Phase-Locked Loops Engineering Handbook for Integrated Circuits pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House

作者:Goldman, Stanley

出品人:

页数:586

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 190.97

装帧:HRD

isbn号码:9781596931541

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射频集成电路设计中的关键技术与前沿探索 图书名称： 射频集成电路设计中的关键技术与前沿探索 图书简介： 本书系统深入地探讨了现代射频集成电路（RFIC）设计领域中至关重要且不断演进的关键技术和前沿研究方向。全书内容围绕如何实现高性能、低功耗、高集成度的射频前端模块展开，旨在为射频电路工程师、系统架构师以及相关领域的研究人员提供一套全面且实用的技术指南和理论基础。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础的射频电路理论到尖端的系统级集成技术。我们聚焦于当前无线通信标准（如5G NR、Wi-Fi 6/7）对电路性能提出的严苛要求，并深入分析了应对这些挑战所需的电路拓扑、器件选择和版图优化策略。 第一部分：射频电路基础与器件模型 本部分首先回顾了射频电路设计的基础理论，包括史密斯圆图的应用、噪声分析、线性度评估（P1dB, IIP3）以及匹配网络的设计原理。随后，本书详尽阐述了应用于现代CMOS和SiGe BiCMOS工艺中的关键有源和无源器件模型。重点分析了高频下晶体管（如MOSFET、HBT）的寄生效应、噪声源以及其在不同工作状态下的非线性表现。特别地，我们对新型器件，例如采用FinFET结构的射频晶体管在高频性能上的优势与挑战进行了细致的讨论。此外，电感、电容和传输线等无源元件在片上实现时面临的Q值限制、容差和温度漂移问题，也得到了深入的剖析，并提供了提高其性能的实用技巧。 第二部分：关键射频模块的深度解析 这是本书的核心部分，详细介绍了构成现代无线收发机的主要模块的设计、优化和实现方法。 低噪声放大器 (LNA)： 我们不仅分析了经典的共源、共栅、和反馈式LNA拓扑，更侧重于如何权衡噪声系数（NF）、增益、线性度与功耗。针对宽带应用和多频段共存的需求，本书提出了基于有源/无源电感反馈网络的宽带LNA设计方法，并探讨了先进的去嵌入技术在噪声匹配优化中的应用。 混频器 (Mixer)： 混频器是实现频率转换的关键。本书深入研究了基于开关导抗（Switching-pair）的乘法器原理，对比分析了单平衡、双平衡以及Gilbert Cell混频器的优缺点。针对高线性度和低噪声的冲突，我们提出了动态偏置技术和源极/漏极补偿技术，以提高混频器的输入三阶截点（IIP3）。频率与相位噪声的耦合分析，也被纳入了对混频器性能评估的范畴。 功率放大器 (PA)： 现代通信系统对功率放大器提出了极高的效率和线性度的双重要求。本书全面涵盖了A类、AB类、C类放大器的基本原理，重点阐述了解决非线性失真的关键技术——数字预失真（DPD）和基于效率优化的架构。我们详细介绍了包络跟踪（ET）和基于脉冲的PA设计（如Class D/E/F），展示了如何利用这些技术在保持良好线性度的前提下，实现极高的功率附加效率（PAE）。此外，针对GaN和GaAs等宽禁带半导体技术在更高频段PA设计中的应用前景，也进行了展望。 第三部分：频率综合与时钟生成 频率综合器是确保系统稳定性和精确性的基石。本书对锁相环（PLL）、延迟锁定环（DLL）以及先进的频率合成技术进行了详尽的论述。 锁相环 (PLL) 设计： 我们首先从环路滤波器（Loop Filter）的设计入手，详细讲解了如何根据系统相位噪声指标和环路带宽要求来确定其结构和元件值。接着，本书深入剖析了压控振荡器（VCO）的结构，包括LC振荡器和环形振荡器，以及影响其相噪的关键因素（如晶体管的闪烁噪声、Q值等）。针对现代超低相位噪声和高分辨率需求，本书引入了先进的电荷泵（Charge Pump）设计优化、电流源的低噪声驱动技术，以及如何利用VCO调谐曲线的非线性特性来优化环路动态性能。此外，零积分（Zero-IF）架构对频率源稳定性的极端要求，也通过分析抖动（Jitter）的累积效应得到了充分阐释。 第四部分：系统集成与先进工艺挑战 随着集成度的提高，系统级的相互影响变得不可忽视。本部分关注于如何将各个模块高效地集成在一个芯片上，并应对先进半导体工艺带来的挑战。 集成与隔离： 探讨了如何设计有效的隔离结构，以最小化不同模块（如高功率PA与高灵敏度LNA）之间的泄漏和串扰。这包括地平面设计、衬底噪声抑制技术以及片上无源元件的耦合分析。 ADC/DAC与基带接口： 随着技术发展，模数/数模转换器的性能直接决定了射频链路的动态范围。本书分析了高性能Delta-Sigma ($DeltaSigma$) 和流水线（Pipeline）ADC/DAC在高速率、高分辨率射频数据转换中的应用，并探讨了它们与射频前端的匹配问题。 版图与电磁（EM）效应： 在先进节点工艺中，电磁效应占据主导地位。本书强调了版图设计在RFIC成功中的决定性作用，涵盖了电磁耦合的仿真分析、互连线的电感/电容提取、电感器的优化Q值版图实现，以及RFIC与高速数字电路共存时的电源完整性（Power Integrity）管理。 第五部分：新兴技术与未来趋势 本书以对未来射频技术趋势的展望收尾。这包括毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率下的电路设计挑战，例如器件迁移率的限制、传输线损耗的剧增，以及新兴的集成技术如扇出型晶圆级封装（FoWLP）和系统级封装（SiP）对RFIC设计流程的影响。同时，也将探讨基于新型材料（如III-V族、石墨烯）的射频器件在下一代通信中的潜力。 本书的特点在于其深度与广度兼备，不仅提供了严格的理论推导，更融入了大量实际的设计案例和经验总结，是射频集成电路设计领域不可多得的参考资料。

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坦白讲，当我第一次翻阅这本书时，就被其严谨的结构和详实的论述所吸引。它不仅仅是一本技术参考书，更像是一部关于锁相环（PLL）集成电路设计的百科全书。书中对PLL核心组件的分析，如鉴相器（Phase Detector）、电荷泵（Charge Pump）、低通滤波器（Loop Filter）以及电压控制振荡器（VCO）的剖析，都达到了非常深入的程度。作者没有停留在对这些模块的简单介绍，而是详细探讨了它们的各种技术细节，包括非理想效应、寄生参数的影响，以及如何通过电路结构和器件选择来优化其性能。我尤其赞赏书中关于鉴相器类型选择的讨论，它不仅列举了电荷泵鉴相器（CP-PD）和采样鉴相器（SP-PD）的优缺点，还深入分析了它们在不同应用场景下的适用性，以及可能遇到的孔隙效应（In-Band Spurs）等问题。此外，书中对低通滤波器设计的讲解也极为细致，它不仅介绍了基本的滤波器拓扑，还深入分析了滤波器参数（如极点、零点）对PLL环路稳定性和瞬态响应的影响，并给出了如何根据具体要求进行优化的指导。这本书在处理PLL的整体稳定性问题上，也提供了非常清晰的分析框架，包括对伯德图（Bode Plot）的解读和环路带宽的优化，这对于确保PLL在各种工作条件下都能稳定工作至关重要。

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这本《Phase-Locked Loops Engineering Handbook for Integrated Circuits》的出现，无疑是为广大射频和模拟IC设计工程师注入了一针强心剂。在我看来，它最大的价值在于其高度的工程导向性。书中的内容绝非空中楼阁，而是建立在扎实的理论基础之上，并通过大量的工程实践案例进行支撑。作者在讲解PLL的各项性能指标时，不仅仅给出了数学公式，更重要的是解释了这些指标在实际电路设计中如何影响性能，以及如何通过电路拓扑和参数选择来优化它们。例如，在讨论相位噪声时，书中详细分析了各种噪声源（如 kT/q 噪声、闪烁噪声、晶体管的低频噪声等）在PLL环路中的传递和累积效应，并提出了切实可行的抑制方法。这对于设计低相位噪声的PLL，如用于无线通信基站、雷达系统等高精度应用至关重要。我对书中关于电压控制振荡器（VCO）设计的部分印象尤为深刻，它不仅仅介绍了不同类型的VCO（如 LC VCO, Ring VCO），更深入探讨了其增益、调谐范围、相位噪声以及对电源抑制比（PSRR）的影响，并给出了如何通过版图设计来减小衬底耦合和瞬态效应的建议。这些细节上的考量，恰恰是区分一个普通PLL设计和一个卓越PLL设计的分水岭。这本书还花了相当大的篇幅介绍PLL的常用拓扑结构，如分数N分频PLL，并详细分析了其在解决频率合成器分辨率和功耗问题上的优势和挑战。总而言之，这本书为工程师提供了一个系统性的框架，帮助我们理解并解决PLL设计中的复杂问题。

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作为一名在模拟IC设计领域摸爬滚打多年的工程师，我深知一本高质量的参考书对职业生涯的重要性。而《Phase-Locked Loops Engineering Handbook for Integrated Circuits》正是这样一本不可多得的宝藏。它以一种极其系统和深入的方式，为我们揭示了锁相环（PLL）集成电路设计的方方面面。书中对于PLL环路结构的分析，从最基础的单环路PLL到更为复杂的双环路PLL，都进行了详尽的讲解。我尤其欣赏作者在处理PLL中的非线性效应时所展现出的高超技艺。例如，在分析鉴相器（Phase Detector）的非线性特性时，书中不仅给出了理论模型，还结合实际的电路实现，深入探讨了这些非线性特性如何影响PLL的性能，以及如何通过改进鉴相器结构来减小这些影响。此外，书中对低通滤波器（Loop Filter）设计的讲解也极为细致，它不仅介绍了各种类型的滤波器（如一阶、二阶、三阶滤波器），还深入分析了滤波器参数对PLL的稳定性、瞬态响应和动态范围的影响，并给出了如何根据不同的应用需求进行优化设计的具体指导。这本书还对PLL在各种应用场景下的设计考量进行了详细的阐述，包括时钟发生器、频率合成器、数据恢复电路等，为工程师提供了宝贵的参考。

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以我多年的工程经验来看，这本书在PLL集成电路设计领域绝对是标杆性的存在。它以一种极其务实的态度，将理论知识与实际的工程挑战相结合，为读者提供了一个全面而深刻的理解。书中对PLL系统中的各种噪声源进行了一一剖析，包括内部器件噪声、外部干扰以及耦合噪声，并详细阐述了它们如何影响PLL的相位噪声和抖动性能。我特别欣赏书中关于如何设计和优化低噪声VCO的部分，它详细介绍了各种影响VCO噪声的因素，如器件的闪烁噪声、热噪声、以及与电感和衬底的耦合效应，并给出了切实可行的设计策略来降低这些噪声。同时，书中对电荷泵（Charge Pump）的分析也非常到位，它不仅讨论了电荷泵的电流失配和开关瞬态效应，还探讨了这些非理想特性如何导致输出信号中产生杂散分量（Spurs），并提出了相应的补偿和设计技巧。在讲解频率合成器（Frequency Synthesizer）的设计时，书中还深入探讨了分数N分频PLL（Fractional-N PLL）的原理及其在提高频率分辨率和减小功耗方面的优势，并分析了其可能面临的挑战，如杂散抑制和相位噪声性能。这本书的价值在于，它不仅仅是告诉我们“是什么”，更重要的是教会我们“为什么”以及“如何做”。

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这本书绝对是我近几年来读过的最令我印象深刻的工程技术类书籍之一，它以一种近乎“手把手”的方式，深入浅出地剖析了锁相环（PLL）集成电路的设计与应用。作为一个在模拟和射频领域摸爬滚打多年的工程师，我一直觉得PLL虽然基础，但其精妙之处和实际工程中的挑战，往往需要相当深入的理解才能真正驾驭。这本书正是填补了这一空白，它没有停留在概念的堆砌，而是直击了工程实践中的核心痛点。从最初的PLL基本原理介绍，到各种环路结构的详细分析，再到噪声、失真、稳定性等关键性能指标的量化评估，书中每一部分都力求详尽，不留死角。我尤其欣赏作者在处理非线性效应和寄生效应时所展现出的深刻洞察力，这在许多理论书籍中往往被简化或忽略，但在实际的IC设计中，它们却是决定芯片成败的关键因素。书中给出的案例分析更是让我受益匪浅，通过对具体电路实现的剖析，我得以将书本上的理论知识与实际的电路布局、版图设计、以及可制造性联系起来，这是一种非常宝贵的学习体验。此外，作者在数据手册解读和使用方面的指导也相当实用，帮助我更好地理解器件参数的意义，并将其转化为实际的设计约束。总的来说，这本书不仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，带领读者一步步走向PLL集成电路设计的精通之路。

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在我看来，这本书是每一个致力于锁相环（PLL）集成电路设计的工程师都应该拥有的案头必备。它以一种极其严谨和系统的方式，将PLL的理论知识、设计方法和工程实践融为一体。书中对PLL核心组件的分析，如鉴相器（Phase Detector）、电荷泵（Charge Pump）和电压控制振荡器（VCO），都达到了前所未有的深度。我尤其欣赏作者在处理PLL中的各项性能指标时，所给出的量化分析和优化策略。例如，在讨论相位噪声时，书中详细分析了不同噪声源在PLL环路中的传递和累积效应，并给出了如何通过调整环路带宽、选择合适的鉴相器和VCO来降低相位噪声的实用建议。此外，书中对PLL的稳定性分析也极为透彻，它详细讲解了伯德图（Bode Plot）在PLL设计中的应用，以及如何通过调整环路滤波器来控制PLL的瞬态响应和稳定性。书中还提供了一些实际的电路设计案例，通过这些案例，我得以将书本上的理论知识与实际的IC设计联系起来，更好地理解设计中的权衡和折衷。这本书的价值在于，它不仅仅提供了一个理论框架，更重要的是，它教会我们如何在实际的工程中解决问题。

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这本《Phase-Locked Loops Engineering Handbook for Integrated Circuits》不仅仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的导师，带领读者深入理解锁相环（PLL）集成电路设计的复杂世界。书中对PLL的各项性能指标，如相位噪声、抖动、杂散、锁定时间和功耗等，都进行了极其深入和细致的分析。我尤其欣赏作者在讲解PLL稳定性时所采用的方法，它不仅仅停留在理论的公式推导，而是通过大量的图形化分析，如伯德图（Bode Plot）和根轨迹图（Root Locus Plot），帮助工程师直观地理解环路参数变化对PLL稳定性的影响。书中还对不同类型的PLL架构进行了详细的比较和分析，包括电荷泵PLL（CP-PLL）、多模PLL（Multi-Mode PLL）以及数字PLL（DPLL）等，并探讨了它们在不同应用场景下的优劣。我特别受益于书中关于PLL与数字系统接口的设计考量，它详细讲解了如何将模拟PLL与数字控制器相结合，以实现更灵活和高效的频率合成。总而言之，这本书为工程师提供了一个全面而深入的PLL设计框架，无论是初学者还是资深工程师，都能从中获得宝贵的知识和启发。

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这本《Phase-Locked Loops Engineering Handbook for Integrated Circuits》无疑是一本内容极其详实且极具工程价值的书籍。在我看来，它最突出的优点在于其对PLL系统进行的全方位、多角度的深入剖析。书中对PLL的每一个组成模块，从鉴相器（Phase Detector）的非线性特性、电荷泵（Charge Pump）的电流失配，到低通滤波器（Loop Filter）的阶数选择和极零点设计，再到电压控制振荡器（VCO）的噪声模型和调谐范围，都进行了细致入微的讲解。我尤其欣赏书中关于PLL杂散（Spurs）分析的部分，它详细阐述了各种杂散产生的根源，如分数N分频PLL中的整数边界杂散（Integer Boundary Spurs）和杂散相位调制（Spurious Phase Modulation），并提供了切实可行的抑制方法。此外，书中对PLL的瞬态响应和稳定性分析也极为深入，它通过大量的图示和计算，帮助工程师理解环路参数对PLL性能的影响，并指导如何设计出稳定且快速响应的PLL。本书还对PLL在时钟生成、频率合成、数据恢复等多种实际应用场景下的设计考量进行了详细阐述，为工程师提供了宝贵的参考。

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这本书的深度和广度，绝对超出了一般的工程技术手册。它不仅仅是介绍锁相环（PLL）的基本原理，更是将这些原理与实际的集成电路设计紧密结合起来。我最欣赏的地方在于，作者对PLL中各种非理想效应的分析，以及这些效应在实际设计中可能带来的问题和解决方案。例如，书中对电压控制振荡器（VCO）的噪声分析，不仅仅停留在理论层面，而是详细探讨了器件本身的噪声、电感噪声、衬底耦合噪声以及电源噪声等，并提出了在版图设计和电路结构上减小这些噪声影响的具体策略。同样，对电荷泵（Charge Pump）的电流失配和开关瞬态效应的分析也十分透彻，这对于设计低杂散和低相位噪声的PLL至关重要。书中还详细介绍了各种常用的PLL架构，如二阶、三阶PLL，以及分数N分频PLL，并深入分析了它们的优缺点和适用场景。我特别受益于书中关于PLL环路稳定性分析的部分，它提供了详细的图解和计算方法，帮助工程师理解如何通过调整环路滤波器参数来确保PLL在各种工作条件下都能稳定工作。这本书的语言风格也非常清晰易懂，即使是对于初学者，也能在逐步深入的过程中掌握PLL设计的精髓。

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要说这本书给我最大的启发，莫过于它对于锁相环（PLL）集成电路设计中那些“看不见”的细节的关注。很多时候，我们在做设计时，往往只关注主要的性能指标，而忽略了那些可能导致芯片失败的细微之处。这本书恰恰填补了这一空白。例如，它在分析电压控制振荡器（VCO）时，不仅仅介绍了其增益和调谐范围，更深入探讨了寄生电容、衬底耦合、以及电源注入噪声对VCO性能的影响，并给出了具体的版图设计和电路优化建议。同样，对电荷泵（Charge Pump）的分析也远不止于其基本功能，而是深入剖析了电流失配、开关瞬态效应以及电荷注入误差如何影响PLL的性能，并提供了相应的补偿策略。书中对PLL环路噪声的分析也极为详尽，它将各种噪声源（如器件噪声、电源噪声、耦合噪声）在环路中的传递路径进行了清晰的梳理，并提出了降低整体噪声的方法。对于那些寻求在性能上追求极致的工程师来说，这本书绝对是不可或缺的。

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很欣喜的看到PLL领域也有会写书的人，不像RF领域...作者来自TI，写的很实际...

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