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第一部分 模拟集成电路1

第1章 单器件模型1

1.1双极型晶体管1

1.1.1 Ebers-Moll模型1

1.1.2 Gummel-Poon模型2

1.1.3双极型晶体管的电流增益4

1.1.4大电流现象5

1.1.5小信号模型6

1.1.6工艺7

1.1.7模型参数9

1.1.8锗硅异质结双极型晶体管（SiGe HBT）12

1.2金属-氧化物-硅场效应晶体管14

1.2.1引言14

1.2.2沟道电荷16

1.2.3伏-安特性26

1.2.4晶体管的电容38

1.2.5小信号工作41

1.2.6基于设计的分析策略55

1.3 JEET， MESFET和HEMT技术与器件58

1.3.1引言58

1.3.2硅JFET器件工作原理和技术59

1.3.3化合物半导体FET工艺65

1.3.4结论72

1.4无源器件73

1.4.1电阻73

1.4.2电容81

1.4.3电感86

1.5模拟集成电路中芯片的寄生效应93

1.5.1互连寄生效应93

1.5.2压焊点和封装寄生参数99

1.5.3寄生参数测量101

第2章 模拟电路单元102

2.1双极偏置电路102

2.1.1普通双极型晶体管（BJT）偏置电路102

2.2线性双极型技术的典型单元109

2.2.1引言109

2.2.2小信号模型109

2.2.3单输入单输出典型单元111

2.2.4差分放大器130

2.3 MOSFET的偏置电路139

2.3.1引言139

2.3.2器件类型和模型140

2.3.3电压和电流基准和偏置电路144

2.3.4基于不常用器件的电压和电流基准148

2.3.5基于N型和P型掺杂多晶硅栅阈值的电压基准150

2.3.6简单的放大器偏置及其他电路151

2.3.7低电源电压偏置电路153

2.3.8动态偏置154

2.3.9结论155

2.4 MOSFET技术的典型单元155

2.4.1匹配的器件对155

2.4.2不匹配器件对158

2.4.3复合晶体管160

2.4.4超级MOS晶体管164

2.4.5基本的电压增益单元167

2.4.6结论171

第3章 高性能模拟电路172

3.1宽带双极网络172

3.1.1引言172

3.1.2米勒（Miller）定理172

3.1.3在高频时双极型晶体管的建模173

3.1.4单增益级174

3.1.5 Cμ的中和178

3.1.6负反馈179

3.1.7 RF双极性晶体管布局179

3.1.8双极型电流模宽带电路179

3.1.9宽带放大器的稳定性194

3.1.10结论201

附录A：电流反馈传输函数和带宽特性202

附录B：电压反馈的传输函数和带宽特性203

附录C：电流反馈Op-amp输入级的跨导204

附录D： Widlar电流镜像的传输函数205

附录E：带发射极负反馈电阻的Widlar电流镜的传输函数205

3.2双极噪声206

3.2.1热噪声206

3.2.2散粒噪声206

3.2.3产生—复合噪声207

3.2.4 1/f噪声207

3.2.5噪声1/f2208

3.2.6突发噪声—RTS噪声208

3.2.7雪崩噪声209

3.2.8噪声表征209

第4章 射频通信电路212

4.1引言212

4.2系统级RF设计213

4.2.1一般概述213

4.2.2 RF系统性能指标213

4.2.3 RF收发器结构215

4.3技术218

4.3.1有源器件218

4.3.2无源器件219

4.4接收器220

4.4.1低噪声放大器（LNA）220

4.4.2下变频器223

4.5合成器223

4.5.1拓扑224

4.5.2振荡器225

4.5.3预分频器225

4.5.4小数N分频合成226

4.6发射器227

4.6.1上变频与下变频227

4.6.2 CMOS 混频器拓扑227

4.6.3功率放大器231

第5章 锁相环（PLL）电路235

5.1引言235

5.1.1什么是相位锁定和为什么需要相位锁定？235

5.1.2 PLL的基本工作原理235

5.1.3 PLL的分类235

5.2 PLL技术236

5.2.1基本拓扑结构236

5.2.2 PLL环路的阶数236

5.2.3跟踪过程237

5.2.4锁定过程239

5.2.5捕获过程240

5.2.6辅助捕获241

5.2.7 PLL的噪声性能241

5.3 PLL的基本模块242

5.3.1压控振荡器242

5.3.2鉴频鉴相器244

5.3.3环路滤波器246

5.3.4电荷泵PLL251

5.3.5 PLL的设计考虑253

5.4 PLL的应用255

5.4.1时钟和数据恢复255

5.4.2延迟锁定环258

5.4.3频率合成器260

第6章 电抗脉冲形成网络的合成262

6.1引言262

6.2网络形成准矩形输出脉冲262

6.2.1准矩形输出脉冲和它的拉普拉斯变换263

6.2.2实现的必备条件264

6.2.3第二个近似步骤：实现的逼近265

6.2.4具有非延迟输出脉冲的脉冲形成网络266

6.2.5具有延迟输出脉冲的脉冲形成网络268

6.3宽带放大器的传递函数272

6.3.1阶跃响应参数和它的拉普拉斯变换273

6.3.2传递函数近似273

6.3.3传递函数设计的例子274

6.3.4列表的结果275

6.4一个正弦脉冲的形成276

6.4.1需要的传递函数276

6.4.2实现的近似277

6.4.3例子278

6.5总结280

第二部分 超大规模集成电路281

第7章 数字信号处理基础281

7.1引言281

7.1.1连续时间周期信号的傅里叶级数281

7.1.2示例和讨论283

7.1.3离散时间信号284

7.1.4离散傅里叶变换284

7.1.5例子和讨论286

7.1.6 DFT的应用289

7.1.7快速傅里叶变换290

7.1.8连续时间的傅里叶变换292

7.1.9示例和讨论293

7.1.10离散时间傅里叶变换294

7.1.11 DTFT模型296

7.1.12采样定理296

7.1.13 DTFT特性298

7.1.14例子和讨论298

7.1.15 线性时不变离散时间系统299

7.1.16卷积301

7.1.17稳定性301

7.1.18频率响应301

7.1.19例子和讨论302

7.1.20理想的数字滤波器303

7.1.21 z变换304

7.1.22双边z变换特性304

7.1.23 z平面305

7.1.24传递函数306

7.1.25单边z变换307

7.1.26结论308

第8章 数字电路309

8.1 MOS逻辑电路309

8.1.1引言309

8.1.2用于数字电路的MOSFET模型309

8.1.3数字反相器311

8.1.4 NMOS逻辑门312

8.1.5 CMOS反相器314

8.1.6静态CMOS逻辑门316

8.1.7动态CMOS逻辑门319

8.2传输门320

8.2.1数字处理320

8.2.2模拟处理327

第9章 数字系统334

9.1可编程逻辑器件334

9.1.1 PLD器件技术335

9.1.2 PLD的符号336

9.1.3可编程逻辑阵列337

9.1.4可编程只读存储器338

9.1.5可编程阵列逻辑339

9.1.6组合逻辑PLD器件的分类340

9.1.7组合逻辑PAL器件的设计340

9.1.8时序PAL器件设计345

9.1.9具有可编程宏单元输出的PAL设计347

9.1.10 FPGA技术351

9.1.11 FPGA结构351

9.1.12设计过程353

9.1.13 FPGA的VHDL综合模式355

9.1.14状态机的综合358

9.2时钟方案358

9.2.1引言358

9.2.2时钟原理359

9.2.3时钟分布方案371

9.2.4未来发展方向386

9.3 MOS存储电路388

9.3.1动态电荷存储388

9.3.2移位寄存器390

9.3.3动态CMOS逻辑392

9.4基于微处理器的设计395

9.4.1引言395

9.4.2一个基于微处理器的系统的特性396

9.4.3存储器398

9.4.4微处理器结构403

9.4.5一个通用微处理器的设计406

9.4.6接口410

9.4.7微控制器的设计414

9.4.8设计指南419

9.5脉动阵列419

9.5.1并发，并行，流水线和脉动阵列419

9.5.2数字滤波器424

9.5.3脉动字和位级设计428

9.5.4递归LS估计431

9.5.5 Kalman滤波438

9.5.6特征值和SVD444

第10章 数据转换器450

10.1数模转换器450

10.1.1引言450

10.1.2基本的转换器设计问题451

10.1.3转换器结构453

10.1.4高精度DAC技术458

10.1.5转换误差的来源466

10.1.6低杂散DAC设计实例469

10.2模数转换器471

10.2.1引言471

10.2.2奈奎斯特转换器474

10.2.3过采样转换器484

致谢492

参考文献493