CMOS模擬與混合信號集成電路設計：創(chuàng)新與實戰(zhàn)
定 價：119 元
叢書名：集成電路技術叢書
- 作者：[馬]阿珠納·馬爾祖基(Arjuna Marzuki)
- 出版時間：2021/12/1
- ISBN：9787111695943
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN911.7
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書旨在為應用于片上系統(tǒng)(SOC)或專用標準化產(chǎn)品(ASSP)研發(fā)的互補金屬氧化物半導體(CMOS)模擬及混合信號電路設計提供完整的應用知識。面向對線性電路、離散概念、微電子器件與超大規(guī)模集成電路(VLSI)系統(tǒng)有一定了解的讀者。本書的首章介紹了CMOS模擬與混合信號電路設計，對模擬與混合信號電路設計學科進行概述，并引入了模擬及數(shù)字集成電路設計相關概念。本章還涉及到對技術、電路拓撲結構與方法論等三維因素的描述和折衷方案的討論。
1.本書面向電子信息、通信、傳感器探測、雷達、電子對抗、人工智能等領域應用需求，涵蓋了CMOS器件模型，CMOS模擬與混合信號電路與系統(tǒng)概念、設計原則、設計方法、電路結構及相關的SPICE模擬案例。本書以基礎到應用的方式展開，從CMOS器件機理及模型講起，到具體模擬/混合信號電路模塊結構拓撲，再到數(shù)據(jù)轉換器集成電路系統(tǒng)設計及CMOS圖像傳感器電路設計的應用，后到外圍電路設計、版圖設計及芯片封裝。本書將CMOS電路設計理論與應用實踐融為一體，為實現(xiàn)高效的模擬與混合信號集成電路系統(tǒng)提供了基礎理論與創(chuàng)新實踐。2.本書作者在國際公司微電子器件產(chǎn)品部門和大學研究兩方面都具有豐富的工作經(jīng)歷，書中內容分享了他長期從事芯片電路產(chǎn)品研發(fā)的理論、方法設計和實踐經(jīng)驗，為讀者在相關領域芯片設計提供了詳實的設計思路和實戰(zhàn)指南。
本書旨在為應用于片上系統(tǒng)(SOC)或專用標準產(chǎn)品(ASSP)研發(fā)的互補金屬氧化物半導體(CMOS)模擬與混合信號電路設計提供完整的應用知識，適合對線性電路、離散概念、微電子器件與超大規(guī)模集成電路(VLSI)系統(tǒng)有一定了解的讀者閱讀。
本書的第1章介紹CMOS模擬與混合信號電路設計，對模擬與混合信號電路設計進行概述，并引入了模擬及數(shù)字集成電路設計的相關概念。該章還涉及對工藝、電路拓撲結構與方法論這三個因素的描述和折中方案的討論。
時至今日，CMOS技術仍在集成電路制造領域占據(jù)主導地位。本書在第2章詳細介紹了基本器件，如長、短溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）。了解MOSFET器件對于設計CMOS電路至關重要。第2章還討論了光電器件及其他相關器件，同時引入了擬合比等內容來討論設計中的“轉移”方法。
第3～9章重點關注CMOS模擬與混合信號電路設計，涉及放大器、低功耗放大器、電壓基準源、數(shù)據(jù)轉換器、動態(tài)模擬電路、顏色與圖像傳感器及外圍電路（振蕩器與輸入/輸出端口）。其中，第6章和第7章主要介紹混合信號電路設計，第8章引入CMOS模擬與混合信號電路設計實例，比如顏色與圖像傳感器。此外，第10章涉及集成電路(IC)版圖與封裝,這對CMOS電路設計，尤其是模擬與混合信號集成電路產(chǎn)品的研發(fā)非常關鍵。
本書可以作為面向高年級本科生和研究生的CMOS模擬電路導論課程的教材。本書涉及大量的實例與練習，其中部分電路可直接使用電子設計自動化(EDA)工具（比如仿真電路模擬器(SPICE)）進行仿真。第2章和第3章來自馬來西亞理科大學為高年級本科生開設的模擬集成電路設計課程，提供了完備的CMOS模擬電路設計知識。
本書還介紹了工程師在設計模擬與混合信號電路時所采用的實際方法。第4～9章設置了一些面向工程師的主題供討論，其余主題則適合學生或研究人員探討。雖然技術在不斷革新，但本書討論的原則與概念永遠不會過時。一些創(chuàng)新性主題，例如低功耗應用中的電流復用與亞閾值操作技術，以及無二極管的電壓參考源設計和動態(tài)元素匹配技術，都可以使研究者受益。第10章包括的一些設計與版圖實例可以直接應用于集成電路商品化。
阿珠納•馬爾祖基（Arjuna Marzuki），馬來西亞理科大學電子電氣工程學院副教授和博士生導師，教授模擬集成電路課程，指導博士生在微電子領域開展相關研究，發(fā)表了60多篇論文。曾在Hewlett-Packard、Agilent Technologies和Avago Technologies等公司從事RFIC、光器件、ADC等電路和芯片設計工作，具有豐富的IC產(chǎn)品開發(fā)、管理和教學實踐經(jīng)驗。他是馬來西亞工程師理事會和英國工程委員會的注冊工程師，還是英國工程技術學會（IET）會士。
譯者序
前言
致謝
作者簡介
第1章 CMOS模擬與混合信號電路設計概述
1.1 引言
1.2 字符、符號和術語
1.3 工藝、電路拓撲和方法論
1.4 模擬與混合信號集成設計概念
1.5 小結
第2章 器件概述
2.1 引言
2.2 PN結
2.2.1 費米能級
2.2.2 耗盡層電容
2.2.3 存儲電容
2.3 光電器件
2.4 場效應管
2.4.1 長溝道逼近
2.4.2 MOSFET按比例縮小
2.4.3 弱反型
2.4.4 短溝道效應
2.4.5 MOSFET電容
2.4.6 MOSFET特征頻率
2.4.7 噪聲
2.5 工藝擬合比
2.6 MOSFET參數(shù)練習
2.7 SPICE示例
2.8 小結
參考文獻
第3章 放大器
3.1 引言
3.2 輸入電壓范圍
3.2.1 原理
3.2.2 示例
3.3 CMOS運算放大器的信號通路
3.3.1 整體信號路徑
3.3.2 負載
3.3.3 共源共柵電流源
3.3.4 示例
3.4 CMOS放大器參數(shù)
3.4.1 輸入失調
3.4.2 共模電壓輸入范圍
3.4.3 電流損耗
3.4.4 共模抑制比
3.4.5 電源抑制比
3.4.6 擺率和建立時間
3.4.7 直流增益、fc和fT
3.4.8 噪聲
3.4.9 失真
3.5 共模反饋
3.6 放大器的補償結構
3.6.1 環(huán)路響應
3.6.2 脈沖響應
3.7 寬帶放大器技術
3.7.1 源和負載
3.7.2 級聯(lián)和反饋
3.8 放大器中的噪聲
3.8.1 電路中的噪聲
3.8.2 單級放大器中的噪聲
3.8.3 差分對的噪聲
3.8.4 帶電阻反饋的放大器的噪聲
3.8.5 噪聲帶寬
3.9 電流密度設計方法
3.10 版圖示例
3.11 小結
參考文獻
第4章 低功耗放大器
4.1 引言
4.2 低壓CMOS放大器
4.2.1 襯底控制
4.2.2 電路技術
4.3 亞閾值效應
4.4 電流復用CMOS放大器
4.5 其他技術
4.6 SPICE示例
4.7 小結
參考文獻
第5章 穩(wěn)壓源、電壓基準和電壓偏置
5.1 引言
5.2 電流源
5.3 自偏置
5.4 CTAT和PTAT
5.5 帶隙基準電壓源
5.6 沒有二極管的基準電壓
5.7 共源共柵電流源
5.8 穩(wěn)壓電源
5.9 設計示例
5.10 SPICE示例
5.11 版圖示例
5.12 小結
練習
參考文獻
第6章 高級模擬電路概論
6.1 引言
6.2 MOSFET用作開關
6.3 基本開關電容
6.4 有源積分器
6.4.1 對寄生電容不敏感的同相開關電容
6.4.2 無延遲反向積分器
6.4.3 對寄生電容不敏感的延遲反向開關電容
6.4.4 離散時間的開關電容
6.4.5 帶延遲的同相有源積分器
6.5 采樣保持放大器
6.6 可編程增益放大器
6.6.1 時序
6.6.2 共模反饋
6.7 斬波放大器
6.8 動態(tài)元件匹配技術
6.9 無電阻電流基準
6.10 開關模式轉換器
6.11 SPICE示例
6.12 版圖說明
6.13 小結
參考文獻
第7章 數(shù)據(jù)轉換器
7.1 引言
7.2 數(shù)模轉換器
7.2.1 電阻串拓撲結構
7.2.2 電流舵結構
7.2.3 混合結構
7.2.4 DAC微調或校準
7.2.5 毛刺
7.3 模數(shù)轉換器
7.3.1 斜坡型模數(shù)轉換器
7.3.2 逐次逼近寄存器模數(shù)轉換器
7.3.3 閃爍型模數(shù)轉換器
7.3.4 流水線型模數(shù)轉換器
7.3.5 過采樣型模數(shù)轉換器
7.4 SPICE示例
7.4.1 DAC示例
7.4.2 ADC示例
7.5 版圖示例
7.6 小結
參考文獻
第8章 CMOS顏色和圖像傳感器電路設計
8.1 引言
8.2 技術和方法論
8.2.1 CMOS圖像傳感器技術和工藝綜述
8.2.2 背面照度
8.2.3 光電器件
8.2.4 設計方法論
8.3 CMOS顏色傳感器
8.3.1 跨阻放大器拓撲
8.3.2 電流頻率拓撲
8.3.3 電流積分拓撲
8.4 CMOS圖像傳感器
8.4.1 CMOS圖像傳感器結構
8.4.2 模擬像素傳感器
8.4.3 數(shù)字像素傳感器
8.4.4 低功耗和低噪聲技術
8.5 SPICE示例
8.6 版圖示例
8.7 小結
參考文獻
第9章 外圍電路
9.1 引言
9.2 振蕩器
9.2.1 環(huán)形振蕩器
9.2.2 RC振蕩器
9.2.3 斜坡振蕩器
9.3 非交疊時鐘發(fā)生器
9.4 接口電路
9.4.1 基本接口電路
9.4.2 I2C總線
9.5 輸入/輸出壓焊點
9.6 施密特觸發(fā)電路
9.7 電壓水平調節(jié)器
9.8 上電復位
9.9 靜電防護電路
9.10 SPICE示例
9.11 版圖示例
9.12 小結
參考文獻
第10章 版圖和封裝
10.1 引言
10.2 工藝
10.2.1 天線規(guī)則
10.2.2 電遷移和金屬密度
10.2.3 剪切應力
10.3 平面布局
10.4 ESD和I/O壓焊版圖
10.4.1 低寄生電容壓焊點
10.4.2 密封環(huán)
10.5 模擬電路版圖技術
10.5.1 匹配
10.5.2 保護環(huán)
10.5.3 屏蔽
10.5.4 電壓降
10.5.5 金屬注入
10.5.6 襯底觸塞
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