CMOS模擬集成電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一章緒論

1.1模擬電路與芯片級(jí)集成系統(tǒng)

1.1.1 CMOS模擬電路緣起

mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或者稱(chēng)是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是可以對(duì)調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱(chēng)的。

1.1.2 模擬電路在芯片級(jí)集成系統(tǒng)中的作用

1.1.3模擬集成電路與生物學(xué)

1.1.4芯片學(xué)的未來(lái)

1.2模擬集成電路設(shè)計(jì)旨要

1.2.1模擬電路設(shè)計(jì)的科學(xué)性與工匠性

1.2.2 電學(xué)設(shè)計(jì)

1.2.3物理設(shè)計(jì)

1.3有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明

1.3.1 熱點(diǎn)問(wèn)題與本書(shū)著重點(diǎn)

1.3.2 內(nèi)容安排

1.3.3字符、符號(hào)使用說(shuō)明

第二章CMOS集成電路基本器件

2.1 CMOS集成電路物理結(jié)構(gòu)及制作過(guò)程

2.1.1 物理結(jié)構(gòu)和基本制作過(guò)程

2.1.2　制造工藝分類(lèi)

2.2　PN結(jié)二極管

二極管又稱(chēng)晶體二極管,簡(jiǎn)稱(chēng)二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。

2.2.1基本電流電壓特性

2.2.2 擊穿特性

2.2.3 PN結(jié)二極管電容

2.2.4 PN結(jié)二極管噪聲

2.2.5 PN結(jié)二極管溫度特性

2.3 MOS晶體管電流一電壓特性

2.3.1 MOS晶體管基本結(jié)構(gòu)和工作原理

2.3.2 MOS晶體管特性的數(shù)學(xué)描述

2.3.3 溝道強(qiáng)反型模型

2.3.4 溝道弱反型模型

2.3.5 深亞微米MOS管特性

……

第三章　基本單元電路

第四章　運(yùn)算放大器

第五章　連續(xù)時(shí)間濾波器

第六章　天關(guān)電容電路

第七章　過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

本書(shū)主要參考書(shū)目

本書(shū)較系統(tǒng)、詳細(xì)地講解了CMOS模擬集成電路的有關(guān)基本概念、原理及設(shè)計(jì)方法。全書(shū)內(nèi)容共七章，主要介紹CMOS電路的基本問(wèn)題。具體包括：基本器件，基本模塊電路，放大器，連續(xù)時(shí)間濾波器，開(kāi)關(guān)電容電路，過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。本書(shū)可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生的教學(xué)用書(shū)，也可供相關(guān)科研、設(shè)計(jì)人員參閱。

期待多年之后，備受尊敬的兩位作者Phillip E. Allen和Douglas R.Holberg又為讀者奉上了經(jīng)典教材《CMOS模擬集成電路設(shè)》的第二版。作者從CMOS技術(shù)的前沿出發(fā)，將他們豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)CMOS模似電路設(shè)計(jì)的原理和技術(shù)給出了深入和詳盡的論述，本書(shū)有兩個(gè)主要目標(biāo)：

將理論和實(shí)踐完美結(jié)事，在內(nèi)容處理上既不膚淺也不拘泥于細(xì)節(jié)；

使讀者能夠應(yīng)用層次化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行模擬集成電路設(shè)計(jì)；

第二版中講到的多數(shù)技術(shù)和原理在過(guò)去的十年中已經(jīng)介紹給了工業(yè)界的讀者，他們提出的問(wèn)題和需求對(duì)本書(shū)的修訂起了很大的作用，從而使新版教材成為更有價(jià)值的工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

本書(shū)的特點(diǎn)是獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法，該方法可使讀者一步一步地經(jīng)歷創(chuàng)建實(shí)際電路的過(guò)程，并能夠分析復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題。本書(shū)詳細(xì)計(jì)論了容易被忽略的問(wèn)題，同時(shí)有意識(shí)地談化了雙極型模擬電路，因?yàn)镃MOS是模擬集成電路設(shè)計(jì)的主流工藝。本書(shū)適用于具有一定基礎(chǔ)電子學(xué)背景知識(shí)的高年級(jí)本科生和研究生，這些知識(shí)主要包括：偏置、建模、電路分析和頻率響應(yīng)。本書(shū)提供了一個(gè)完整的設(shè)計(jì)流程圖，使讀者能夠用CMOS技術(shù)完成模擬電路設(shè)計(jì)。

《CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)》（第2版）（英文版）是模擬集成電路設(shè)計(jì)課的一本經(jīng)典教材。全書(shū)共分5個(gè)部分。主要介紹了模擬集成電路設(shè)計(jì)的背景知識(shí)、基本MOS半導(dǎo)體制造工藝、CMOS技術(shù)、CMOS器件建模，MOS開(kāi)關(guān)、MOS二極管、有源電阻、電流阱和電流源等模擬CMOS分支電路，以及反相器、差分放大器、共源共柵放大器、電流放大器、輸出放大器等CMOS放大器的原理、特性、分析方法和設(shè)計(jì)，CM0S運(yùn)算放大器、高性能CMOS運(yùn)算放大器、比較器，開(kāi)關(guān)電容電路、D/A和A/D變換器等CMOS模擬系統(tǒng)的分析方法、設(shè)計(jì)和模擬等內(nèi)容。

該書(shū)可作為高等學(xué)校電子工程、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的的教科書(shū)，以及有關(guān)專(zhuān)業(yè)的選修課教材或研究生教材、教學(xué)參考書(shū)；也可作為在職的模擬集成電路設(shè)計(jì)工程師或與模擬集成電路設(shè)計(jì)有關(guān)的工程師的進(jìn)修教材或工程設(shè)計(jì)參考書(shū)。

本書(shū)分析了CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)理論與技術(shù),全書(shū)由18章組成。從CMOS集成電路的工藝著手,介紹了CMOS模擬集成電路的基礎(chǔ),即MOS器件物理以及高階效應(yīng),然后分別介紹了模擬集成電路中的各種電路模塊:基本放大器、恒流源電路、差分放大器、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電壓源、開(kāi)關(guān)電容電路、集成電壓比較器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換以及振蕩器與鎖相環(huán)等。另外,在第6章、第7章與第10章中還特別介紹了CMOS模擬集成電路的頻率響應(yīng)、穩(wěn)定性、運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償及其反饋電路特性,在第8章與第12章中還分析了噪聲與非線性。

本書(shū)作為CMOS模擬集成電路的教材,可供本科生高年級(jí)與研究生使用,也可供從事相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員參考。