Analysis and Design of Analog Integrated Circuits pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Paul R. Gray

出品人:

页数:896

译者:

出版时间:2009-04-30

价格:USD 188.90

装帧:Paperback

isbn号码:9780470398777

丛书系列:

图书标签:

• IC
• Analog
• 计算机科学
• 模拟电路
• 学术
• 模拟集成电路
• 电路设计
• 模拟电路
• 集成电路
• 射频电路
• 低功耗设计
• CMOS电路
• 模拟电路设计
• 电路分析
• 电子工程

模拟集成电路的设计与实现：从理论基石到前沿应用 （本书旨在深入探讨现代模拟集成电路（Analog Integrated Circuits, ACI）的理论基础、系统级设计方法、电路拓扑选择、关键器件的建模与优化，以及在特定应用场景下的系统级实现。本书内容涵盖了从基础的运算放大器设计到复杂的高速数据转换器和射频电路等前沿领域，强调理论与实践的紧密结合，旨在培养读者独立分析和解决实际电路设计问题的能力。） --- 第一部分：模拟集成电路基础与器件物理 本部分奠定了理解现代集成电路设计所必需的理论基础，重点关注半导体器件的物理特性、集成工艺的限制，以及如何将这些物理限制转化为可用于电路设计的等效模型。 第1章：CMOS工艺与器件基础 本章详细阐述了当前主流的CMOS（互补金属氧化物半导体）集成工艺流程，包括从衬底准备、薄膜生长、光刻、刻蚀到离子注入的全过程。深入分析了nMOS和pMOS晶体管的结构、工作原理及其在集成电路中的物理尺寸和布局对性能（如寄生电容、串扰）的影响。 MOSFET的精密建模： 介绍从亚阈值区到饱和区的完整I-V特性模型，重点分析了短沟道效应（Short Channel Effects, SCEs）、速度饱和（Velocity Saturation）和沟道长度调制（Channel Length Modulation）对精确仿真和设计的意义。 噪声源分析： 细致辨析了热噪声（Thermal Noise）、闪烁噪声（Flicker Noise，$1/f$噪声）的物理来源及其对低噪声放大器（LNA）设计的影响。讨论了噪声系数（Noise Figure, NF）的计算方法及其在系统级噪声预算中的地位。 匹配性与失配（Mismatch）： 探讨了晶体管尺寸、阈值电压（$V_{TH}$）和跨导（$g_m$）的随机失配和系统性失配。引入了久期因子（Lambda Factor）的概念，指导设计者如何在有限的芯片面积内优化匹配性能。 第2章：反馈理论与线性电路分析 本章复习并深化了线性电路分析中的核心概念，特别是负反馈在提高电路性能（如增益稳定性、带宽、线性度）中的作用。 反馈拓扑结构： 详细分析了四种基本反馈结构（串联、分流、串并、并串）在不同电路（如电压放大器、电流镜）中的具体实现。 稳定性与相位裕度（Phase Margin）： 引入波德图（Bode Plot）作为分析电路频率响应的工具。深入讲解了如何通过米勒补偿（Miller Compensation）和零点/极点补偿技术来确保反馈系统的稳定性，并定义了相位裕度和增益裕度。 增益带宽积（Gain-Bandwidth Product, GBW）： 分析了GBW的物理限制，以及如何通过优化补偿电容和晶体管尺寸来平衡增益和带宽。 --- 第二部分：核心模拟模块设计 本部分聚焦于构建复杂模拟系统所需的关键积木模块，强调不同设计权衡（Trade-offs）的选择标准。 第3章：偏置电路与电流源设计 精确且稳定的偏置是模拟电路性能的先决条件。本章专注于设计高精度、高输出阻抗的偏置电路。 高精度镜像电路（Current Mirror）： 分析了简单的两管镜像电路的误差来源，包括$V_{GS}-V_{TH}$的失配和有限的输出阻抗。引入了二极管连接（Diode-Connected）器件的原理，并介绍了改进的镜像结构，如使用额外的晶体管来补偿源极处的电压降，以提高镜像精度。 低失真偏置： 讨论了在需要高线性度（如RF混频器或高精度ADC驱动器）时，如何采用电阻负载或有源负载来提供偏置电流，并分析这些选择对输入/输出动态范围的影响。 低压偏置技术： 探讨了在深亚微米甚至纳米工艺下，由于器件$V_{TH}$增加，如何利用叠偏置（Stacked Biasing）或Gilbert Cell结构等技术实现低于1V的电路工作电压。 第4章：单级与多级放大器设计 放大器是模拟电路的核心，本章细致区分了不同应用场景对放大器提出的特定要求。 单级放大器优化： 重点分析了共源极（Common Source）和共源共栅（Telescopic Cascode）放大器的设计。详细推导了共源共栅结构如何在保持高输出阻抗（高增益）的同时，将输出电压摆幅（Output Swing）最小化，并讨论了其对功耗的影响。 双极点补偿（Two-Pole Compensation）： 对于高增益、多级结构的放大器，单极点补偿往往不足以保证相位裕度。本章介绍了如何引入人工零点（如利用米勒效应引入的零点）来优化二阶和三阶系统的响应。 输出级驱动能力： 讨论了设计高驱动能力（低输出阻抗）的输出级，如采用共源极或共源共栅结构，并分析其对功耗、线性度与噪声的权衡。 第5章：高品质因数（Q）与滤波器设计 本章转向对频率选择性电路的讨论，侧重于有源RC滤波器和振荡器的设计。 有源滤波器拓扑： 详细介绍了Sallen-Key、Multiple Feedback (MFB) 以及Tow-Thomas结构的二阶滤波器。分析了不同拓扑在Q值、增益灵敏度以及对器件匹配依赖性上的差异。 状态变量滤波器（State Variable Filter）： 针对需要高Q值和易于调谐的应用，讲解了基于二、三极管结构的振荡器和状态变量滤波器的设计原理。 滤波器调谐与技术： 讨论了如何利用可调电阻（如使用MOS晶体管的弱反型区）或电容阵列，实现滤波器中心频率和Q值的在线调整能力。 --- 第三部分：数据转换器与噪声管理 本部分聚焦于模拟世界与数字世界的接口——数据转换器（Data Converters），并深入探讨了系统级的噪声分析和电源抑制技术。 第6章：模数转换器（ADC）设计 本章系统地介绍了主流ADC架构的原理、优缺点和设计挑战。 Flash ADC： 阐述了其高速极限，以及对参考电压梯度的精度要求。重点分析了比较器（Comparator）的锁存器（Latch）结构及其对采样速度的影响。 流水线ADC（Pipelined ADC）： 详细解析了流水线架构中残余电荷抽取（MDAC）单元的设计，包括采样开关的非线性失真、量化误差的重排（Redundancy）以及数字校正的必要性。 Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 转换器： 深入讲解了量化噪声整形（Noise Shaping）的原理，分析了一阶、二阶和更高阶调制器的结构。重点讨论了噪声整形滤波器（NTF）的设计和DAC的失配对系统性能的影响。 第7章：数模转换器（DAC）与采样保持电路 DAC架构： 深入比较了电阻串（Resistor String）DAC、二进制加权电阻DAC以及R-2R梯形网络的设计。强调了开关的匹配性、电荷注入（Charge Injection）和毛刺效应（Glitches）对DAC动态范围（DNL/INL）的限制。 采样保持（Sample-and-Hold, S/H）： 详细分析了S/H电路如何影响ADC的有效位数（ENOB）。讨论了底板耦合（Bottom-Plate Coupling）效应以及如何通过开关设计来最小化其对输入信号的失真。 时钟抖动（Jitter）分析： 将时钟抖动对高速采样系统的影响从时间域和频率域进行量化分析，推导出抖动对ENOB的极限约束。 第8章：系统级噪声与电源抑制 本章将电路设计提升到系统层面，关注系统对外部干扰的抵抗能力。 电源抑制比（PSRR）设计： 探讨了电源噪声如何通过偏置电路和反馈路径耦合到信号路径。分析了共模抑制（CMRR）和PSRR之间的联系，并介绍如何通过引入电流旁路（Current Shunt）或使用高PSRR的LDO（低压差稳压器）来改善系统性能。 寄生效应分析： 讨论了衬底耦合（Substrate Coupling）和电磁干扰（EMI）在高速电路中的严重性。介绍了工艺技术（如使用深N阱）和布局技术（如使用Guard Ring）来隔离敏感模拟模块。 动态元件匹配（Dynamic Element Matching, DEM）： 针对DAC和反馈ADC中器件（如开关或反馈元件）的静态失配问题，讲解了如何通过时域的动态重排算法来消除失配带来的非线性，提高转换精度。 --- 第四部分：高速与射频（RF）集成电路初步 本部分简要介绍了超越传统基带应用的领域，聚焦于高速接口和无线通信中的关键挑战。 第9章：高速接口电路 锁相环（PLL）与频率合成： 简述了PLL的基本结构（PFD, CP, VCO），重点分析了VCO（压控振荡器）的调谐范围、相位噪声（Phase Noise）与调谐灵敏度之间的权衡。讨论了环路滤波器（Loop Filter）设计对PLL稳定性和相位噪声频谱的影响。 低压差线性稳压器（LDO）： 探讨了LDO作为片上电源净化器的关键指标（PSRR、瞬态响应和输出噪声）。分析了带零度相位（Zero-Degree Phase）校正的LDO输出级设计。 第10章：射频（RF）电路挑战 晶体管的RF建模： 分析了高频下参数（如$f_T, f_{ ext{max}}$）的重要性，以及寄生参数（如$C_{ ext{gs}}, C_{ ext{gd}}$）在射频工作频率下的主导作用。 低噪声放大器（LNA）设计： 讨论了输入匹配网络（Input Matching）的设计，以实现最佳的噪声匹配（Noise Match）与功率增益匹配（Gain Match）的权衡。分析了$G_{min}$和最小噪声系数$NF_{ ext{min}}$的计算。 混频器与增益级： 介绍了Gilbert Cell混频器的原理，侧重于分析其噪声系数、线性度（$IP_1, IIP3$）以及直流混频（Direct Conversion）架构带来的$1/f$噪声和直流偏移问题。 --- 总结与展望： 本书通过系统的模块化方法，将复杂的模拟集成电路设计分解为可管理的单元，并结合现代CMOS工艺的实际限制进行优化。读者在完成本书的学习后，将具备从系统规格出发，推导出具体电路架构，并最终完成高性能模拟模块设计和验证的能力，为进一步投身于定制化芯片设计领域奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

如果我要读研，绝对不会选这个老师，因为他的学术品德已经烂渣了。北航的微电子实力普普通通，为什么不请复旦清华的老师来翻译呢？ 我从一位师兄那里买到了英文的影印版，这个已经不出版了，所以算是很辛运。 由于看英文怎么也不及中文快，我就去图书馆借了这本翻译版。 每隔几...  

评分☆☆☆☆☆

如果我要读研，绝对不会选这个老师，因为他的学术品德已经烂渣了。北航的微电子实力普普通通，为什么不请复旦清华的老师来翻译呢？ 我从一位师兄那里买到了英文的影印版，这个已经不出版了，所以算是很辛运。 由于看英文怎么也不及中文快，我就去图书馆借了这本翻译版。 每隔几...  

评分☆☆☆☆☆

这本书本来是经典教材。 但是，经过了北邮的这位领导的翻译后，已经不能看了。 好吧，领导那么忙，肯定是丢给下面学生翻译的。 可就算是学生翻译的，也他妈得找个英语过6级，电子专业，高考语文能及格的吧。 但是，竟然，这本书的翻译者，不，应该说是糟蹋了这本书的人，他（她...

评分☆☆☆☆☆

如果我要读研，绝对不会选这个老师，因为他的学术品德已经烂渣了。北航的微电子实力普普通通，为什么不请复旦清华的老师来翻译呢？ 我从一位师兄那里买到了英文的影印版，这个已经不出版了，所以算是很辛运。 由于看英文怎么也不及中文快，我就去图书馆借了这本翻译版。 每隔几...  

评分☆☆☆☆☆

这本书本来是经典教材。 但是，经过了北邮的这位领导的翻译后，已经不能看了。 好吧，领导那么忙，肯定是丢给下面学生翻译的。 可就算是学生翻译的，也他妈得找个英语过6级，电子专业，高考语文能及格的吧。 但是，竟然，这本书的翻译者，不，应该说是糟蹋了这本书的人，他（她...

评分☆☆☆☆☆

作者在书中的偏置电路设计部分，展现出了其对细节的极致追求和对实际工程问题的深刻理解。偏置电路是模拟集成电路设计中至关重要的一环，它直接影响到电路的性能、功耗和可靠性。本书花了相当多的篇幅来讲解各种偏置方法的原理、优缺点以及在不同应用场景下的选择。我尤其欣赏作者在讲解电流镜（Current Mirror）时，不仅介绍了基本的二极管连接和二端口电流镜，还详细讲解了威廉森电流镜、威尔逊电流镜等更复杂的结构，并分析了它们在精度、输出阻抗和共模抑制比（CMRR）等方面的提升。更让我印象深刻的是，作者并没有回避实际电路中的挑战，例如晶体管的输出导纳、失配效应、温度漂移等对偏置精度的影响，并针对这些问题提出了相应的解决方案，例如使用集成的偏置电路、温度补偿技术等。此外，书中还讨论了如何根据不同的应用需求，例如低功耗、高精度、大动态范围等，来选择最合适的偏置方案。这部分内容让我深刻认识到，一个看似简单的偏置电路，其背后蕴含着如此多的设计考量和权衡。

评分☆☆☆☆☆

对于模拟集成电路中功耗和电源管理的设计，本书提供了非常深入和实用的见解。在当前对低功耗和电池供电设备需求日益增长的背景下，如何有效地管理功耗已经成为模拟电路设计的重要课题。作者在这本书中，并没有将功耗仅仅视为一个次要的指标，而是将其与性能、面积等其他关键指标进行权衡分析。他详细介绍了各种低功耗设计技术，例如使用亚阈值区工作的MOSFET、采用多阈值电压设计、以及优化偏置电流等。让我印象深刻的是，书中还探讨了如何设计低压差（LDO）线性稳压器，并分析了其在纹波抑制、负载瞬态响应等方面的性能。此外，作者还讨论了开关稳压器（Switching Regulator）的基本原理和设计考量，虽然篇幅可能不如线性稳压器详细，但也为读者提供了一个更广阔的视角。书中还涉及了如何通过休眠模式、动态电压和频率调节（DVFS）等策略来进一步降低整体功耗。这部分内容对于我理解现代集成电路的能效设计，以及如何做出性能和功耗之间的明智取舍，起到了关键的指导作用。

评分☆☆☆☆☆

本书在讲解模拟电路设计中的频率响应和稳定性问题时，展现出了其深厚的功底和严谨的学术态度。频率响应部分，作者没有停留在简单的Bode图分析，而是深入探讨了不同电路结构（如单极点、多极点系统）的频率特性，以及寄生参数（如结电容、引线电感）对频率响应的影响。他详细解释了如何通过选择合适的器件和电路拓扑来控制电路的带宽和增益滚降，以满足特定的应用需求，例如高频通信或音频处理。更让我受益匪浅的是稳定性分析部分。作者系统地介绍了Nyquist判据、Bode图幅裕度和相位裕度等经典稳定性分析方法，并将其应用于不同的放大器和反馈回路中。他生动地阐述了为什么看似稳定的电路可能会在某个频率下变得不稳定，以及如何通过调整电路参数或引入补偿网络来确保电路的稳定性。书中还提供了大量的仿真结果和实测数据作为佐证，这使得抽象的稳定性理论变得更加具体和易于理解。对我而言，这部分内容是打开复杂反馈系统大门的关键，让我能够自信地面对和解决模拟电路设计中常见的振荡和失真问题。

评分☆☆☆☆☆

在阅读本书的过程中，我深深地体会到了作者在知识体系构建上的匠心独运。他并没有孤立地讲解每一个元器件或者电路模块，而是将它们巧妙地编织在一个宏大的逻辑框架之中。例如，在讲解双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的特性时，他并没有止步于静态I-V曲线的描述，而是立刻将这些特性与它们在实际电路中的应用联系起来，比如如何作为放大器、开关，以及它们在偏置电路中的作用。随后，当进入更复杂的差分放大器、电流镜等章节时，读者可以清晰地看到，前面所学的BJT和MOSFET的知识是如何被整合和扩展的，从而构建出这些更强大的电路单元。这种层层递进、融会贯通的讲解方式，让我在学习过程中不会感到知识的碎片化，而是能够形成一个完整、立体的知识体系。更重要的是，作者在介绍每一个重要概念时，都会强调其背后的物理原理和设计考量，例如为什么需要电流镜来提供稳定的偏置电流，以及如何通过调整参数来优化输出电流的精度和温度稳定性。这种深入的分析，让我不仅仅是“知道”，更是“理解”了模拟电路设计的精髓。

评分☆☆☆☆☆

阅读完这本书，我最大的感受是它提供了一个非常扎实和全面的模拟集成电路设计方法论。作者在书中不仅仅是介绍各种电路模块和设计技巧，更重要的是，他始终强调“设计思维”的重要性。他引导读者去思考“为什么”要这样做，而不是仅仅“怎么”去做。例如，在讲解不同元器件的选择时，他会详细分析不同器件的物理特性、工艺限制以及它们对电路性能的影响，并鼓励读者根据具体的设计目标做出权衡。书中还多次提及了仿真工具的使用，例如SPICE仿真，并强调了仿真在验证设计、优化性能和预测潜在问题中的关键作用。他提醒读者，仿真结果需要结合理论分析来理解，并且不能完全依赖仿真。此外，作者还分享了一些关于版图设计（Layout Design）的考量，例如如何减小寄生效应、提高器件匹配度等，这些都是在实际集成电路制造中不可忽视的细节。整本书的编排和内容，都旨在培养读者独立解决复杂模拟电路设计问题的能力，而不仅仅是成为一个“公式使用者”。这种“授人以渔”的教学方式，让我觉得受益匪浅，也为我未来的职业生涯打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

本书对于反馈在模拟电路设计中的作用的阐释，可以说是“画龙点睛”之笔。反馈机制是模拟电路的核心设计哲学之一，它能够实现增益稳定、减小失真、扩展带宽、降低噪声等一系列神奇的效果。作者从最基本的放大器反馈模型入手，清晰地讲解了负反馈和正反馈的区别及其应用。在讲解负反馈时，他深入剖析了电压串联、电压并联、电流串联、电流并联四种基本的反馈组态，并详细分析了它们如何影响电路的输入输出阻抗和性能指标。让我印象深刻的是，作者并不是孤立地讲解反馈，而是将其与前面介绍的放大器结构紧密结合，例如如何利用反馈来设计更稳定的跨导放大器、运算放大器等。他甚至还探讨了在大信号和瞬态响应下反馈回路的行为，这对于理解复杂系统的动态特性至关重要。此外，书中还讨论了反馈可能带来的稳定性问题，并与前面的稳定性分析章节相互呼应，形成了一个完整的知识闭环。阅读这部分内容，我仿佛看到了一个“无形的手”在默默地塑造着电路的性能，而作者则教会了我如何去“驾驭”这只手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象。它不是那种花哨、试图吸引眼球的浮夸风格，而是散发出一种沉稳、专业的学术气息。深邃的蓝色背景，辅以简洁的白色字体，以及其中间那代表着电路图形的抽象符号，无不透露出一种严谨和精炼。当我第一次捧起它时，就能感受到它并非一本轻松的读物，而是一部需要投入时间和精力去深入钻研的学术著作。书的纸张质量也相当不错，厚实且带有微微的哑光质感，翻阅时手感舒适，不会轻易产生反光，这对于长时间阅读电子线路图和公式来说，无疑是一种福音。装订也非常牢固，即使经常翻阅，也不用担心书页松散或者脱落，足见出版方的用心。书的整体尺寸也适中，既不像某些大部头那样笨重，也不至于太小而显得内容不足。书页的排版也十分考究，字体清晰，行间距合理，即使是密集的公式和图表，也能够做到有条不紊，清晰明了。封底的简介虽然简短，但却精准地概括了本书的核心内容，让我对即将展开的探索之旅充满了期待。整体而言，从这本书的外在表现，我就已经预感到了它内在的价值，它不仅仅是一本教科书，更像是一件工艺品，凝聚了作者和出版方的心血。

评分☆☆☆☆☆

本书在讲解数模混合信号（Mixed-Signal）电路设计中的模拟部分，尤其是在ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的结构和设计时，展现了其独特性和前瞻性。虽然我之前对ADC和DAC有过一些初步的了解，但通过这本书，我才真正领略到这些复杂数字系统中模拟前端的设计挑战和精妙之处。作者详细介绍了各种ADC架构，例如逐次逼近型（SAR）、流水线型（Pipelined）、sigma-delta型（Σ-Δ）等，并深入分析了它们的采样速率、分辨率、功耗和面积等方面的权衡。让我印象深刻的是，作者在讲解时，不仅仅是罗列公式，而是通过剖析每一个结构单元（如采样保持电路、比较器、数字校准逻辑等）的电路实现，来揭示其工作原理和性能瓶颈。同样，在DAC部分，他也详细介绍了电阻串DAC、电容DAC、电流舵DAC等不同类型，并分析了它们的非线性误差、毛刺电流等问题。更重要的是，作者强调了在数模混合信号设计中，模拟部分的性能对于整个系统的最终表现至关重要，并且模拟和数字部分的接口设计也需要特别的关注。这部分内容为我打开了一个新的视野，让我认识到模拟电路设计的应用领域是多么的广泛和重要。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，就迫不及待地翻阅了前几章。作者的写作风格让我感到耳目一新。他并没有直接陷入晦涩难懂的理论海洋，而是从最基本、最直观的概念入手，循序渐进地引导读者进入模拟集成电路的复杂世界。比如，在介绍运放（Operational Amplifier）的基本原理时，他并没有上来就抛出一堆复杂的数学模型，而是先从一个理想运放的“愿景”开始，通过生动形象的比喻，例如“一个神奇的信号放大器，能做很多不可思议的事情”，来勾勒出它在电路设计中的重要性。接着，他才逐步引入有限增益、输入阻抗、输出阻抗等概念，并清晰地解释了这些“不理想”特性对电路性能的影响。这种由表及里、化繁为简的讲解方式，极大地降低了初学者的入门门槛。而且，书中穿插了大量的实例，这些实例并非停留在理论层面，而是贴近实际的应用场景，例如如何利用运放构建滤波器、振荡器等。每一个实例都配有详细的电路图和参数分析，甚至连最终的性能指标也都有所提及，这让我能够更直观地理解理论知识在实际工程中的应用，也为我日后独立设计电路打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作者在本书中对于噪声分析的讲解，是我认为其价值最为突出的部分之一。在许多同类书籍中，噪声往往是被一带而过的，或者仅仅给出一些简单的公式。但在这本书中，噪声被提升到了一个非常重要的地位，作者用了相当大的篇幅，系统地介绍了各种噪声的来源，包括热噪声、散弹噪声、闪烁噪声等等，并且详细阐述了它们是如何在模拟电路中传播和累积的。他不仅给出了噪声的数学模型，更重要的是，他分析了这些噪声对电路性能的具体影响，例如信噪比（SNR）的下降、信号失真的增加等。让我印象深刻的是，作者在介绍不同类型的放大器结构时，都会对比分析它们的噪声性能，并给出相应的优化设计策略。例如，在讲解低噪声放大器（LNA）的设计时，他会详细分析不同级联结构下的噪声系数（Noise Figure），以及如何选择合适的元器件来最小化噪声。这种注重实际应用和性能指标的分析方法，对于工程师来说具有极大的指导意义。阅读这部分内容，我感觉自己仿佛置身于一个真实的噪声排查和优化场景中，作者就像一位经验丰富的导师，一步步指导我如何“听懂”电路中的“杂音”，并最终将其“压制”下去。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆