾勒出其在硬件上的映射路径，无论是对固定点和浮点运算的权衡，还是对算法的流水线化、并行化处理策略，都给出了非常具体的指导。书中关于不同DSP架构（如MAC单元、ALU、乘法器、加法器等）的VLSI实现细节，以及如何优化这些模块的面积、功耗和延迟，都详尽得令人惊叹。例如，在介绍FIR滤波器设计时，作者不仅阐述了理论公式，更深入剖析了直接型、系数对称型等结构的VLSI实现特点，以及如何通过蝶形运算、塔式乘法器等高效硬件结构来加速计算。对于那些希望将先进DSP算法转化为高性能、低功耗ASIC或FPGA实现的研究人员和工程师来说，这本书提供了一个非常宝贵的参考框架。它不是简单地堆砌理论公式，而是真正地将理论的“如何做”落到了实处，让读者能够理解每一个设计决策背后的权衡和考量。这种将抽象理论具象化为可执行硬件设计的强大能力，是这本书最令人印象深刻之处，也让我对后续的学习和实践充满了信心。

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“算法架构设计的基础！”

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值得反复阅读

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