CMOS 电路设计、布局与仿真

CMOS 电路设计、布局与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:人民邮电出版社
作者:贝克
出品人:
页数:556
译者:刘艳艳
出版时间:2008-4
价格:79.00元
装帧:
isbn号码:9787115174468
丛书系列:图灵电子与电气工程丛书
图书标签:
  • IC
  • 电子与半导体技术
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具体描述

《CMOS 电路设计、布局与仿真(第2版·第1卷)》是CMOS集成电路设计领域的一部力作,是作者20多年教学和研究成果的总结,内容涵盖电路设计流程、EDA软件、工艺集成、器件、模型、数字和模拟集成电路设计等诸多方面,由基础到前沿,由浅入深,结构合理,特色鲜明。

《模拟集成电路设计与分析:理论、方法与实践》 本书旨在为电子工程、微电子学等领域的学生和工程师提供一个全面而深入的模拟集成电路设计入门。本书不仅涵盖了模拟电路设计的核心理论基础,更注重实际的设计流程、分析方法和仿真工具的应用,力求让读者在掌握理论知识的同时,也能具备解决实际设计问题的能力。 本书特色: 理论与实践相结合: 本书在介绍基本概念和理论的同时,会通过大量的实例和仿真来验证理论的正确性,并展示实际设计中的考量因素。 循序渐进的结构: 内容从最基础的器件模型和运算放大器开始,逐步深入到更复杂的模拟滤波器、数据转换器等模块的设计,适合不同程度的读者。 强调设计流程与思维: 书中不仅讲解“如何设计”,更侧重于“如何思考”——如何进行规格定义、电路拓扑选择、器件选择、性能优化和版图考虑(仅从理论层面提及,不涉及具体版图绘制)。 注重性能指标分析: 详细讲解了增益、带宽、噪声、功耗、线性度、稳定性等关键性能指标的意义、计算方法以及影响因素,并提供优化策略。 仿真工具的指导: 虽然本书不直接教授具体的仿真软件操作,但会在各个章节中提及仿真在设计验证中的重要性,并说明需要关注的关键仿真结果,引导读者理解仿真报告的含义。 内容概述: 第一部分:模拟集成电路基础 1. 引言与发展概述: 简述模拟集成电路的历史、重要性以及在现代电子系统中的地位。 2. 半导体器件模型: 详细介绍MOSFET和双极结型晶体管(BJT)的物理特性和等效电路模型,重点关注在集成电路设计中常用的模型参数和近似。 3. 基础电路单元: 学习电流镜、差分放大器、有源负载等模拟IC设计中的基本构建模块,理解它们的原理、性能限制以及常见的改进技术。 4. 集成电路设计约束: 讨论在CMOS工艺中设计时需要考虑的工艺参数、器件失配、衬底效应、温度变化等因素。 第二部分:放大器设计 1. 单级放大器: 分析各种单级放大器(共源、共栅、共集)的增益、输入输出阻抗、带宽等性能,学习如何优化设计以满足规格要求。 2. 多级放大器: 学习如何将单级放大器级联以获得更高的增益,理解不同级联结构的优缺点,并探讨补偿技术以保证稳定性。 3. 运算放大器(Op-amp): 深入研究运算放大器的基本结构,包括输入级、增益级和输出级的设计,详细讲解零极点补偿、频率响应、增益带宽积(GBW)、压摆率(Slew Rate)、输出电压范围等关键参数的设计与优化。 4. 仪表放大器与跨导放大器: 学习这些具有特定应用场合的放大器类型的设计原理。 第三部分:滤波器设计 1. 滤波器基础理论: 回顾低通、高通、带通、带阻滤波器的基本概念,介绍巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等响应类型。 2. 有源滤波器设计: 学习使用运算放大器实现有源滤波器,包括Sallen-Key、MFB等经典拓扑结构。 3. 连续时间滤波器设计: 介绍晶体管实现的连续时间滤波器,如跨导-电容(gm-C)滤波器等。 第四部分:数据转换器(ADC/DAC) 1. 数字-模拟转换器(DAC): 讲解不同类型的DAC,如电阻梯形DAC、权流DAC、R-2R DAC等,分析其分辨率、转换速度、非线性度等性能。 2. 模拟-数字转换器(ADC): 详细介绍常见的ADC结构,如逐次逼近型(SAR)、流水线型(Pipeline)、Σ-Δ型(Sigma-Delta)等,深入分析其工作原理、性能指标(如ENOB、FOM)和设计挑战。 第五部分:高级主题与集成电路设计流程 1. 振荡器与锁相环(PLL): 介绍振荡器的原理以及PLL在频率合成、时钟同步等应用中的作用。 2. 电源管理电路: 简述线性稳压器(LDO)和开关稳压器(SMPS)的基本原理。 3. 噪声分析与抑制: 学习各种噪声源(热噪声、闪烁噪声、散粒噪声)的来源,以及在电路设计中降低噪声的策略。 4. 稳定性分析: 深入探讨多级放大器和反馈系统的稳定性问题,介绍Nyquist和Bode判据,以及补偿技术。 5. 集成电路设计流程概述: 宏观介绍从规格定义、架构选择、电路实现、仿真验证到初步的版图考量(不涉及具体的版图编辑软件操作)的整个设计流程。强调仿真在验证设计中的关键作用,并说明在不同设计阶段需要进行的仿真类型(如DC、AC、瞬态、噪声、蒙特卡洛等)。 6. 低功耗设计技术: 探讨在移动设备和物联网等领域至关重要的低功耗设计方法。 谁适合阅读本书: 电子工程、微电子学、通信工程、计算机科学等专业的本科生和研究生。 从事模拟集成电路设计、射频集成电路设计、电源管理IC设计等领域的工程师。 对模拟电路设计有浓厚兴趣,希望系统学习相关知识的爱好者。 通过本书的学习,读者将能够建立扎实的模拟集成电路设计理论基础,理解不同电路模块的设计原理和性能权衡,并能够有效地利用仿真工具进行电路分析和验证,为进一步深入研究和实际设计打下坚实的基础。

作者简介

Russel Jacob (Jake) Baker (S’83-M’88-SM’97) was born in Ogden, Utah, on October 5, 1964. He received the B.S. and M.S. degrees in electrical engineering from the University of Nevada, Las Vegas, in 1986 and 1988. He received the Ph.D. degree in electrical engineering from the University of Nevada, Reno in 1993.

From 1981 to 1987, he served in the United States Marine Corps Reserves. From 1985 to 1993, he worked for E. G. & G. Energy Measurements and the Lawrence Livermore National Laboratory designing nuclear diagnostic instrumentation for underground nuclear weapons tests at the Nevada test site. During this time he designed over 30 electronic and electro-optic instruments including high-speed (750 Mb/s) fiber-optic receiver/transmitters, PLLs, frame- and bit-syncs, data converters, streak-camera sweep circuits, Pockell’s cell drivers, micro-channel plate gating circuits, and analog oscilloscope electronics. From 1993 to 2000, he served on the faculty in the department of electrical engineering at the University of Idaho on the Boise State campus. In 2000, he joined a new electrical and computer engineering program at Boise State University, where he served as department chair from 2004 to 2007. At Boise State he helped establish graduate programs in electrical and computer engineering including, in 2006, the university’s second PhD degree. Also, since 1993, he has consulted for various companies and laboratories including: Aerius Photonics, Arete’ Associates, Amkor, Contour Semiconductor, the Lawrence Berkeley Laboratory, Micron, Nascentric, Oracle, Rendition, Sun, and Tower. His research interests lie in analog/mixed-signal integrated circuit design (combining analog circuit design with digital signal processing) and the design of memory/displays/imagers (arrays) in new and emerging fabrication technologies.

Jake holds over 200 granted or pending patents in integrated circuit design. Among his inventions is the K-Delta-1-Sigma modulator topology used in the Baker analog-to-digital converter. He is a member of the electrical engineering honor society Eta Kappa Nu, a licensed Professional Engineer, and the author of the books CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, CMOS Mixed-Signal Circuit Design, and a coauthor of DRAM Circuit Design: Fundamental and High-Speed Topics. He received the 2000 Best Paper Award from the IEEE Power Electronics Society, the 2007 Frederick Emmons Terman Award, and the 2011 IEEE Circuits and Systems (CAS) Education Award. Jake currently serves on the IEEE Solid-State Circuits Society Administrative Committee (AdCom) and as editor for the Wiley-IEEE Press book Series on Microelectronic Systems.

目录信息

读后感

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用户评价

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对于“仿真”这一环,这本书的表现尤其让人感到失望。现代IC设计流程中,仿真已经不再是简单的直流扫描和瞬态分析,而是涉及到复杂的模型验证、后仿真(Post-Layout Simulation)和签核(Sign-off)。这本书中关于后仿真的讨论,仅仅停留在提取RC网络然后运行一次仿真。它完全没有提及如何处理大规模寄生参数提取(Extraction)带来的计算量问题,也没有介绍目前行业内常用的寄生参数格式(如SPEF文件)的结构和调试方法。对于高速数字电路或混合信号电路的设计者来说,处理信号完整性(SI)问题至关重要,但这本书对串扰(Crosstalk)的分析,仅限于简单的耦合电容模型,对于传输线效应下的反射和损耗,则完全是空白。仿佛这本书的作者还停留在准静态分析的时代,对时域行为的复杂性缺乏认知。

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总结来看,尽管书名涵盖了设计、布局和仿真这三大支柱,但内容深度在每一个环节都显得不足,更像是一本面向初学者的概念词典,而非一本能够指导工程师解决实际工程挑战的参考书。例如,对于先进工艺节点的工艺模型(Process Model)的局限性、如何编写Verilog-A/AMS进行自定义器件建模,或者如何使用Scripting语言(如Skill或Python)自动化设计流程中的重复任务,这些现代EDA环境中必不可少的内容,在全书中都未能找到哪怕是一丁点的笔墨。这本书可以作为大学第一堂课的参考读物,帮助学生认识这些名词,但若指望它能让你成为一个合格的IC设计工程师,那无疑是缘木求鱼了。它的深度完全配不上其宏大的标题。

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我花了大量时间去研读关于模拟电路设计的部分,尤其是低噪声放大器(LNA)和混频器(Mixer)的章节,希望能从中挖掘出一些创新的拓扑结构或更精妙的性能优化技巧。遗憾的是,这些章节的内容几乎完全复刻了十年前的教科书标准案例。书中对相位噪声(Phase Noise)的分析停留在理想化的噪声源模型,完全没有深入讨论实际电路中,如匹配网络设计不佳、地弹(Ground Bounce)或电源噪声耦合对性能的实际影响。更令人费解的是,在讲解开关电容电路(Switched-Capacitor Circuits)时,对电荷注入(Charge Injection)和时钟前馈(Clock Feedthrough)这两个关键的失真源几乎避而不谈,或者只是简单地提了一句“要注意”。如果这本书的目标读者是希望设计出GHz级别无线通信前端的读者,那么它提供的知识框架是严重滞后的,根本无法指导读者跨越从“能工作”到“性能优异”的鸿沟。它缺少了对非线性失真、瞬态响应与稳定性之间权衡的深入探讨。

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这本号称“CMOS电路设计、布局与仿真”的书,拿到手里我真是抱着极大的期望,毕竟这个领域是电子工程的核心技术之一。然而,读完之后,我发现它在很多我期望深入了解的地方都显得力不从心。比如,在版图设计与规则(DRC/LVS)这部分,书中提到的内容更像是一种概念上的介绍,而非实际操作的指导手册。我原本期待看到关于先进工艺节点下,如何处理寄生效应、如何优化金属层堆叠的详细案例分析,但这些在书中几乎找不到踪影。特别是对于现代EDA工具的使用技巧,比如如何利用SPECTRE或LAYOUT中更高级的参数化单元生成器(PG),书中的描述简直是蜻蜓点水。很多资深工程师在实际工作中会遇到的跨工艺库(Process Variation)问题,以及如何通过Monte Carlo仿真来验证设计的鲁棒性,这本书里完全没有涉及。与其说它是一本实战指南,不如说它更像是一本针对刚入门学生的基础概念汇编,对于需要解决实际量产问题的工程师来说,参考价值有限。我甚至怀疑作者是否真的在近五年内接触过主流的集成电路设计流程。

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布局与封装的章节,本应是连接理论与物理实现的桥梁,但这本书却将其处理得如同附录一般草草了事。我期待看到的是关于电源网络设计(Power Distribution Network, PDN)的详细讨论,包括如何通过去耦电容(Decoupling Capacitors)的布局策略来抑制瞬态电流尖峰,以及地平面(Ground Plane)的设计对高频性能的影响。然而,书中对这些内容只是简单提及了“要保证良好的地线连接”,除此之外再无深入。在涉及到版图美化(Layout Aesthetics)以满足匹配和减小噪声耦合时,书中给出的建议过于笼统,缺乏具体操作规范,比如如何使用Dummy Fill来平衡应力、如何放置保护环(Guard Ring)以隔离噪声源等实用技巧。读完这部分,我感觉自己对实际动手布线的信心并没有增加多少,很多工艺限制(Design Rules)的深层含义也未被揭示。

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大学最后一道坎

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大学最后一道坎

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【有一种感觉知道这本书翻译得很糟糕非常有用。。。】大头老师啊!好老师!嘿,各位,对不起,又算错了嘿嘿嘿嘿嘿。。好可爱!大学最后一门课。。。。桑感。。。。。大学没有善始不过好在善终了~

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大学最后一道坎

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