目錄
叢書序
前言
第1章 模擬集成電路概論 1
1.1 半導(dǎo)體技術(shù)與模擬集成電路 1
1.2 模擬集成電路的分類及制造工藝 2
1.2.1 模擬集成電路的分類 2
1.2.2 模擬集成電路的制造工藝技術(shù) 4
1.3 模擬集成電路設(shè)計流程 5
1.3.1 系統(tǒng)定義與設(shè)計 5
1.3.2 電路定義與設(shè)計 5
1.3.3 版圖設(shè)計與驗證 7
1.34 掩模板制備、流片、封裝與測試 7
參考文獻(xiàn) 7
第2章 單級放大器 8
2.1 放大器概念 8
2.1.1 一般概念 8
2.1.2 放大器雙端口模型分析 9
2.1.3 電流和電壓源內(nèi)阻與負(fù)載效應(yīng) 10
2.2 共源放大器 11
2.2.1 電阻負(fù)載的共源放大器 11
2.2.2 恒流源作負(fù)載的CMOS共源放大器 14
2.2.3 柵、漏短接的MOS管為負(fù)載的共源放大器 17
2.2.4 帶源極電阻負(fù)反饋的共源放大器電路 17
2.3 共柵放大器 20
2.4 共漏放大器 23
2.5 共源-共柵放大器 25
2.5.1 大信號特性 25
2.5.2 小信號特性 27
習(xí)題 28
參考文獻(xiàn) 32
第3章 電流鏡與差分放大器 33
3.1 MOS電流源 33
3.2 基本電流鏡 34
3.3 電流源與電流阱電路 36
3.4 差分放大器 38
3.4.1 差分放大器的基本概念 38
3.4.2 共模與差模信號 39
3.43 差分放大器的小信號模型分析 41
3.4.4 共模抑制比 43
3.4.5 差分放大器的雙端口模型 44
3.4.6 單端輸出差分放大器 49
習(xí)題 55
參考文獻(xiàn) 59
第4章 噪聲分析 60
4.1 噪聲類型與在電路中的表示 60
4.1.1 噪聲的數(shù)學(xué)表達(dá) 60
4.1.2 電路中的噪聲類型和特點 61
4.1.3 噪聲在電路中的表示 64
4.2 單級放大器中的噪聲 67
4.2.1 共源極 67
4.2.2 共柵極 67
4.2.3 源跟隨器 70
4.2.4 共源-共柵 70
4.2.5 差分電路 71
4.3 噪聲仿真技術(shù) 73
4.3.1 功能基本介紹 73
4.3.2 傳統(tǒng)的噪聲分析及參數(shù)設(shè)置 74
4.3.3 設(shè)計實例及結(jié)果輸出方式設(shè)置 75
習(xí)題 77
參考文獻(xiàn) 78
第5章 CMOS運算放大器和負(fù)反饋 79
5.1 運算放大器 79
5.1.1 理想運算放大器 79
5.1.2 非理想運算放大器 81
5.2 負(fù)反饋 82
5.2.1 負(fù)反饋的基本原理 82
5.2.2 降低增益靈敏度 85
5.2.3 非線性失真的減小 85
5.2.4 帶寬的變化 90
5.3 運算放大器的基本結(jié)構(gòu) 90
5.3.1 套筒結(jié)構(gòu) 91
5.3.2 折疊結(jié)構(gòu) 92
5.4 運算放大器的性能 93
5.4.1 增益 93
5.4.2 帶寬 100
5.4.3 建立時間 104
5.4.4 相位裕度 109
5.4.5 轉(zhuǎn)換速率 110
5.4.6 共模抑制比 114
5.4.7 電源電壓抑制比 116
5.5 運算放大器的使用舉例 120
5.5.1 比例運算電路 120
5.5.2 求和運算電路 121
5.5.3 積分和微分運算電路 123
5.5.4 對數(shù)和指數(shù)運算電路 123
習(xí)題 124
參考文獻(xiàn) 125
第6章 高增益運放與頻率補償 126
6.1 高增益運放概述 126
6.1.1 簡單運算放大器結(jié)構(gòu) 126
6.1.2 采用套筒式共源-共柵結(jié)構(gòu)提高電路增益 126
6.1.3 采用折疊式共源-共柵結(jié)構(gòu)提高電路增益 127
6.1.4 采用增益自舉式結(jié)構(gòu)提高電路增益 128
6.2 多級運算放大器設(shè)計 129
6.3 頻率補償 129
6.3.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性原理與分析 129
6.3.2 米勒效應(yīng)與米勒補償 131
6.3.3 高級補償電路 133
6.4 雙端輸入-單端輸出CMOS運算放大器設(shè)計實例 136
6.4.1 運算放大器性能指標(biāo) 136
6.4.2 性能指標(biāo)到電路參數(shù)指標(biāo)之間的轉(zhuǎn)化和分析 136
6.5 使用Spectre仿真優(yōu)化電路 140
6.5.1 從理論計算到電路原理圖 140
6.5.2 搭建測試平臺 144
6.5.3 直流偏置驗證仿真 145
6.5.4 交流增益仿真 147
6.5.5 瞬態(tài)時域仿真 154
6.5.6 CMRR和PSRR的測量 158
習(xí)題 159
參考文獻(xiàn) 161
第7章 全差分運算放大器與非線性 162
7.1 概述 162
7.1.1 全差分運算放大器結(jié)構(gòu)框圖 162
7.1.2 常見的全差分運算放大器電路 163
7.2 共模反饋 164
7.2.1 共模反饋的原理 164
7.2.2 共模采樣的結(jié)構(gòu) 166
7.3 差動電路的非線性 168
7.3.1 非線性的原理和差動對的非線性 168
7.3.2 差動輸人對管的線性化技術(shù) 170
7.4 全差分運算放大器的設(shè)計實例 172
7.4.1 設(shè)計指標(biāo) 172
7.4.2 高速全差分放大器結(jié)構(gòu)選擇 172
7.4.3 性能指標(biāo)分析 173
7.4.4 全差分放大器電路設(shè)計和仿真 177
7.4.5 結(jié)論 192
習(xí)題 194
參考文獻(xiàn) 195
第8章 帶隙電壓基準(zhǔn) 196
8.1 帶隙電壓基準(zhǔn)的性能參數(shù) 196
8.1.1 溫漂系數(shù) 196
8.1.2 輸出噪聲 196
8.1.3 功耗 196
8.1.4 電源抑制比 196
8.2 帶隙電壓基準(zhǔn)的基本原理 197
8.2.1 負(fù)溫度系數(shù)電壓 197
8.2.2 正溫度系數(shù)電壓 197
8.2.3 實現(xiàn)零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓 198
8.3 常用帶隙電壓基準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 198
8.3.1 利用PTAT電流產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓 198
8.3.2 在運放的輸出端產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓 201
8.3.3 兩種結(jié)構(gòu)的性能比較 203
8.4 帶隙電壓基準(zhǔn)的設(shè)計 204
8.4.1 尋找合適的雙極晶體管比例 205
8.4.2 尋找合適的電阻比例 206
8.4.3 設(shè)置“Analog Environment”窗口 206
8.4.4 仿真結(jié)果分析 208
8.4.5 使用“Parnmetric”分析,尋找合適的拓、拓電阻比值 208
8.4.6 利用“Calculator”分析仿真結(jié)果 211
8.4.7 利用“Optimizer”進(jìn)一步優(yōu)化帶隙基準(zhǔn)電壓源的溫度特性 217
8.4.8 驗證8.3.1 節(jié)中關(guān)于閉環(huán)增益的推論 220
8.4.9 帶隙基準(zhǔn)電壓源的噪聲分析 223
8.4.10 小結(jié) 230
8.5 超低溫漂帶隙電壓基準(zhǔn) 233
8.5.1 設(shè)計目標(biāo) 233
8.5.2 溫度漂移的詳細(xì)分析 233
8.5.3 設(shè)計過程 235
8.5.4 小結(jié) 260
習(xí)題 260
參考文獻(xiàn) 262
第9章 基準(zhǔn)電流源 263
9.1 基準(zhǔn)電流源的性能參數(shù) 263
9.1.1 溫漂系數(shù) 263
9.1.2 電源抑制比 263
9.1.3 功耗 264
9.2 基準(zhǔn)電流源的工作原理 264
9.3 常用基準(zhǔn)電流源的幾種結(jié)構(gòu) 265
9.3.1 利用電阻Rs在NMOS管源極產(chǎn)生電壓差V 265
9.3.2 利用電阻Rs在PMOS管源極產(chǎn)生電壓差V 266
9.3.3 共源-共柵基準(zhǔn)電流源 267
9.3.4 三支路基準(zhǔn)電流源 267
9.4 基準(zhǔn)電流源的設(shè)計實例 269
9.4.1 LDO中基準(zhǔn)電流源的性能指標(biāo) 269
9.4.2 基準(zhǔn)電流源結(jié)構(gòu)的確定 269
9.4.3 基準(zhǔn)電流源參數(shù)的調(diào)試 271
9.4.4 電路仿真 274
9.4.5 小結(jié) 286
習(xí)題 286
參考文獻(xiàn) 288
第10章 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 289
10.1 開關(guān)電容電路 289
10.1.1 采樣開關(guān)電路 289
10.1.2 溝道電荷注人效應(yīng) 293
10.1.3 開關(guān)電容的等效電阻 295
10.1.4 開關(guān)電容放大器 298
10.1.5 開關(guān)電容積分器 300
10.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器原理和性能 301
10.2.1 理想數(shù)模轉(zhuǎn)換器基本結(jié)構(gòu) 302
10.2.2 DAC的基本靜態(tài)特性 302
10.2.3 幾種常見結(jié)構(gòu)的DAC 306
10.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理和性能 309
10.3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器基本概念 309
10.3.2 奈奎斯特速率ADC 309
10.3.3 過采樣率ADC 311
10.4 *調(diào)制器設(shè)計實例 316
10.4.1 Verilog-A簡介 316
10.4.2—階連續(xù)時間A-E模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)系統(tǒng)仿真 328
習(xí)題 339
參考文獻(xiàn) 340
附錄 340
附錄A 模擬集成電路仿真的基本設(shè)置 344
附錄B Results Browser 381
附錄C Waveform 391
附錄D Calculator 422
附錄E Parametric Analysis 449
附錄F Optimization 465
附錄G Corner Analysis 486