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本書(shū)介紹CMOS模擬與射頻集成電路的基本知識(shí)，著重講述了利用Cadence ADE軟件進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)的仿真方法和操作流程。本書(shū)包含多種集成電路中常見(jiàn)電路單元的實(shí)例分析，包括運(yùn)算放大器、低噪聲放大器、射頻功率放大器、混頻器、帶隙基準(zhǔn)源、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器等內(nèi)容。
本書(shū)注重選材，內(nèi)容豐富，在基本概念和原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)例分析詳細(xì)講述了CMOS模擬與射頻集成電路關(guān)鍵單元的設(shè)計(jì)方法。本書(shū)為北京理工大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐課程教材，并且可作為CMOS模擬與射頻集成電路設(shè)計(jì)初學(xué)者，以及高等院校電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路科學(xué)與工程等專業(yè)的學(xué)習(xí)用書(shū)，也可供從事微電子與集成電路領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員參考。

在政策引領(lǐng)和產(chǎn)業(yè)需求背景下，集成電路、5G、新能源汽車(chē)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)飛速發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出多元化應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)融合和產(chǎn)品創(chuàng)新。其中，集成電路是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，也是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵技術(shù)。目前，集成電路不僅在計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、工業(yè)控制等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中不可或缺，同時(shí)覆蓋了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、無(wú)線充電、新能源汽車(chē)、可穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域。
隨著器件特征尺寸減小，MOS器件的特征頻率、最高頻率和噪聲系數(shù)等大幅提高。硅基CMOS工藝的功耗比較低、工藝十分成熟、成本較低，并且能夠?qū)?shù)字電路、模擬電路和射頻電路等集成在同一個(gè)芯片上，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字與射頻系統(tǒng)單片集成的重要技術(shù)。硅基模擬和射頻集成電路技術(shù)不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)者提出了更大的挑戰(zhàn)。
由Cadence公司開(kāi)發(fā)的集成電路設(shè)計(jì)與仿真工具，具有豐富的功能，廣泛應(yīng)用于模擬和射頻集成電路設(shè)計(jì)中。本書(shū)為北京理工大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐課程教材，其內(nèi)容從CMOS集成電路的基礎(chǔ)以及Cadence仿真軟件的基本操作入手，融合模擬和射頻集成電路中的幾種常見(jiàn)電路單元的實(shí)例分析，詳細(xì)講述了仿真操作與設(shè)計(jì)流程。
全書(shū)共分為9章，第1章是CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介。第2章詳細(xì)說(shuō)明了Cadence仿真軟件ADE的使用界面和常用操作，并以CMOS共源放大器為例，講述了電路搭建和仿真驗(yàn)證的基本操作流程。第3章主要對(duì)ADE的直流仿真、交流仿真、瞬態(tài)仿真、噪聲仿真、S參數(shù)仿真等基本仿真功能，以及參數(shù)掃描、蒙特卡洛仿真等高階仿真功能進(jìn)行概述說(shuō)明，并介紹基本設(shè)置方式，每個(gè)仿真方法均通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析。第4~9章分別講述了幾種常見(jiàn)電路單元的基本原理、主要性能參數(shù)、常見(jiàn)電路結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中，第4章講解了單級(jí)全差分折疊共源共柵運(yùn)算放大器和閉環(huán)運(yùn)算放大器；第5章介紹了S波段低噪聲放大器的設(shè)計(jì)方法；第6章通過(guò)S波段功率放大器介紹了電路搭建、參數(shù)仿真、匹配方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)；第7章設(shè)計(jì)了一款S波段Gilbert雙平衡下變頻混頻器；第8章介紹了帶隙基準(zhǔn)源的電路搭建、參數(shù)仿真、設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法；第9章講述了并行式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和仿真流程。
本書(shū)的第1、4章由王興華編寫(xiě)；第2、5章由陳志銘編寫(xiě)；第3、6、7章由李瀟然編寫(xiě)；第8、9章由張蕾編寫(xiě)，陳鋮穎和呂世東對(duì)技術(shù)和書(shū)稿也提供了大量幫助。感謝仲順安教授對(duì)本書(shū)內(nèi)容提出的寶貴意見(jiàn)；感謝在站博士后萬(wàn)嘉月、齊全文，資深工程師劉自成、韓放，以及在讀研究生王瑛澤、鄂川源、李佳嶧、朱宇哲、劉曉凡、卓恩銳、王超等在書(shū)稿整理和圖片繪制等工作中給予的大力支持。
由于作者水平有限，加之時(shí)間較為倉(cāng)促，書(shū)中難免存在疏漏和不妥之處，懇請(qǐng)同行和讀者不吝賜教。

前言
第章CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介1
1.1設(shè)計(jì)要求與方案選擇2
1.2交互式電路設(shè)計(jì)與仿真2
1.3版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證3
1.4芯片流片與測(cè)試5
1.5本章小結(jié)7
第章ADE仿真概述8
2.1基本界面與操作8
2.1.1軟件啟動(dòng)8
2.1.2庫(kù)管理器11
2.1.3電路圖編輯器15
2.1.4ADE仿真設(shè)置19
2.1.5波形輸出顯示與計(jì)算22
2.2實(shí)例分析：共源放大器31
2.3本章小結(jié)37
第章ADE仿真功能基礎(chǔ)38
3.1直流仿真38
3.1.1直流仿真基本設(shè)置38
3.1.2實(shí)例分析39
3.2交流仿真46
3.2.1交流仿真基本設(shè)置46
3.2.2實(shí)例分析47
3.3瞬態(tài)仿真50
3.3.1瞬態(tài)仿真基本設(shè)置50
3.3.2實(shí)例分析51
3.4噪聲仿真53
3.4.1噪聲仿真基本設(shè)置53
3.4.2實(shí)例分析54
3.5S參數(shù)仿真56
3.5.1S參數(shù)仿真基本設(shè)置56
3.5.2實(shí)例分析57
3.6參數(shù)掃描62
3.6.1參數(shù)掃描基本設(shè)置62
3.6.2實(shí)例分析63
3.7蒙特卡洛仿真65
3.8本章小結(jié)73
第章運(yùn)算放大器74
4.1運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介74
4.1.1運(yùn)算放大器概述74
4.1.2常見(jiàn)運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)75
4.2單級(jí)全差分折疊共源共柵運(yùn)算放大器77
4.2.1結(jié)構(gòu)原理圖和參數(shù)77
4.2.2電路圖繪制81
4.2.3仿真驗(yàn)證85
4.3閉環(huán)運(yùn)算放大器98
4.3.1開(kāi)關(guān)電容積分器98
4.3.2瞬態(tài)特性仿真和頻率特性仿真98
4.4本章小結(jié)103
第章低噪聲放大器104
5.1低噪聲放大器概述104
5.1.1低噪聲放大器性能參數(shù)104
5.1.2低噪聲放大器結(jié)構(gòu)分類(lèi)111
5.2實(shí)例分析：S波段低噪聲放大器114
5.2.1電路搭建114
5.2.2阻抗匹配及噪聲系數(shù)仿真117
5.2.3大信號(hào)噪聲仿真122
5.2.4穩(wěn)定性仿真124
5.2.5線性度仿真125
5.3本章小結(jié)134
第章射頻功率放大器135
6.1功率放大器概述135
6.1.1功率放大器性能參數(shù)135
6.1.2功率放大器類(lèi)型136
6.1.3負(fù)載線匹配137
6.2實(shí)例分析：S波段功率放大器138
6.2.1電路搭建138
6.2.2電路參數(shù)仿真143
6.2.3負(fù)載牽引效應(yīng)及最佳負(fù)載阻抗的匹配152
6.2.4指標(biāo)測(cè)試及電路優(yōu)化157
6.3本章小結(jié)159
第章混頻器160
7.1混頻器設(shè)計(jì)概述160
7.1.1混頻器基本原理160
7.1.2混頻器性能參數(shù)161
7.1.3混頻器分類(lèi)和常見(jiàn)結(jié)構(gòu)162
7.2實(shí)例分析：S波段Gilbert雙平衡下變頻混頻器164
7.2.1電路搭建164
7.2.2諧波失真仿真170
7.2.3噪聲系數(shù)仿真174
7.2.4轉(zhuǎn)換增益仿真179
7.2.5線性度仿真183
7.3本章小結(jié)193
第章帶隙基準(zhǔn)源194
8.1帶隙基準(zhǔn)源概述194
8.1.1帶隙基準(zhǔn)源性能參數(shù)194
8.1.2帶隙基準(zhǔn)源的基本原理196
8.2實(shí)例分析：帶隙基準(zhǔn)電壓源201
8.2.1電路搭建201
8.2.2電路參數(shù)仿真208
8.3本章小結(jié)220
第章模-數(shù)轉(zhuǎn)換器221
9.1模－數(shù)轉(zhuǎn)換器概述221
9.1.1模－數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理221
9.1.2模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)222
9.1.3模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)225
9.2實(shí)例分析1：并行式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器230
9.2.1并行式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與時(shí)域仿真230
9.2.2并行式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的頻域仿真238
9.3實(shí)例分析2：逐次逼近式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器240
9.3.1逐次逼近式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與時(shí)域仿真240
9.3.2逐次逼近式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的頻域仿真248
9.4本章小結(jié)249
參考文獻(xiàn)250

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