Low Power And Low Voltage Circuit Design With the FGMOS Transistor pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Inspec/Iee

作者:Rodriguez-Villegas, Esther, Dr.

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:

价格:109

装帧:HRD

isbn号码:9780863416170

丛书系列:

图书标签:

• 低功耗设计
• 低电压电路
• FGMOS
• CMOS电路
• 模拟电路
• 数字电路
• 集成电路设计
• VLSI
• 电路设计
• 半导体器件

射频集成电路设计原理与实践 本书全面深入地探讨了现代射频（RF）集成电路设计的核心原理、关键技术和实际应用。 面对日益增长的无线通信需求，对高效率、高性能和低功耗RF前端的需求变得尤为迫切。本书旨在为电子工程、微电子学和通信工程领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一本权威性的参考资料，同时也是RFIC设计工程师提升专业技能的宝贵资源。 本书的结构设计旨在实现理论的严谨性与工程实践的紧密结合。我们从最基本的电磁波传播和传输线理论入手，逐步过渡到复杂的有源和无源器件模型，最终构建出完整的系统级设计流程。 --- 第一部分：RF电路基础与器件建模 本部分为后续高级设计奠定坚实的理论基础。我们首先回顾了微波工程的基本概念，包括史密斯圆图的应用、S参数的测量与分析，以及阻抗匹配网络的设计准则。我们强调了在RF频率下，导线和封装引线的寄生效应如何显著影响电路性能，并详细介绍了如何使用集总参数和分布式参数模型对这些效应进行精确建模。 有源器件模型： 深入分析了用于RF前端的核心有源器件，特别是硅基双极性晶体管（HBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。我们不仅仅停留在直流特性分析，而是侧重于高频下的动态模型，包括跨导、等效噪声系数、以及高频性能指标如 $f_T$ 和 $f_{ ext{max}}$ 的提取与优化。对于CMOS工艺，本书详细探讨了体效应、陷波效应（Pinch-off）以及不同工作状态下的非线性失真对信号完整性的影响。 无源器件建模： 电感器（Spiral Inductors）和变压器（Transformers）是RFIC设计的关键组成部分。本书详细阐述了电感器的$Q$因子（品质因数）与衬底损耗、金属电阻以及耦合系数之间的复杂关系。对于片上电容器，我们对比了MOS电容、MIM（金属-绝缘体-金属）电容以及变容二极管的优缺点，并讨论了在压控振荡器（VCO）设计中如何利用变容二极管实现宽范围调谐。 --- 第二部分：关键RF电路模块设计 本部分聚焦于构建现代无线收发机所需的核心功能模块，从噪声、线性度和增益的角度全面剖析了每个模块的设计挑战与优化策略。 低噪声放大器（LNA）设计： LNA是接收机链中的第一级，其性能直接决定了整个系统的噪声系数（NF）和灵敏度。本书详细讲解了噪声匹配与最大增益匹配之间的权衡。我们对比了共源极（Common Source）、共基极（Common Base）和共栅（Cascode）等LNA拓扑结构，并提供了基于噪声圆图和线性度指标（如$P1 ext{dB}$和$IIP3$）的优化设计流程。特别地，针对宽带应用，我们探讨了集总元件LNA和分布式元件LNA的设计差异。 混频器设计： 混频器是实现频率转换的关键。本书深入分析了混频器的三个主要拓扑：乘法器型（Gilbert Cell）、开关型（Switching Mixer）和倍频器型。重点讨论了由本振（LO）泄漏、基带泄漏和镜像抑制带来的挑战。对于Gilbert Cell混频器，我们详细分析了晶体管的尺寸、偏置电流对转换增益、噪声系数以及线性度的影响，并介绍了如何通过结构优化来提升镜像抑制比（IMR）。 功率放大器（PA）设计： PA是发射机链中功耗最大的部分，其效率直接关系到电池寿命和散热问题。本书全面覆盖了三种主要的PA设计模式：饱和模式（高效率）、线性模式（低失真）以及介于两者之间的设计。我们深入研究了AB类、C类和D类PA的设计，并详细解释了包络跟踪（Envelope Tracking, ET）和包络供电（Envelope Following, EF）等高效率供电技术在现代多载波调制系统（如4G/5G）中的应用。 振荡器与频率合成： 准确的本地振荡（LO）信号对于通信至关重要。本书对LC振荡器（Colpitts、Clapp）和环形振荡器进行了深入的比较。核心内容聚焦于相噪（Phase Noise）的抑制。我们介绍了Barkhausen准则在振荡器设计中的应用，并详细阐述了如何通过优化Q值、提高Q点处的跨导以及采用先进的晶体管模型来最小化噪声对信号稳定性的影响。此外，本书也覆盖了锁相环（PLL）的基本架构，包括电荷泵、鉴相器（PD）和环路滤波器（LPF）的设计，以实现所需的抖动和锁定时间性能。 --- 第三部分：系统集成与先进技术 本部分将视角从单个模块提升到系统层面，探讨了集成电路在实际收发机架构中的实现挑战和前沿技术。 系统级噪声与线性度预算： 成功的设计依赖于精确的系统级预算。本书提供了一套系统化的方法来分配噪声系数和非线性指标给各个模块。我们通过实例演示了如何平衡LNA的噪声和PA的线性度需求，以满足整体系统规范（如EVM）。 匹配网络与寄生参数提取： 阻抗匹配不仅仅是电阻、电感和电容的简单连接。本书强调了寄生电容和电感对匹配网络性能的破坏性影响。我们详细介绍了在RFIC设计流程中，如何利用电磁（EM）仿真工具（如Momentum或HFSS）对片上无源元件和互连线进行精确的寄生参数提取，并将其反馈到电路级仿真中，以实现“一次成功”的设计。 工艺变化与版图实现： 讨论了半导体工艺的波动性对RF性能的影响，特别是$f_{ ext{max}}$的漂移和电感$Q$值的变化。本书强调了版图（Layout）在RFIC设计中的决定性作用。内容涵盖了匹配布局技术（如使用虚拟器件和交错连接）、电磁耦合的最小化、衬底噪声隔离技术（如深度N阱结构），以及如何通过对称性设计来提高混频器和振荡器的性能。 集成滤波器技术： 随着频谱资源日益拥挤，片上滤波器的性能要求极高。本书介绍了基于螺旋电感和变容二极管的集成可调滤波器，以及利用硅基技术实现的高性能薄膜铌酸锂（LTCC）或SAW/BAW器件的系统集成挑战。 --- 总结： 本书通过严谨的理论推导、详尽的工程案例和对现代半导体工艺的深刻理解，为读者构建了一个完整的RFIC设计知识体系。其目标是培养读者不仅能“设计”电路，更能“理解”电路在高频、高噪声和非线性环境中行为的能力，从而在下一代无线通信（如Wi-Fi 6/7, 5G/6G Sub-6GHz 和毫米波频段）的设计中占据先机。

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