The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Thomas H. Lee

出品人:

页数:816 pages

译者:

出版时间:December 22, 2003

价格:$94.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521835398

丛书系列:

图书标签:

• RF
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射频集成电路设计：原理、架构与实践 图书简介 本书深入探讨了现代通信系统中至关重要的射频（RF）集成电路（IC）的设计原理、关键架构选择与实际工程实现。全书内容围绕如何有效地在芯片上构建高性能、低功耗、高集成度的射频前端，以满足当前及未来无线通信标准（如5G、Wi-Fi 6/7等）对频谱效率、数据速率和功耗的严苛要求。 第一部分：射频电路基础与系统级考量 本书首先为读者建立坚实的射频电路理论基础。我们详细阐述了电磁波在微带线、带状线和片上电感器中的传输特性，强调了电感、电容和电阻的寄生效应在GHz频率下的显著影响。 噪声与线性度分析： 这是射频设计的核心挑战。本书系统性地分析了热噪声、散粒噪声和闪烁噪声（1/f噪声）的来源及其对接收机性能的影响。我们深入探讨了噪声系数（NF）的计算方法，并着重介绍了在低噪声放大器（LNA）设计中，如何通过阻抗匹配策略实现噪声和增益的最佳折衷。同时，线性度的度量，如三阶截点（IP3）和五阶截点（IIP3），被详细讲解，并结合互调失真（IMD）分析，指导读者如何设计出具有高抗干扰能力的电路。 功耗与效率： 移动和便携式设备的普及使得射频电路的功耗成为首要设计指标之一。本书详细介绍了不同偏置点的选择对晶体管效率的影响。我们探讨了诸如类偏差器（Current-Reuse）结构、低压操作技巧以及如何利用先进的工艺节点特性来降低静态功耗。 系统级架构选择： 在进入具体电路块设计之前，本书用大量篇幅对比了主流的超外差（Super-Heterodyne）、零中频（Zero-IF/Direct Conversion）和低中频（Low-IF）接收机架构的优缺点。特别关注了零中频架构中，如何通过精妙的电路技术解决本振泄漏（LO Leakage）、I/Q不匹配、以及DC偏置偏移（DC Offset）等关键问题。对于发射机，我们对比了传统的模拟调制路径与现代的数字预失真（DPD）技术在提高频谱回退（Spectral Regrowth）性能上的应用。 第二部分：核心射频电路模块设计 本书的第二部分是基于CMOS工艺的实际电路设计指南，重点关注集成度和性能的平衡。 低噪声放大器（LNA）设计： LNA是射频接收机的第一级，其性能直接决定了系统的整体信噪比。我们详细介绍了LNA的设计流程，包括晶体管尺寸的确定、输入匹配网络（如源极反馈、共源共栅等）的设计，以及如何利用片上无源器件实现宽带匹配。特别讨论了在现代SOI或FinFET工艺中，如何利用电感等效电路模型来精确预测高频性能。 混频器（Mixer）设计： 混频器是实现频率转换的核心元件。本书全面分析了乘法器混频器（Gilbert Cell Mixer）的设计，包括电流分配、晶体管尺寸对转换增益和线性度的影响。我们深入探讨了负载选择、驱动能力以及如何最小化本地振荡器（LO）驱动电流，同时保持足够的转换增益。对于零中频架构，I/Q路径的精确匹配和串扰抑制是重点分析对象。 压控振荡器（VCO）与频率合成器： 稳定的本地振荡信号是射频系统性能的基石。本书详细阐述了LC振荡器和环形振荡器的工作原理。在LC振荡器部分，我们着重分析了相位噪声的来源（如闪烁噪声与热噪声的转换），并介绍了提高品质因数（Q值）和相位噪声性能的方法，包括晶体管的深度亚阈区偏置和新型电感结构的选择。频率合成部分，本书对锁相环（PLL）的结构、电荷泵（Charge Pump）、低通滤波器（LPF）的设计进行了深入探讨，并分析了环路滤波器的带宽选择对系统稳定性和相位噪声的影响。 功率放大器（PA）设计： 功率放大器是发射机中最耗电的模块。本书详细介绍了不同PA架构，如A类、AB类、E类和F类，及其在不同应用场景下的适用性。重点放在高效率的脉冲式PA和基于可变电阻负载的线性化技术。我们详细分析了晶体管在饱和区工作时的非线性失真，以及如何通过负载牵引（Load-Pull）分析来优化PA在特定工作点下的效率和线性度。 第三部分：集成与后仿真 阻抗匹配与去嵌入/去嵌技术： 理想化的电路模型在实际芯片上往往无法实现预期性能。本书强调了片上无源器件（特别是电感和电容）的非理想特性。我们介绍了如何使用先进的电磁（EM）仿真工具来精确建模这些无源元件的寄生参数。随后，详细阐述了去嵌入（De-embedding）和去嵌（De-embedding）技术，这些技术对于从测试端口数据中剥离出芯片本身的性能至关重要。 版图对高频性能的影响： 在纳米级CMOS工艺中，版图布局不再仅仅是器件的物理放置，而是电路性能的决定性因素。本书涵盖了关键的版图考量，包括：电源/地平面设计以最小化电源网络阻抗、关键信号线的耦合控制、散热路径的设计、以及如何布置屏蔽环（Shielding Rings）以隔离敏感模块（如LNA与混频器）之间的串扰。 高速测试与系统集成： 最后，本书概述了射频芯片的测试方法，包括S参数测量、噪声系数测试、以及在半封装（Semi-packaged）或全封装状态下的系统级指标验证。 本书旨在为研究生和射频集成电路工程师提供一本既包含深刻理论深度，又贴合现代半导体工艺实际挑战的参考手册。它着重于从器件层面理解系统需求，并利用先进的电路技术和版图策略，设计出下一代高性能无线通信芯片。

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当我翻开《CMOS射频集成电路设计》这本书时，我预想的是一本充斥着深奥公式和晦涩理论的教科书。然而，它所呈现的内容却远超我的预期，它更像是一位资深工程师在传授其毕生所学，并以一种非常系统化的方式。书中的每一章节都围绕着射频集成电路设计的核心环节展开，从基础理论到具体模块的设计，再到系统集成和版图考量，都进行了详尽的阐述。我尤其对作者在讲解“混频器”时，对不同拓扑结构（如 Gilbert 单元、开关混频器）的深入剖析印象深刻。他不仅解释了它们的工作原理，还详细分析了各自的优缺点，比如本振泄露（LO leakage）、镜像抑制（image rejection）以及功耗等方面的权衡。对于“锁相环”（PLL）的设计，书中提供了非常详尽的指导，从压控振荡器（VCO）的设计（包括 LC-tank VCO 和 Relaxation VCO），到鉴相器（PD）、电荷泵（CP）和分频器（divider）的设计，以及它们如何影响 PLL 的锁定时间、相位噪声和抖动。作者还重点介绍了如何通过“频率合成器”（frequency synthesizer）来生成精确的参考频率，并讨论了其在无线通信系统中的重要性。此外，书中对“射频前端”（RF front-end）的设计，如低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）的讨论，也十分到位。他对 LNA 的噪声系数（NF）和 IP3 的优化，以及 PA 的效率和线性度的权衡，都提供了非常实用的设计思路和技术细节。

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坦白说，起初我选择《CMOS射频集成电路设计》这本书，是抱着一种探索的心态，想了解CMOS技术在射频领域的应用现状。然而，当我深入阅读后，才发现这本书远不止于此。作者以一种近乎百科全书式的严谨，将CMOS射频集成电路设计的方方面面都进行了淋漓尽致的展现。书中关于噪声分析的部分，让我对不同噪声源（如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）的产生机理及其对射频系统性能的影响有了全新的认识。作者通过大量的公式推导和图示，清晰地解释了噪声系数（NF）的定义、计算方法以及如何通过器件选择和电路设计来降低NF。此外，他对互调失真（IMD）和三阶交调截点（IP3）的讲解也非常透彻，这对于设计高动态范围的射频接收机至关重要。我尤其欣赏作者在讨论功率放大器（PA）设计时，对不同PA拓扑（如Class A, Class B, Class AB, Class D, Class E, Class F等）的深入比较，以及它们在效率、线性度和输出功率方面的权衡。他详细分析了如何通过负载牵引（load-pull）技术来优化PA的性能，以及在CMOS工艺中实现高效率PA面临的挑战。书中对匹配网络设计的讲解，也十分实用，包括使用史密斯圆图进行阻抗匹配的步骤和技巧，以及如何考虑Q值和带宽的影响。作者还探讨了射频电路的版图设计，强调了信号完整性、电源完整性以及寄生效应在版图中的影响，并提供了一些优化建议，这对于将设计转化为实际芯片至关重要。

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这本《CMOS射频集成电路设计》的封面设计就透着一股扎实和专业的气息，金属质感的色调和清晰的电路图纹理，让人立刻感受到它所承载的技术深度。当我第一次翻开它，映入眼帘的是作者对射频电路基础理论的细致梳理，从基本的电磁场理论到半导体物理，再到CMOS器件的特性，都进行了深入浅出的讲解。这不是一本仅仅罗列公式的书，而是试图构建起读者对射频电路工作原理的直观理解。书中的每一个概念，无论是噪声系数、线性度还是阻抗匹配，都通过巧妙的类比和丰富的插图得以形象化，即便是初学者也能循序渐进地掌握。作者在处理一些复杂的概念时，并没有回避其数学上的严谨性，但同时又辅以直观的物理意义解释，使得理论与实践之间的鸿沟被大大缩短。我特别欣赏作者在讲解每一部分内容时，都反复强调其在实际射频电路设计中的重要性，以及可能遇到的挑战。例如，在讨论低噪声放大器（LNA）的设计时，作者不仅详细介绍了各种 LNA 的拓扑结构，还深入分析了不同结构在噪声、增益、线性度以及功耗方面的权衡，并提供了实用的设计指导和一些常见的陷阱提示，这对于真正动手做设计的人来说，无疑是宝贵的经验之谈。书中的许多公式推导，清晰而有条理，每一步的逻辑联系都解释得很到位，不会让人觉得是凭空出现的。此外，作者还在不同章节穿插了一些经典的射频电路案例分析，这些案例的设计思路、仿真结果和实际测试数据都提供了非常生动的参考，让我能够将理论知识与实际应用紧密结合起来，对射频集成电路的设计流程有了更全面的认识。

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我一直对射频集成电路设计充满好奇，尤其是CMOS这种成本低廉、易于集成的技术如何在高频领域大放异彩。这本书《CMOS射频集成电路设计》给了我一个非常系统和深入的答案。作者从最基本的电磁波传播原理讲起，逐步过渡到CMOS器件在射频频率下的行为特性，比如史密斯圆图的应用、S参数的含义和测量、以及传输线理论在PCB和片上布线中的重要性。我特别喜欢书中关于“去神秘化”的处理方式，很多看似复杂的射频概念，在作者的笔下变得清晰明了。比如，在讲解混频器时，作者详细分析了频率混合的原理，以及如何选择合适的本振（LO）频率和下变频（downconversion）策略，以避免不必要的寄生信号干扰。书中对“局部振荡器”（LO）的设计和隔离的讨论，也给我留下了深刻的印象，因为LO泄露是射频电路中一个非常棘手的问题。此外，作者在讨论接收机前端时，对“阻塞”（blocking）和“交调”（intermodulation）问题的分析，以及如何设计能够抵抗强大外部信号干扰的电路，都显得尤为重要。他还提供了许多实际的设计权衡，例如在选择器件时，需要考虑的不仅仅是理论性能，还有功耗、成本以及工艺的可实现性。书中的一些图表，特别是表示不同电路在频率响应、噪声和线性度等方面的对比图，非常直观，能够帮助读者快速把握关键信息。

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这本书《CMOS射频集成电路设计》可以说是我深入了解射频集成电路领域的一个重要启蒙。作者不仅在技术深度上达到了要求，更重要的是，他能够以一种非常易于理解的方式将复杂的知识传递出来。我印象最深的是作者在讲解“阻抗匹配”这个概念时，花了大量的篇幅，从理论基础到实际应用，都进行了细致的阐述。他不仅讲解了为什么要做阻抗匹配，更重要的是，他详细介绍了在CMOS工艺中，如何通过并联或串联电感、电容来实现宽带阻抗匹配，以及匹配网络的损耗如何影响整个系统的效率。书中关于“噪声系数”（NF）的讲解，也让我茅塞顿开。他详细分析了不同噪声源（热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）的来源，以及它们如何叠加影响最终的输出信噪比。作者还提供了一些实用的经验法则，帮助我们在设计初期就能对电路的噪声性能有一个大致的预测。在关于“线性度”的讨论中，他深入分析了三阶互调失真（IMD3）的产生机理，以及如何通过选择合适的器件和偏置点来提高电路的IP3（三阶交调截点）。他还介绍了级联电路的总IMD3计算方法，这对于设计多级射频系统来说非常关键。此外，书中对“功耗管理”的关注，也让我看到，射频电路设计不仅仅是性能的追求，更是如何在性能、功耗和成本之间找到最佳平衡。

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《CMOS射频集成电路设计》这本书，给我带来的是一种“豁然开朗”的体验。作者以一种非常系统的方式，将射频集成电路设计中的各个环节进行了清晰的梳理和阐述。我特别欣赏他在讲解“噪声”这一概念时，并没有简单地给出一个公式，而是从物理本质出发，详细分析了不同噪声源（热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）的产生机制，以及它们如何对射频信号产生影响。书中的图示和仿真结果，更是将这些抽象的概念具象化，让我能够更直观地理解。在“线性度”方面，作者对三阶互调失真（IMD3）和截点（IP3）的讲解，可以说是精辟入里。他不仅解释了 IMD3 产生的根源，还提供了多种抑制 IMD3 的方法，如调整器件偏置、采用差分结构以及使用反馈技术等。这对于设计高动态范围的射频接收机来说，至关重要。书中关于“阻抗匹配”的讨论，也让我受益匪浅。作者详细讲解了如何使用史密斯圆图来解决匹配问题，并提供了在 CMOS 工艺中实现宽带匹配的各种技巧，例如使用集总参数元件（电感、电容）和分布式元件（传输线）等。他对匹配网络损耗的分析，以及如何最小化匹配网络对信号的衰减，也显得十分专业。此外，书中对“滤波器”设计（包括低通、高通、带通滤波器）的讨论，也涵盖了从理论到实践的各个方面，并详细介绍了在 CMOS 工艺中实现高 Q 值和紧凑版图的挑战与对策。

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我一直认为射频集成电路设计是一个非常神秘的领域，但《CMOS射频集成电路设计》这本书，以其清晰的逻辑和深入浅出的讲解，消除了我很多的困惑。作者从最基本的电磁理论讲起，逐步深入到 CMOS 器件在高频下的行为特性。我特别欣赏他对“阻抗匹配”的详尽阐述，从理论基础到史密斯圆图的应用，再到各种匹配网络的实现，都解释得非常到位。他不仅讲解了如何匹配，更重要的是，他分析了匹配网络损耗对整个系统性能的影响。书中关于“噪声系数”（NF）的讲解，也让我对射频系统的信噪比有了更深刻的理解。作者详细分析了不同噪声源的来源，以及如何通过电路设计来降低 NF。他对“线性度”的讨论，尤其是三阶互调失真（IMD3）和截点（IP3）的讲解，对于我理解无线通信系统中信号的保真度至关重要。他还介绍了如何通过调整偏置点和采用差分结构来提高电路的线性度。在讲解“功率放大器”（PA）时，作者不仅介绍了不同类别的 PA，还深入分析了它们在效率和线性度方面的权衡，以及在 CMOS 工艺中实现高效率 PA 的挑战。这本书的版图设计部分，也给我提供了宝贵的经验，作者强调了信号完整性、电源完整性以及寄生效应在版图中的重要性，并提供了一些优化建议。

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《CMOS射频集成电路设计》这本书，为我打开了通往射频集成电路设计领域的一扇大门。作者以一种非常系统和逻辑性的方式，将复杂的射频概念和设计流程娓娓道来。我尤其对书中关于“功率放大器”（PA）的设计部分印象深刻。作者详细分析了不同类别的 PA（如 A 类、B 类、AB 类、D 类、E 类、F 类等）的工作原理、效率和线性度之间的权衡。他深入探讨了如何通过负载牵引（load-pull）技术来优化 PA 的输出功率和效率，以及在 CMOS 工艺中实现高功率输出面临的挑战。书中还详细介绍了“射频发射机”（RF transmitter）的架构，包括如何进行信号调制、上变频（upconversion）以及功率放大。我对作者在讨论“滤波器”设计时，对不同滤波器类型（如低通、高通、带通）的详细讲解，以及它们在射频系统中的作用，也深表赞同。他特别强调了在 CMOS 工艺中实现高 Q 值和紧凑版图的困难，并提供了一些巧妙的设计技巧。此外，书中对“射频前端”（RF front-end）的整体设计，以及各个模块之间的协调与匹配，也进行了全面的阐述。作者还强调了在实际设计中，需要考虑的诸多细节，例如电源退耦、接地技术以及电磁干扰（EMI）的防护等，这些往往是初学者容易忽视但却至关重要的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书《CMOS射频集成电路设计》的深度和广度都给我留下了深刻的印象。作者在讲解射频电路的每一个细节时，都力求做到细致入微，并且始终围绕着“设计”这一核心。我特别喜欢他对“本振”（LO）设计的阐述。他详细分析了压控振荡器（VCO）的各种拓扑结构，以及它们在调谐范围、相位噪声和功耗方面的权衡。书中对 LC-tank VCO 的调谐机制，以及如何优化 Q 值以降低相位噪声，都进行了深入的分析。此外，他关于“频率合成器”（frequency synthesizer）的设计，也是该书的一大亮点。作者详细讲解了锁相环（PLL）的各个组成部分，包括鉴相器（PD）、电荷泵（CP）、分频器（divider）以及 VCO，并分析了它们如何共同作用来实现精确的频率合成。书中对 PLL 稳定性和动态性能的讨论，以及如何通过选择合适的环路滤波器（loop filter）来优化其性能，都极具参考价值。他还深入探讨了“射频接收机”（RF receiver）的设计，包括低噪声放大器（LNA）、混频器（mixer）和后续的基带滤波器等模块。他对 LNA 的噪声系数（NF）和 IP3 的优化，以及混频器的镜像抑制（image rejection）和本振泄露（LO leakage）的控制，都提供了非常实用的指导。

评分☆☆☆☆☆

阅读《CMOS射频集成电路设计》的过程，更像是一场与一位经验丰富的工程师进行一对一的技术交流。书中的内容并非简单地堆砌知识点，而是围绕着“设计”这一核心，系统性地展开。作者从射频前端模块的功能划分入手，逐一剖析了低噪声放大器（LNA）、混频器、锁相环（PLL）、功率放大器（PA）以及滤波器等关键组件的设计原理和实现方法。我特别震撼于作者在讲解这些模块时，对各种失配效应、寄生参数以及工艺限制的考虑有多么周全。书中对不同器件寄生电容和电感的建模，以及它们如何影响高频性能，都进行了详尽的论述，并提供了相应的补偿策略。在讨论混频器时，作者不仅介绍了Gilbert单元混频器的原理，还深入探讨了不同类型混频器（如平衡混频器、单平衡混频器）的优劣，以及它们在杂散响应抑制、本振泄露控制等方面的差异。书中关于锁相环（PLL）的部分，更是让我受益匪浅，作者详细讲解了压控振荡器（VCO）、鉴相器（PD）、电荷泵（CP）以及分频器等核心单元的设计，并重点阐述了频率合成器的整体设计流程、相位噪声的产生机理及抑制方法。他还讨论了如何根据系统需求选择合适的PLL拓扑，例如电荷泵PLL（CP-PLL）和电流控制振荡器PLL（CCO-PLL）等。书中对电源退耦、接地策略以及电磁干扰（EMI）的防护措施的强调，也充分体现了作者在实践经验方面的深厚积累，这些细节往往是初学者容易忽略但却至关重要的部分。

评分☆☆☆☆☆

断断续续算是看完了。这书对不同层次的人来说，价值不同。对于入门者，最有价值的部分是history，除此之外，基本没用。因为Lee除了对phase noise部分有深入讨论，其他方面基本就是点到为止，想通过这书搭建个RF系统基本是妄想。对于从事RF的人来说，这书Overview了整个领域，提出了一些别的书不常出现的东西，算是有些新意。当然，对我来说，看这书还不如去看Lee和Hajimiri在JSSC 2000 年上发表的论文 “Oscillator Phase Noise: A Tutorial" (PS: RF领域看到现在还没一本令人满意的书啊...)

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