CMOS Analog Circuit Design

CMOS Analog Circuit Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Oxford University Press, USA
作者:Phillip E. Allen
出品人:
页数:784
译者:
出版时间:2002-01-15
价格:USD 127.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780195116441
丛书系列:
图书标签:
  • IC
  • 微电子
  • 模拟电路
  • Analog
  • 集成电路
  • 英文原版
  • 模电圣经
  • cmos
  • CMOS
  • 模拟电路
  • 电路设计
  • 模拟集成电路
  • CMOS设计
  • 射频电路
  • 低功耗设计
  • 滤波器
  • 放大器
  • 数据转换器
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具体描述

After years of anticipation, respected authors Phil Allen and Doug Holberg bring you the second edition of their popular textbook, CMOS Analog Circuit Design. From the forefront of CMOS technology, Phil and Doug have combined their expertise as engineers and academics to present a cutting-edge

and effective overview of the principles and techniques for designing circuits. Their two main goals are:

DT to mix the academic and practical viewpoints in a treatment that is neither superficial nor overly detailed and

DT to teach analog integrated circuit design with a hierarchically organized approach.

Most of the techniques and principles presented in the second edition have been taught over the last ten years to industry members. Their needs and questions have greatly shaped the revision process, making this new edition a valuable resource for practicing engineers.

The trademark approach of Phil and Doug's textbook is its design recipes, which take readers step-by-step through the creation of real circuits, explaining complex design problems. The book provides detailed coverage of often-neglected areas and deliberately leaves out bipolar analog circuits, since

CMOS is the dominant technology for analog integrated circuit design. Appropriate for advanced undergraduates and graduate students with background knowledge in basic electronics including biasing, modeling, circuit analysis, and frequency response, CMOS Analog Circuit Design, Second Edition,

presents a complete picture of design (including modeling, simulation, and testing) and enables readers to design an analog circuit that can be implemented by CMOS technology.

Features

DT Orients the experience of the expert within the perspective of design methodology

DT Identifies common mistakes made by beginning designers

DT Provides problems with each chapter that reinforce and develop student understanding

DT Contains numerous problems that can be used as homework, quiz, or exam problems

DT Includes a new section on switched-capacitor circuits

DT Includes helpful appendices that provide simulation techniques and the following supplemental material:

A brief review of circuit analysis for CMOS analog design

A calculator program for analyzing CMOS circuits

A summary of time-frequency domain relationships for second-order systems

深入理解现代模拟集成电路设计 作者:[此处应有作者名,原书作者名已省略] 出版社:[此处应有出版社名,假设为一家专注于工程技术出版的知名出版社] 书籍简介: 本书旨在为电子工程、微电子学及相关领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一个全面、深入且实用的模拟集成电路设计指南。它摒弃了对特定CMOS工艺节点的过度依赖,转而聚焦于那些贯穿所有半导体技术代际的核心设计原理、理论基础以及对系统性能影响深远的建模技巧。 不同于某些侧重于具体工艺参数手册的著作,本书将模拟电路设计视为一门结合了物理学洞察、系统级思维和精密数学分析的艺术。我们相信,真正的设计能力来源于对晶体管级行为的深刻理解,以及如何将这些基本单元高效地集成到复杂的系统级架构中。 第一部分:基础与器件物理的再审视 本部分将奠定坚实的理论基础,但着重点不在于简单地复述教科书中的内容,而是将器件模型置于实际电路性能限制的背景下进行审视。 第1章:晶体管的本质与非理想性 亚阈值传导与次临界工作: 深入探讨了晶体管在低电压、低功耗设计中的关键物理限制。详细分析了亚阈值区域的非线性行为及其对输入阻抗和噪声的影响。 短沟道效应的系统影响: 不仅讨论了DIBL和沟道长度调制,更重要的是分析了这些效应如何导致跨导($g_m$)与驱动电流($I_D$)之间的关系偏离理想模型,从而影响增益和线性度。 寄生参数的精确建模: 重点区分了对低频性能影响显著的寄生电容(如栅极-漏极米勒电容)与对高频响应(如$f_T, f_{eta}$)产生决定性影响的寄生电阻和电容。本书提供了如何利用精确的Spice模型参数反推物理效应的方法论。 第2章:噪声分析与抑制策略 本章是本书的核心,它将噪声视为一个必须被量化并最小化的系统指标。 噪声源的拓扑分解: 将热噪声、闪烁噪声($1/f$噪声)与散粒噪声进行分类,并针对每种噪声源在不同工作点下的主导地位进行严格的数学推导。 噪声系数(NF)的优化: 详细阐述了如何通过调整晶体管的尺寸和偏置电流来最小化系统的噪声系数,特别是针对跨导和输入阻抗之间的权衡。 采样与系统级噪声: 讨论了当模拟电路与数字电路或开关组件(如ADC/DAC的开关)交互时,噪声的耦合机制,包括电荷注入和毛刺效应(glitch effect)的抑制。 第二部分:核心单元电路的深度剖析 这一部分专注于构建高性能模拟模块时所面临的工程挑战,强调性能、功耗和面积(PPA)之间的多维优化。 第3章:高精度与高线性度放大器设计 跨导-电容($g_m-C$)结构分析: 提供了超越传统两级运放结构的更通用的设计框架,重点分析了折叠共源共栅(Folded Cascode)和Miller补偿结构的增益裕度和相位裕度的精确计算。 失配与工艺敏感性: 深入探讨了晶体管尺寸失配、阈值电压失配如何直接转化为输入失调电压(Offset Voltage)。提供了版图(Layout)技术层面上对失配的缓解方案,例如共质心(Common Centroid)和匹配器件的构建。 线性度指标的量化: 详细分析了第二阶和第三阶谐波失真(HD2, HD3)的来源,以及如何利用差分结构和输入线性化技术(如源极跟随器补偿)来控制二阶和三阶截点(Input/Output IP2/IP3)。 第4章:电流镜与偏置电路的艺术 电流镜不仅仅是电流的复制器,更是模拟电路的“基石”。 失配对电流源精度的影响: 分析了电流源的输出阻抗如何受到沟道长度和晶体管参数变化的影响,并探讨了高输出阻抗电流源(如使用级联结构)的噪声和速度折衷。 动态偏置技术: 介绍了如何设计能够适应电源电压或温度变化的自适应偏置电路,确保电路在整个工作范围内的性能稳定。 匹配与共模抑制: 详细讨论了差分对(Differential Pair)的共模抑制比(CMRR)受晶体管匹配的影响,以及如何通过精确的匹配技术来最大化CMRR。 第三部分:系统级集成与高速性能 本部分将视角提升到系统层面,关注如何将基础模块集成到高速、高精度系统中。 第5章:反馈网络的频率补偿与稳定性 非理想运算放大器的补偿: 传统补偿方法(如米勒补偿)在带宽拓展受限时失效。本章引入了右半平面零点(RHP Zeros)的产生机制,并详细阐述了如何通过引入非补偿零点(Nulling Resistors)或前馈技术来消除这些零点,从而实现更高带宽和更好瞬态响应。 瞬态响应与建立时间: 建立了与单位增益带宽(GBW)、负载电容和输出摆幅相关的精确瞬态建立时间模型,指导工程师在设计环路时预估最终的稳定时间。 第6章:数据转换器(ADC/DAC)的关键瓶颈 虽然本书不是专门针对ADC/DAC的书籍,但它深入剖析了影响其核心性能的模拟电路因素。 采样保持(Sample-and-Hold)电路: 分析了开关的非线性、开关导通电阻($R_{ON}$)的计时变化以及时钟馈通(Clock Feedthrough)如何限制ADC的有效位数(ENOB)。 DAC的匹配误差: 重点讨论了电阻或电容阵列的失配如何直接转化为静态(INL/DNL)和动态(SFDR)指标的下降,并提供了修补(Trimming)技术的原理分析。 总结与设计哲学 全书贯穿的核心理念是:“设计始于规格,成于约束,终于版图。” 本书强调了从系统规格(噪声水平、线性度要求)出发,反推所需晶体管跨导、偏置电流和面积分配的自上而下的设计流程。我们鼓励读者将模拟设计视为一个迭代优化的问题,而非简单地代入公式求解。通过本书提供的深入洞察和实用的建模工具,读者将能够自信地驾驭下一代模拟集成电路的设计挑战,无论其所面对的工艺节点如何演进。

作者简介

目录信息

读后感

评分

这本书和拉扎维的各有千秋,个人觉得Allen的书系统性不如拉扎维那本,但是这本书范围广,涉及的内容浅显易懂并且殷实。建议,两本书同时对比着看~  

评分

原来一直看拉扎维的书,不过拉扎维的书太直观,它只告诉你是什么而又不解释清楚为什么,很不适合像我这样的新手。 这本书就不同了,由浅入深,一步步地推导,是菜鸟入门级教材

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这本书和拉扎维的各有千秋,个人觉得Allen的书系统性不如拉扎维那本,但是这本书范围广,涉及的内容浅显易懂并且殷实。建议,两本书同时对比着看~  

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原来一直看拉扎维的书,不过拉扎维的书太直观,它只告诉你是什么而又不解释清楚为什么,很不适合像我这样的新手。 这本书就不同了,由浅入深,一步步地推导,是菜鸟入门级教材

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原来一直看拉扎维的书,不过拉扎维的书太直观,它只告诉你是什么而又不解释清楚为什么,很不适合像我这样的新手。 这本书就不同了,由浅入深,一步步地推导,是菜鸟入门级教材

用户评价

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这本书的知识密度非常高,每一个章节都蕴含着丰富的信息,但同时又组织得非常有条理,让学习过程变得更加顺畅。我一直对集成电路的可靠性设计感到好奇,尤其是在严苛的工作环境下,模拟电路的性能会受到哪些因素的影响,以及如何保证其长期稳定运行。这本书中有专门的章节讨论了可靠性方面的问题,包括器件的老化效应(如BTI、Hot-Carrier Injection)、ESD(静电放电)保护设计、以及如何进行可靠性测试。作者详细分析了这些问题产生的原因,并给出了相应的解决方案。例如,在ESD保护设计方面,他介绍了各种保护器件的原理和应用,以及如何优化电路和版图来提高ESD防护能力。他还讨论了在高温、高湿等环境下,电路性能可能会发生的变化,以及如何通过设计来提高电路的抗干扰能力。这部分内容对于我了解模拟IC设计的生命周期和潜在风险非常有帮助。它让我认识到,一个成功的模拟IC产品,不仅要在性能上满足要求,还要在可靠性方面经受住考验。

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如果说之前的章节是在打好基础,那么这本书的后期内容则让我看到了模拟电路设计的“高阶玩法”。我对电源管理电路,特别是低压差线性稳压器(LDO)和开关电源(SMPS)的设计一直很感兴趣,因为它们在几乎所有的电子系统中都扮演着至关重要的角色。这本书在这方面的内容非常扎实,从LDO的基本结构、性能指标(如纹波抑制比、瞬态响应、负载调整率、电源调整率)到各种改进型LDO的设计,都进行了深入的讲解。作者不仅分析了LDO的稳定性问题,还提供了有效的补偿方法。对于开关电源,我一直觉得它们的设计非常复杂,尤其是涉及到控制环路的设计。但这本书通过清晰的讲解,让我能够理解开关电源的工作原理,以及如何设计合适的控制器来保证其稳定性和快速响应。书中对不同拓扑(如Buck、Boost、Buck-Boost)的分析,以及它们的瞬态响应和稳定性分析,都非常有价值。此外,作者还讨论了电源管理电路中的一些重要问题,比如功耗优化、噪声抑制、以及与RF电路的共存问题。我尤其赞赏书中关于低功耗设计技巧的讲解,这对于便携式电子设备的设计至关重要。通过这本书,我不再仅仅满足于知道这些电路的基本功能,而是能够理解它们的设计精髓,并能够根据实际需求进行优化和改进。

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这本书简直是我在模拟电路设计领域遇到的“救命稻草”。一直以来,我都觉得模拟电路设计就像一门玄学,理论一大堆,但实际操作起来却常常捉襟见肘,遇到的问题层出不穷。市面上有很多教材,要么过于理论化,要么过于浅显,很难找到一本能够真正 bridging theory and practice 的。当我拿到这本《CMOS Analog Circuit Design》时,我感觉就像找到了一位经验丰富的老前辈,他不仅精通理论,更知道如何将这些理论落地,解决实际问题。从一开始,作者就非常清晰地阐述了CMOS工艺的特性对模拟电路设计的影响,这对于我这种刚接触CMOS模拟设计的人来说至关重要。书中对基本单元电路,比如差分放大器、电流镜、多级放大器等,进行了非常深入的剖析,不仅仅是给出公式,更是详细讲解了这些单元的设计思路、权衡取舍,以及在实际电路中可能遇到的各种非理想效应,例如噪声、失配、工艺偏差等等。作者用非常生动的方式解释了这些复杂概念,让我不再感到畏惧,而是充满了探索的兴趣。尤其是对噪声分析和低功耗设计部分的讲解,让我豁然开朗,找到了很多困扰我已久的设计难题的答案。书中的图示和例子也非常丰富,每个概念都配有清晰的图例,并且很多例子都紧密结合实际应用,比如运算放大器在滤波器、数据转换器中的应用,以及低功耗射频前端的设计思路,都让我受益匪浅。读完这本书,我感觉自己对CMOS模拟电路设计的理解上升了一个新的台阶,不再是零散的知识点堆砌,而是形成了一个完整的体系。

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这本书是我在模拟电路学习道路上的一座灯塔,它照亮了我前行的方向,也给予了我克服困难的力量。我一直对数据转换器(ADC和DAC)的设计充满兴趣,但总觉得这方面的内容非常抽象和难以理解。这本书在这方面的内容无疑是我的福音。作者从最基础的采样和量化原理开始,逐步深入到各种ADC和DAC的架构,如逐次逼近型、sigma-delta型、流水线型等等。他详细地分析了每种架构的优缺点,以及它们在精度、速度、功耗、成本等方面的权衡。对于ADC中的关键指标,如INL(积分非线性)、DNL(微分非线性)、SFDR(无杂散动态范围)、SNR(信噪比)等,作者都进行了非常清晰的解释,并给出了相应的分析方法和设计技巧。我特别喜欢书中关于DAC的模拟信号重建部分,作者讲解了不同类型的滤波器在提高输出信号质量方面的作用。此外,书中还涉及了数字校准和补偿技术,这对于提高数据转换器的性能至关重要,也让我看到了模拟电路和数字电路结合的魅力。读完这部分内容,我感觉自己对数据转换器的设计不再感到束手无策,而是有了明确的设计思路和方法。书中提供的设计实例也极具参考价值,它们将理论知识转化为实际可行的设计方案,让我能够更好地将所学应用到实践中。

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这本书在分析和解决模拟电路设计中的挑战方面,展现了极其深刻的洞察力。我对版图设计对于模拟电路性能的影响一直深感困扰,很多时候即使电路设计本身是合理的,但由于版图没有处理好,最终的性能也大打折扣。这本书中有专门的章节详细阐述了版图设计在模拟IC设计中的重要性,以及如何在版图设计中考虑各种效应,例如匹配、寄生电容、寄生电阻、衬底耦合等等。作者通过大量的实例,展示了如何通过精巧的版图设计来改善电路的性能,特别是在对匹配要求非常高的电路,比如差分放大器、电流镜等。他讲解了各种版图技术,如“common-centroid”技术,以及如何通过“dummy”器件来提高器件的匹配度。此外,书中还对衬底噪声的传播和抑制进行了深入的分析,并给出了相应的版图设计建议。这对于RF模拟电路设计来说是尤为重要的。我以前总是觉得版图设计是一件很枯燥的事情,但读完这本书后,我才真正体会到版图设计在模拟IC设计中的艺术性和重要性。它让我明白,一个优秀的模拟IC设计师,不仅要有扎实的理论功底,还要有精湛的版图设计技巧。这本书为我在这方面提供了一个非常好的学习平台。

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这本书的逻辑清晰,结构严谨,让我能够系统地学习CMOS模拟电路设计的各个方面。我一直对各种测试和验证方法在模拟IC设计中的作用感到好奇,因为理论设计和实际制造之间总会存在一些差距。这本书中有专门的章节讲解了模拟IC的设计流程和验证方法。从前端设计到后端版图,再到最终的测试和封装,作者都进行了详细的说明。特别是对模拟IP(Intellectual Property)的验证,以及如何进行预版图(pre-layout)和后版图(post-layout)的仿真,都给出了非常实用的指导。作者还讲解了如何使用各种仿真工具,如SPICE,以及如何根据不同的仿真需求设置仿真参数。书中还涉及了蒙特卡洛仿真和角模型(corner model)仿真,这些都是在实际IC设计中必不可少的验证手段。我以前总是觉得这些验证工作很繁琐,但通过这本书的学习,我才理解了它们对于保证产品质量的重要性。它让我明白,一个成功的模拟IC设计,不仅仅在于电路本身的优劣,更在于严谨的验证流程和对各种潜在问题的预测和规避。这本书让我对整个IC设计流程有了更全面的认识。

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这本书的语言风格非常吸引人,它没有枯燥的学术论文那种生硬的表达,而是充满了作者的思考和经验,读起来让人感觉是在和一位经验丰富的工程师交流。我一直对模拟电路设计的“艺术性”和“创造性”感到着迷,而这本书正是展现了这一点。作者在讲解某些复杂电路时,总是能够提出一些非常巧妙的设计思路,以及在理论和实际之间找到最佳的平衡点。他不仅仅是提供解决方案,更是引导读者去思考问题,去寻找最优的设计方法。书中关于“trade-offs”的讨论,比如速度与功耗、增益与带宽、线性度与噪声等等,都让我受益匪浅。作者鼓励读者在设计中要有批判性思维,要敢于挑战传统,并根据实际需求进行创新。我尤其喜欢书中一些关于“设计哲学”的讨论,它让我明白,模拟电路设计不仅仅是数学和物理公式的应用,更是一种对问题本质的深刻理解和对解决方案的不断探索。这本书给我带来的不仅仅是知识,更是一种对模拟电路设计的热情和信心,让我愿意投入更多的时间和精力去钻研。

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在我看来,这本书的魅力在于它对CMOS模拟电路设计中“为什么”和“怎么做”这两个核心问题的深入探讨。很多时候,我们在学习模拟电路时,会记住一些电路结构和设计公式,但却不理解其背后的原理和选择。这本书恰恰弥补了这一点。作者非常擅长从根本上剖析问题,比如在讲解电流镜时,他不仅介绍了各种电流镜的结构和优缺点,更深入分析了它们在精度、带宽、功耗等方面的权衡,以及如何根据不同的应用场景进行选择。这种“知其然,更知其所以然”的学习方式,让我对模拟电路的理解更加深刻,也更有信心去设计自己的电路。书中对于各种失配效应的处理方法,更是让我印象深刻。在CMOS工艺下,器件的失配是不可避免的,而这些失配往往会导致电路性能的严重下降。作者详细介绍了各种失配的来源,以及在版图设计、电路结构选择、补偿技术等方面的解决方案,这对于实际的IC设计来说是极其宝贵的经验。此外,书中对反馈和稳定性分析的讲解也非常透彻,特别是对于多级放大器的频率响应和稳定性分析,作者给出了非常系统的方法和步骤,让我能够自信地设计出具有良好稳定性的放大器。我特别喜欢书中的一些“技巧”和“窍门”,这些都不是教材里常见的,而是作者在长期实践中总结出来的宝贵经验,比如如何有效地进行补偿,如何优化版图以减小寄生效应,如何进行低功耗设计等。这些内容极大地提升了我解决实际问题的能力。

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这本《CMOS Analog Circuit Design》给我的感觉是,它不仅仅是一本教材,更像是一本“武林秘籍”,里面蕴含着无数实战经验和设计智慧。我一直对高频模拟电路设计感到好奇,特别是射频前端的设计,但一直缺乏一个清晰的入门指引。这本书在这方面的内容令我惊艳。从LNA(低噪声放大器)的设计,到混频器、振荡器,再到滤波器,作者都进行了非常系统和深入的讲解。他不仅详细介绍了各种电路拓扑的原理和设计,还非常注重在实际应用中的性能指标,比如增益、噪声系数、线性度、功耗、隔离度等等。特别是对噪声系数的分析,作者给出了非常直观的理解方式,让我不再被一堆公式弄得头晕眼花。书中对于输入匹配和输出匹配的讲解也十分到位,这对于高频电路设计至关重要。作者还介绍了多种常见的匹配网络设计方法,并给出了具体的例子。此外,对振荡器的讲解,尤其是LC振荡器和晶体振荡器,让我对频率稳定性和相位噪声有了更深刻的认识。书中对功耗与性能之间的权衡也进行了细致的分析,这在高频低功耗设计中是关键的考量因素。我尤其赞赏作者在讲解某些复杂电路时,能够循序渐进,从最基本的概念入手,逐步构建出完整的电路模型,并进行性能分析。这种教学方式让我能够真正理解电路的工作原理,而不仅仅是记住公式。

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这本书的价值在于它能够帮助读者建立起一种“问题导向”的设计思维模式。我之前在学习过程中,总是习惯于先掌握理论知识,然后再去找对应的应用场景。但这本书恰恰相反,它更多地是从实际应用场景出发,去引出相关的理论知识和设计方法。比如,在讲解低噪声放大器时,它首先会介绍在射频接收前端中,低噪声放大器的重要性以及它对整体接收机性能的影响,然后才会深入到低噪声放大器的各种拓扑和设计细节。这种“应用驱动”的学习方式,让我能够更清楚地认识到每一种电路结构和设计方法的实际意义,也更容易将所学的知识与实际问题联系起来。这本书让我明白,模拟电路设计不仅仅是技术的堆砌,更是一种解决实际问题的艺术。它教会了我如何去分析一个系统级的问题,然后分解成可管理的小模块,并为每个模块找到最优的设计方案。这种思维方式对于我今后的学习和工作都将产生深远的影响。

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又是圣经。。。英文的通俗易懂,应该买的

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