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出版者:高等教育

作者:蓝江桥

出品人:

页数:418

译者:

出版时间:2006-4

价格:33.50元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040191462

丛书系列:

图书标签:

• 现代电路设计入门
• 数字电路
• 现代设计
• 电路设计
• 数字逻辑
• 可编程逻辑器件
• VHDL
• Verilog
• FPGA
• EDA
• 电子工程

深入探索：模拟与微系统集成电路设计实战指南 本书旨在为电子工程、微电子学以及相关领域的工程师和高级学生提供一本全面、深入且高度实用的参考手册，聚焦于传统数字电路设计范畴之外的、至关重要的模拟和混合信号集成电路（IC）设计技术与实际应用。 在当今高度数字化的世界中，系统的性能往往受限于其与真实物理世界交互的接口——即模拟前端。本书完全避开了数字逻辑、布尔代数和标准CMOS逻辑门的设计内容，转而专注于如何设计、仿真和验证那些负责信号调理、转换和精确测量的核心模拟模块。 --- 第一部分：模拟IC设计基础与器件物理的深化理解 本部分将为读者打下坚实的模拟设计基础，但着眼于超越教科书标准介绍的深度。我们不再讨论基本的MOSFET开关特性，而是深入探讨器件在非理想工作状态下的行为。 1. 亚阈值与弱反型区的精细操作： 重点分析在低功耗设计场景下，晶体管如何从饱和区过渡到亚阈值区。我们将详细阐述亚阈值跨导的精确模型，以及如何利用弱反型区的指数关系来优化超低功耗电路的能效比（$g_m/I_D$）。内容将包含温度漂移对亚阈值电流的敏感性分析，以及在工艺角变化下维持设计裕度的策略。 2. 噪声分析的进阶： 本书将模拟噪声的分析提升到系统层面。不仅仅停留在计算热噪声和闪烁噪声的均方值，更侧重于有色噪声在反馈回路中的整形效应。我们将详细推导和演示如何使用波特图分析反馈网络对注入的噪声频谱的影响，并介绍随机过程理论在预测宽带噪声累积量中的应用，特别是对于高精度数据转换器的前端设计至关重要。 3. 器件级的寄生效应建模与补偿： 深入探讨沟道长度调制、载流子迁移率变化、以及栅极氧化层漏电等对高频性能的影响。重点分析短沟道效应如何改变晶体管的本征增益 $g_m r_o$，并介绍基极/源极注入效应（Body Effect）在共源共栅结构中引入的失真问题及校正技术。 --- 第二部分：高性能模拟模块的电路拓扑与实现 本部分是全书的核心，详细剖析了现代系统对高性能模拟模块的严苛要求，并提供了多种拓扑结构的深度对比和设计流程。 4. 运算放大器（Op-Amp）的拓扑革命： 本书将完全侧重于零点校正、高增益结构和高频补偿。 折叠式共源共栅（Folded Cascode）：详细分析其共模抑制比（CMRR）的限制因素，包括电流源的有限输出阻抗如何影响低频性能。 电流反馈放大器（CFA）：探讨其在宽带、低压应用中的优势，以及如何通过设计反馈零点来控制其相位裕度。 Miller补偿与Nulling-Point补偿：超越标准的相移分析，侧重于如何在工艺参数变化下维持精确的单位增益频率（UGBW）和相位裕度。 5. 跨导放大器（OTA）与负载技术： 重点讨论在高速开关电容网络或低压线性应用中，OTA的选择和设计。分析了共源共栅OTA与共源级OTA在压摆率（Slew Rate）和开环增益之间的权衡。特别介绍先进的有源负载技术，如动态偏差电路如何用于提升OTA的有效输出阻抗。 6. 高速锁相环（PLL）与频率合成器的模拟部分： 本书将PLL的设计视角从数字分频器转向模拟核心。 压控振荡器（VCO）设计：详细分析LC振荡器和环形振荡器的调谐特性。对比电容后注入（Capacitive Coupling）和电感耦合对相位噪声的影响，以及如何通过优化的Tank电路设计来最小化启动时间和相位噪声。 电荷泵与环路滤波器：深入研究电荷泵的失配（Mismatch）如何直接映射到PLL的相位噪声，并介绍使用自适应偏置技术来消除失配。环路滤波器的设计不再是简单的二阶系统，而是结合了抖动（Jitter）模型与溢出（Kickback）噪声的综合优化。 --- 第三部分：数据转换器（ADC/DAC）的高级设计理论 本部分是模拟与数字世界的交汇点，重点关注如何设计出满足高分辨率或高采样率要求的核心转换级，而不涉及数字校正或流水线架构的数字部分。 7. 电压型与电流型数模转换器（DAC）的精度工程： 深入探讨匹配误差和瞬态误差。 电阻梯形DAC与R-2R网络：详细分析电阻的绝对精度和相对匹配性对积分非线性度（INL）和微分非线性度（DNL）的贡献。介绍动态元素匹配（DEM）技术如何用于抵消固定的失配误差。 电流源的配对与开关： 专注于如何设计对温度和电源电压不敏感的电流源，并分析开关的非理想导通电阻和关断泄漏对DAC性能的破坏性影响。 8. 逐次逼近型ADC（SAR ADC）的模拟优化： 本书关注SAR ADC中至关重要的采样保持器（Sample & Hold）和比较器。 采样保持器（S/H）的电荷注入与毛刺： 分析开关的尺寸和驱动方式如何影响电荷注入的随机性，以及如何设计补偿技术来抑制这些非理想效应。 高速低功耗比较器设计： 重点介绍基于再生（Regenerative）结构的比较器，讨论其输入共模范围、再生延迟（Regeneration Time）与功耗的优化平衡点。 --- 第四部分：工艺、匹配与版图实现技术 本部分强调“设计在晶圆上实现”的挑战，这是纯粹的电路理论无法解决的关键环节。 9. 模拟电路的版图寄生参数提取与仿真： 详细介绍在高级CMOS工艺节点中，栅极电阻、金属互连的耦合电容以及衬底噪声耦合对模拟性能的负面影响。强调使用寄生参数感知（Parasitic-Aware）的仿真流程，以及如何通过版图结构来主动降低这些效应（例如，使用“共形”电极设计）。 10. 晶体管匹配（Matching）的物理基础与布局策略： 深入讲解匹配误差的物理来源：晶圆晶格缺陷、氧化层不均匀性、杂质扩散差异。基于统计学原理，介绍如何通过共质心（Common-Centroid）布局、镜像技术（Mirroring）和牺牲单元（Dummy Cell）等版图技巧来最小化器件间的差异，从而确保高精度模块（如开关电容网络、电流源）的性能指标得以实现。 本书内容聚焦于电路层面的深入挖掘、性能瓶颈的识别与物理实现层面的优化，是寻求在模拟和混合信号前端设计领域实现突破的专业人士的必备工具书。

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作为一名在行业内摸爬滚打多年的工程师，我一直关注着数字电路设计领域的发展。这本书的到来，无疑为我带来了新的视角和启发。它并非简单的技术手册，而是更像是一场关于“智慧”的对话。作者在探讨各种设计方法时，不仅仅局限于“怎么做”，更深入地剖析了“为什么这样做”，以及不同方法背后的权衡与取舍。我对书中所提及的“软硬件协同设计”以及“面向接口的IP复用”等概念印象尤为深刻。这与我最近在项目中所遇到的瓶颈不谋而合，书中提供的一些思路和解决方案，让我茅塞顿开。此外，作者对于设计效率和可维护性的强调，也让我反思了过去的一些工作习惯。书中对验证方法论的阐述，更是让我看到了提升整体设计质量的关键所在。它鼓励读者跳出固有的思维模式，从更宏观、更具战略性的角度去审视数字电路设计。尽管我并非初学者，但这本书依然能带给我宝贵的知识财富，让我对这个熟悉又不断变化的领域有了更深刻的理解和更清晰的认识。

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这本书的出现，简直是给我这个数字电路的初学者打开了一扇新世界的大门！之前总是对着那些逻辑门、时序电路感到头大，感觉它们就像一群神秘的符号，遥不可及。但这本书的语言风格非常亲切，像是位经验丰富的老师，循序渐进地引导我一步步走进来。一开始，它并没有上来就抛出复杂的公式和图表，而是从最基本、最直观的概念讲起，比如什么是“1”和“0”，为什么需要逻辑门。作者用了很多生动形象的比喻，把原本枯燥的理论讲得活灵活现。我印象最深的是关于触发器那一章，作者用一个“记忆开关”的比喻，让我瞬间理解了触发器的作用，再也不用死记硬背那些状态转移图了。而且，书中的案例分析非常贴近实际应用，让我看到这些理论是如何在我们身边的电子设备中发挥作用的。比如，它会讲解一个简单的计数器是如何实现的，然后进一步延展到更复杂的应用。这些都让我觉得，学习数字电路不再是枯燥的理论堆砌，而是充满了探索的乐趣。我真的觉得，这本书非常适合那些和我一样，对数字电路充满好奇但又不知如何下手的读者。它不仅教会我知识，更激发了我深入学习的兴趣。

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读完这本书，我脑海中仿佛被点亮了一盏灯，之前对数字电路的许多模糊概念瞬间变得清晰起来。它最打动我的地方在于，作者将复杂的技术问题，通过精妙的语言和生动的比喻，转化成了易于理解的知识。我过去对于“流水线”和“分支预测”这些概念总觉得难以捉摸，但书中用类比的方式，将它们解释得淋漓尽致，让我一下子就明白了其中的工作原理和设计初衷。而且，这本书的结构安排也非常合理，每一章都建立在前一章的基础上，层层递进，让我能够循序渐进地掌握知识。我特别喜欢作者在每一章的结尾，都设置了“思考题”和“进一步阅读”的建议，这极大地激发了我主动思考和探索的动力。它不只是在传递知识，更是在培养我的学习能力和解决问题的能力。这本书就像一位博学的智者，不仅教会了我知识，更启迪了我对未知世界的探索欲望，让我期待着在数字电路设计的道路上，继续前行。

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我一直觉得，理论知识如果不能与实践相结合，就如同空中楼阁。这本书在这方面做得尤为出色。它不仅仅罗列了各种设计原理，更重要的是，它提供了大量的实际操作指导和案例分析。我尝试跟着书中的例子，用一些常用的EDA工具进行仿真和验证，感觉非常有成就感。书中对各种设计约束的讲解，以及如何通过优化约束来提升性能，让我切实感受到理论知识在实际项目中的应用价值。我尤其喜欢作者在讲解组合逻辑和时序逻辑时，所给出的具体代码示例，这些示例简洁明了，易于理解，并且可以直接用于实践。通过这些例子，我不仅学会了如何编写符合规范的HDL代码，还掌握了如何分析和调试代码中的常见错误。这本书就像一位经验丰富的导师，不仅传授我“道”，更教我“术”，让我能够将所学知识转化为实际的工程能力。对于那些希望将理论知识快速转化为实践技能的读者来说，这本书绝对是不二之选。

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老实说，在我翻开这本书之前，我对“数字电路设计”这个词的理解还停留在高中物理课上学过的那些简单开关和电阻。这本书彻底颠覆了我的认知。它以一种非常宏观的视角，带我认识了现代数字电路设计的全貌。作者没有局限于单一的技术点，而是将整个设计流程、常用的工具以及背后的设计哲学都清晰地呈现在我面前。从需求分析到逻辑综合，再到时序约束和验证，每一个环节都解释得非常透彻。尤其是关于FPGA和ASIC设计方法的介绍，让我对当前主流的集成电路设计技术有了初步的了解。我特别欣赏作者在讲解过程中，穿插的那些关于行业发展趋势的思考，比如对低功耗设计、高性能计算等前沿问题的探讨。这让我意识到，数字电路设计不仅仅是技术的实现，更蕴含着对未来电子产品形态的规划。书中的图示也十分精美，将复杂的芯片架构和设计流程可视化，帮助我更好地理解抽象的概念。虽然有些章节涉及到的专业名词我还需要查阅资料，但这恰恰说明了这本书内容的深度和广度，它在给我带来新知的同时，也留下了进一步探索的空间。

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