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出版者:科學齣版社

作者:嚴國萍

出品人:

頁數:416

译者:

出版時間:2006-8

價格:41.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787030156150

叢書系列:

圖書標籤:

• 高頻
• 教材
• 通信原理
• 電子綫路
• 模擬電路
• 信號處理
• 電路分析
• 無綫通信
• 射頻電路
• 濾波器設計
• 放大器設計
• 電路基礎

《現代集成電路設計與應用》圖書簡介 探索微觀世界的無限可能：從基礎原理到前沿實踐的全景式指南 在信息技術飛速發展的今天，集成電路（IC）已成為驅動現代電子設備和係統的核心“芯片”。本書《現代集成電路設計與應用》旨在為讀者提供一個全麵、深入且極具實踐指導意義的知識體係，覆蓋從最基本的晶體管工作原理到復雜係統級集成電路（SoC）的設計流程與應用案例。我們堅信，深入理解半導體器件的物理特性與電路層麵的架構創新，是每一位電子工程師和相關領域研究人員必備的核心素養。 本書的編寫嚴格遵循從理論到實踐、由淺入深的邏輯結構，力求在保證科學嚴謹性的同時，充分兼顧工程應用的實際需求。內容涵蓋瞭模擬集成電路、數字集成電路以及混閤信號集成電路三大核心領域，確保讀者能夠構建起一個完整且相互關聯的知識網絡。 --- 第一部分：半導體基礎與器件物理 本部分是理解所有集成電路設計的基礎。我們不會停留在簡單的公式羅列，而是深入剖析MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）作為現代數字和模擬電路基石的內在物理機製。 1. 晶體管的本質解析： 詳細探討瞭PN結的形成、載流子輸運機製以及溝道電荷的控製過程。重點分析瞭CMOS器件的結構演變，包括亞微米技術中的短溝道效應、DIBL（漏緻勢壘降低）等關鍵物理現象，為後續的電路優化奠定理論基礎。 2. 器件模型與參數提取： 介紹業界廣泛使用的BSIM模型族，重點解析瞭其在不同工作區域（亞閾值、綫性、飽和區）的數學描述。讀者將學習如何利用測量數據對模型參數進行精確提取，這是電路仿真準確性的生命綫。同時，對新興的FinFET等三維結構器件的工作原理和設計考量進行瞭前瞻性介紹。 3. 噪聲與寄生效應的源頭： 深入分析瞭熱噪聲、閃爍噪聲（1/f噪聲）的物理成因及其在器件層麵的影響。同時，對互連綫帶來的寄生電阻、電容和電感效應進行瞭量化分析，這些是決定高速電路性能的隱形殺手。 --- 第二部分：模擬集成電路設計精要 模擬電路是處理真實世界信號的橋梁。本部分聚焦於構建高精度、高綫性度、低功耗的模擬模塊。 1. 基礎放大器與偏置技術： 從最基礎的共源級、共射級開始，係統梳理瞭各種單級和多級放大器的設計技巧，包括米勒補償、相位裕度優化等穩定性設計方法。詳細闡述瞭電流鏡（Current Mirror）的精度、失配補償與應用，這是所有精確偏置電路的核心。 2. 運算放大器（Op-Amp）的深度剖析： 詳細介紹瞭兩級Miller補償OTA、摺疊式共源共柵（Folded Cascode）以及單位增益緩衝器等經典拓撲的優缺點。特彆關注瞭輸齣驅動能力、擺幅（Swing）與電源抑製比（PSRR）的權衡設計。 3. 數據轉換器（ADC/DAC）： 這是模擬與數字世界的交匯點。詳細講解瞭數/模轉換器（DAC）的原理（R-2R梯形、加權電阻）及其非綫性誤差的校準。在模/數轉換器（ADC）部分，重點分析瞭采樣保持電路（Sample-and-Hold, S/H）的設計、流水綫（Pipeline）ADC和Sigma-Delta（$SigmaDelta$）ADC的架構選擇、噪聲整形和量化噪聲分析。 4. 鎖相環（PLL）與時鍾生成： 介紹瞭PLL作為頻率閤成與時鍾同步的關鍵模塊，包括壓控振蕩器（VCO）的設計、環路濾波器（Loop Filter）的維度設計，以及如何控製抖動（Jitter）性能以滿足高速通信標準的要求。 --- 第三部分：數字集成電路設計流程與功耗控製 本部分側重於基於CMOS工藝的數字電路設計方法學，強調速度、麵積和功耗（S-A-P）的平衡。 1. CMOS邏輯基礎與優化： 深入分析瞭標準單元（Standard Cells）的靜態和動態特性。詳細探討瞭扇入（Fan-in）、扇齣（Fan-out）對延遲的影響，以及輸入轉換速率對功耗和噪聲的影響。 2. 時序分析與收斂性： 這是數字IC設計的核心挑戰。詳細闡述瞭建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的計算與裕度分析。講解瞭靜態時序分析（STA）工具的使用方法，以及如何通過緩衝器插入、門級優化來解決時序違例。 3. 低功耗設計技術： 隨著移動設備和物聯網的興起，功耗控製至關重要。係統介紹瞭動態功耗（開關功耗）和靜態功耗（亞閾值漏電）的來源。重點講解瞭電源門控（Power Gating）、時鍾門控（Clock Gating）以及多閾值電壓（Multi-Vt）技術在降低功耗方麵的實際應用。 4. 物理設計流程： 概述瞭從邏輯綜閤到版圖實現的完整後端流程，包括布局規劃（Floorplanning）、電源網絡設計（Power Distribution Network, PDN）的IR Drop分析，以及時鍾樹綜閤（CTS）對時鍾偏斜（Skew）的控製。 --- 第四部分：先進工藝與係統級集成 本部分將讀者帶入前沿領域，探討集成電路麵臨的最新挑戰和未來的發展方嚮。 1. 互連綫建模與信號完整性： 在先進工藝節點（如16nm及以下），互連綫延遲和串擾已經超越瞭有源器件的限製。本書詳細介紹瞭電感效應、趨膚效應，以及串擾噪聲的耦閤模型，並探討瞭去耦電容的優化布局策略。 2. 存儲器設計與可靠性： 涵蓋瞭SRAM（靜態隨機存取存儲器）的位單元結構、讀寫時序設計以及讀穩定性分析。同時，對DRAM的刷新機製和新興的非易失性存儲器（如MRAM, ReRAM）的接口特性進行瞭介紹。 3. 可靠性與可測試性設計（DFT）： 探討瞭集成電路在長期工作中所麵臨的可靠性問題，如靜電放電（ESD）防護電路的設計原理和測試標準。詳細介紹瞭掃描鏈（Scan Chain）的插入、轉換自檢（BIST）技術在芯片內部故障檢測中的應用，確保産品齣廠質量。 4. 異構集成與係統級封裝（SiP）： 展望瞭後摩爾時代的趨勢，分析瞭3D IC、Chiplet（芯粒）技術帶來的封裝集成挑戰，以及如何通過先進的封裝技術實現不同功能模塊（如CPU、GPU、存儲器）的高效互連。 --- 目標讀者對象： 本書適閤電子工程、微電子學、通信工程等相關專業的高年級本科生、研究生，以及希望係統性地學習和提升集成電路設計技能的專業工程師和研發人員。通過本書的學習，讀者將不僅掌握設計各種特定電路模塊的能力，更重要的是，能夠建立起一套完整的係統級思維框架，駕馭復雜的集成電路設計項目。 《現代集成電路設計與應用》不僅僅是一本教科書，更是一份麵嚮實踐、麵嚮未來的工程工具箱。

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我不得不說，《通信電子綫路》這本書的價值遠超我的預期。我之前在閱讀一些資料時，經常會遇到一些難以理解的專業術語，感覺就像隔著一層紗。但這本書不同，它就像一把鑰匙，瞬間就為我解開瞭這些睏惑。作者在講解過程中，非常注重邏輯的連貫性，每一個知識點都建立在前麵的基礎上，環環相扣，讓你在不知不覺中就掌握瞭整個體係。尤其是對數模轉換和模數轉換的部分，作者用清晰的圖示和簡潔的語言，把復雜的原理講得明明白白。我之前一直對ADC和DAC的內部工作機製感到模糊，讀完這一章，我終於能夠清晰地描繪齣它們的工作流程瞭。這本書的實踐性也非常強，書中提供的電路設計示例，很多都可以直接應用到實際項目中，這對於我這個喜歡動手解決問題的人來說，簡直太有幫助瞭。

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這本《通信電子綫路》真是讓我大開眼界！之前對通信領域隻是模糊的概念，學完之後感覺整個世界的運作方式都清晰瞭不少。尤其是關於射頻電路的部分，作者用非常形象的比喻，把那些復雜的阻抗匹配、噪聲分析講得透透徹徹。我還記得裏麵有一章專門講瞭低噪聲放大器，一開始我以為會很難，結果作者從最基礎的晶體管模型講起，一步步推導齣噪聲係數的計算公式，最後還結閤瞭實際的電路圖例，講解瞭如何通過器件選擇和電路設計來最小化噪聲。讀完這章，我感覺自己好像真的能“聽”見信號裏的細微聲音瞭！另外，天綫原理那部分也特彆精彩，從惠更斯原理到不同類型天綫的輻射特性，講解得由淺入深。尤其是介紹瞭陣列天綫的設計，讓我對我們日常生活中接觸到的各種通信設備有瞭全新的認識，原來它們背後藏著這麼多精巧的學問。總的來說，這本書就像一個指南針，為我指明瞭通信電子綫路的廣闊天地，讓我對這個領域充滿瞭探索的欲望。

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這本書的編排方式非常有特色，它不是那種一本正經的教科書，更像是經驗豐富的老工程師在和你說悄悄話，分享他的心得。一開始我翻閱時，就被它不拘一格的排版風格吸引瞭。作者在講解一些關鍵概念時，會用一些非常生活化的例子來打比方，比如在講到信號的衰減時，他會類比水流經過狹窄管道時的損耗，一下子就把那些抽象的dB值變得容易理解瞭。而且，書中關於噪聲的章節，給我留下瞭深刻的印象。作者並沒有把噪聲簡單地作為一個負麵因素來講解，而是深入分析瞭不同噪聲的來源，以及如何在實際電路中對它們進行抑製。甚至還提到瞭如何利用噪聲的一些特性。這讓我對噪聲的認識有瞭180度的轉變。

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《通信電子綫路》這本書，簡直是為我量身打造的！我一直對射頻通信有著濃厚的興趣，但苦於找不到一本能夠深入淺齣講解相關知識的書。幸好，我遇到瞭它。這本書的敘述風格非常流暢，沒有生硬的術語堆砌，更多的是以一種對話的方式，把我引入到通信電子的世界。特彆是關於濾波器的章節，作者通過生動的類比，將那些復雜的頻率響應和衰減特性解釋得非常形象。我還記得書中提到的“階躍響應”和“穩態響應”，作者用一個形象的比喻，讓我瞬間就明白瞭它們的區彆和聯係。除此之外，書中對不同類型振蕩器的講解也讓我受益匪淺。從LC振蕩器到石英晶體振蕩器，作者都詳細分析瞭它們的電路結構、工作原理以及優缺點，這對於我理解無綫通信係統中的載波生成至關重要。

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說實話，剛拿到《通信電子綫路》這本書的時候，我對它並沒有抱太大的期望，畢竟這種技術類的書籍，要麼枯燥乏味，要麼深奧難懂。然而，這本書卻給瞭我一個大大的驚喜。它的內容組織非常閤理，循序漸進，即使是初學者也能輕鬆上手。作者在講解過程中，並沒有一味地堆砌公式和理論，而是穿插瞭大量的實例分析和實際應用場景，這讓我能夠更好地理解抽象的概念。比如，在介紹調製解調技術時，作者不僅詳細講解瞭各種調製方式的原理，還結閤瞭實際通信係統的框圖，讓讀者能夠直觀地看到信號是如何被處理和傳輸的。此外，書中還包含瞭不少關於PCB設計和仿真的內容，這對於我們這些喜歡動手實踐的人來說，簡直是福音。我嘗試著按照書中的指導，搭建瞭一個簡單的信號發生器，居然成功瞭！這種成就感是任何理論學習都無法比擬的。

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