近年來，隨著集成電路工藝技術(shù)的進步，電子系統(tǒng)的構(gòu)成發(fā)生了兩個重要的變化： 一個是數(shù)字信號處理和數(shù)字電路成為系統(tǒng)的核心，一個是整個電子系統(tǒng)可以集成在一個芯片上（稱為片上系統(tǒng))。這些變化改變了模擬電路在電子系統(tǒng)中的作用，并且影響著模擬集成電路的發(fā)展。 數(shù)字電路不僅具有遠遠超過模擬電路的集成規(guī)模，而且具有可編程、靈活、易于附加功能、設(shè)計周期短、對噪聲和制造工藝誤差的抗擾性強等優(yōu)點，因而大多數(shù)復(fù)雜系統(tǒng)以數(shù)字信號處理和數(shù)字電路為核心已成為必然的趨勢。雖然如此，模擬電路仍然是電子系統(tǒng)中非常重要的組成部分。這是因為我們接觸到的外部世界的物理量主要都是模擬量，比如圖像、聲音、壓力、溫度、濕度、重量等，要將它們變換為數(shù)字信號，需要模擬信號處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路，如果這些電路性能不夠高，將會影響整個系統(tǒng)的性能。其次，系統(tǒng)中的許多功能不可能或很難用數(shù)字電路完成，如微弱信號放大，很高頻率和寬頻帶信號的實時處理等。因此，雖然模擬電路在系統(tǒng)中不再是核心，但作為固有的模擬世界與數(shù)字系統(tǒng)的接口，其地位和作用仍然十分重要。 片上系統(tǒng)要求將數(shù)字電路和模擬電路集成在一個芯片上，這希望模擬電路使用與數(shù)字電路相同的制造工藝。隨著MOS器件的線寬不斷減小，使MOS器件的性能不斷提高，MOS數(shù)字電路成為數(shù)字集成電路的主流，并因此促進了MOS模擬集成電路的迅速發(fā)展。為了適應(yīng)電子系統(tǒng)功能的不斷擴展和性能的不斷提高，對模擬電路在降低電源電壓、提高工作頻率、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩(wěn)定度等方面提出更高要求，促進了新電路技術(shù)的發(fā)展。 作為研究生課程的教材，本書內(nèi)容是在本科相關(guān)課程基礎(chǔ)上的深化和擴展，同時涉及實際設(shè)計中需要考慮的一些問題，重點介紹具有高工作頻率、低電源電壓和高工作穩(wěn)定性的新電路技術(shù)和在電子系統(tǒng)中占有重要地位的功能電路及其中的新技術(shù)。全書共7章，大致可分為三個部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章為MOS模擬集成電路基礎(chǔ)，比較全面地介紹MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件構(gòu)成的基本單元電路，為學(xué)習本教材其他內(nèi)容提供必要的知識。由于版圖設(shè)計與工藝參數(shù)對模擬集成電路性能的影響很大，因此第7章簡單介紹制造MOS模擬集成電路的CMOS工藝過程和版圖設(shè)計技術(shù)，讀者可以通過對該章所介紹的相關(guān)背景知識的了解，更深入地理解MOS器件和電路的特性，有助于更好地完成模擬集成電路的可實現(xiàn)性設(shè)計。第二部分為新電路技術(shù)，由第2章、第3章和第5章的部分組成，包括近年來逐步獲得廣泛應(yīng)用的電流模電路、抽樣數(shù)據(jù)電路和對數(shù)域電路，它們在提高工作頻率、降低電源電壓、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩(wěn)定度方面具有明顯的潛力，同時它們也引入了一些模擬電路的新概念。這些內(nèi)容有助于讀者開拓提高電路性能方面的思路。第2章介紹電流模電路的工作原理、特點和典型電路。與傳統(tǒng)的以電壓作為信號載體的電路不同，這是一種以電流作為信號載體的電路，雖然在電路中電壓和電流總是共同存在并相互作用的，但由于信號載體不同，不僅電路性能不同而且電路結(jié)構(gòu)也不同。第3章介紹抽樣數(shù)據(jù)電路的特點和開關(guān)電容與開關(guān)電流電路的工作原理、分析方法與典型電路。抽樣數(shù)據(jù)電路類似于數(shù)字電路，處理的是時間離散信號，又類似于模擬電路，處理的是幅度連續(xù)信號，它比模擬電路具有穩(wěn)定準確的時間常數(shù)，解決了模擬電路實際應(yīng)用中的一大障礙。對數(shù)域電路在第5章中結(jié)合其在濾波器中的應(yīng)用介紹，這類電路除具有良好的電性能外，還提出了一種利用器件的非線性特性實現(xiàn)線性電路的新思路。第三部分介紹幾個模擬電路的功能模塊，它們是電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，并且與信號和信號處理聯(lián)系密切，有助于在信號和電路間形成整體觀念。這部分包括第4章至第6章。第4章介紹數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的技術(shù)指標和高精度與高速度轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成、工作原理、特點和典型電路。第5章介紹模擬集成濾波器的設(shè)計方法和主要類型，包括連續(xù)時間濾波器、對數(shù)域濾波器和抽樣數(shù)據(jù)濾波器。第6章介紹通信系統(tǒng)中的收發(fā)器與射頻前端電路，包括收信器、發(fā)信器的技術(shù)指標、結(jié)構(gòu)和典型電路。因為載波通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號，射頻前端電路的性能對整個通信系統(tǒng)有直接的影響，所以射頻集成電路已成為重要的研究課題。 〖〗高等模擬集成電路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本書是在為研究生開設(shè)的“高等模擬集成電路”課程講義的基礎(chǔ)上整理而成，由董在望主編，第1、4、7章由李冬梅編寫，第6章由王志華編寫，第5章由李永明和董在望編寫，第2、3章由董在望編寫，李國林參加了部分章節(jié)的校核工作。 本書可作為信息與通信工程和電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相關(guān)課程的研究生教材或教學(xué)參考書，也可作為本科教學(xué)參考書或選修課教材和供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。 清華大學(xué)出版社多位編輯為本書的出版做了卓有成效的工作，深致謝意。 限于編者水平，難免有錯誤和疏漏之處，歡迎批評指正。 目錄 1.1MOS器件基礎(chǔ)及器件模型 1.1.1結(jié)構(gòu)及工作原理 1.1.2襯底調(diào)制效應(yīng) 1.1.3小信號模型 1.1.4亞閾區(qū)效應(yīng) 1.1.5短溝效應(yīng) 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大電路 1.2.1共源(CS)放大電路 1.2.2共漏(CD)放大電路 1.2.3共柵(CG)放大電路 1.2.4共源共柵(CSCG)放大電路 1.2.5差分放大電路 1.3電流源電路 1.3.1二極管連接的MOS器件 1.3.2基本鏡像電流源 1.3.3威爾遜電流源 1.3.4共源共柵電流源 1.3.5有源負載放大電路 1.4運算放大器 1.4.1運算放大器的主要參數(shù) 1.4.2單級運算放大器 1.4.3兩級運算放大器 1.4.4共模反饋(CMFB) 1.4.5運算放大器的頻率補償 1.5模擬開關(guān) 1.5.1導(dǎo)通電阻 1.5.2電荷注入與時鐘饋通 1.6帶隙基準電壓源 1.6.1工作原理 1.6.2與CMOS工藝兼容的帶隙基準電壓源 思考題 2電流模電路 2.1概述 2.1.1電流模電路的概念 2.1.2電流模電路的特點 2.2基本電流模電路 2.2.1電流鏡電路 2.2.2電流放大器 2.2.3電流模積分器 2.3電流模功能電路 2.3.1跨導(dǎo)線性電路 2.3.2電流傳輸器 2.4從電壓模電路變換到電流模電路 2.5電流模電路中的非理想效應(yīng) 2.5.1MOSFET之間的失配 2.5.2寄生電容對頻率特性的影響 思考題 3抽樣數(shù)據(jù)電路 3.1開關(guān)電容電路和開關(guān)電流電路的基本分析方法 3.1.1開關(guān)電容電路的時域分析 3.1.2開關(guān)電流電路的時域分析 3.1.3抽樣數(shù)據(jù)電路的頻域分析 3.2開關(guān)電容電路 3.2.1開關(guān)電容單元電路 3.2.2開關(guān)電容電路的特點 3.2.3非理想因素的影響 3.3開關(guān)電流電路 3.3.1開關(guān)電流單元電路 3.3.2開關(guān)電流電路的特點 3.3.3非理想因素的影響 思考題 4A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器 4.1概述 4.1.1電子系統(tǒng)中的A/D與D/A轉(zhuǎn)換 4.1.2A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理 4.1.3A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標 4.1.4A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的分類 4.1.5A/D與D/A轉(zhuǎn)換器中常用的數(shù)碼類型 4.2高速A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.1全并行結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.2兩步結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.3插值與折疊結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.4流水線結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.5交織結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.3高精度A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.1逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.2雙斜率積分型A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.3過采樣ΣΔA/D轉(zhuǎn)換器 4.4D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.1電阻型D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.2電流型D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.3電容型D/A轉(zhuǎn)換器 思考題 5集成濾波器 5.1引言 5.1.1濾波器的數(shù)學(xué)描述 5.1.2濾波器的頻率特性 5.1.3濾波器設(shè)計的逼近方法 5.2連續(xù)時間濾波器 5.2.1連續(xù)時間濾波器的設(shè)計方法 5.2.2跨導(dǎo)電容（GmC）連續(xù)時間濾波器 5.2.3連續(xù)時間濾波器的片上自動調(diào)節(jié)電路 5.3對數(shù)域濾波器 5.3.1對數(shù)域電路概念及其特點 5.3.2對數(shù)域電路基本單元 5.3.3對數(shù)域濾波器 5.4抽樣數(shù)據(jù)濾波器 5.4.1設(shè)計方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3開關(guān)電容電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)電流電路的方法 思考題 6收發(fā)器與射頻前端電路 6.1通信系統(tǒng)中的射頻收發(fā)器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收與鏡像信號 6.2.2復(fù)數(shù)信號處理 6.2.3收信器前端結(jié)構(gòu) 6.3集成發(fā)信器 6.3.1上變換器 6.3.2發(fā)信器結(jié)構(gòu) 6.4收發(fā)器的技術(shù)指標 6.4.1噪聲性能 6.4.2靈敏度 6.4.3失真特性與線性度 6.4.4動態(tài)范圍 6.5射頻電路設(shè)計 6.5.1晶體管模型與參數(shù) 6.5.2噪聲 6.5.3集成無源器件 6.5.4低噪聲放大器 6.5.5混頻器 6.5.6頻率綜合器 6.5.7功率放大器 思考題 7CMOS集成電路制造工藝及版圖設(shè)計 7.1集成電路制造工藝簡介 7.1.1單晶生長與襯底制備 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4擴散及離子注入 7.1.5化學(xué)氣相淀積（CVD） 7.1.6接觸與互連 7.2CMOS工藝流程與集成電路中的元件 7.2.1硅柵CMOS工藝流程 7.2.2CMOS集成電路中的無源元件 7.2.3CMOS集成電路中的寄生效應(yīng) 7.3版圖設(shè)計 7.3.1硅柵CMOS集成電路的版圖構(gòu)成 7.3.2版圖設(shè)計規(guī)則 7.3.3CMOS版圖設(shè)計技術(shù) 思考題
標簽：
模擬集成電路
上傳時間：
2013-11-13
上傳用戶：chengxin
