CMOS 模擬集成電路工程實例設計

本書是模擬集成電路設計領域相關專業的一本入門教材,以 CMOS模擬集成電路設計為核心，闡述模擬集成電路工程實踐中常見電路基本概念、工作原理和設計方法。本書面向工程實踐，先從MOSFET 的基本結構和I-V 特性出發,詳細地介紹 CMOS模擬集成電路 EDA 設計工具的使用方法；然後分別介紹包括電流鏡、單級運算放大器、兩級運算放大器、帶隙電壓基準、環路振盪器、比較器、採樣保持電路和逐次逼近型模數轉換器等典型電路結構的設計方法與模擬驗證過程,涵蓋範圍廣,工程實踐性強。 本書可作為高等院校電子科學與技術、微電子、集成電路設計等專業高年級本科生或研究生的教材， 也可作為半導體和集成電路設計領域工程技術人員的參考書。

目錄

 

 

 

 

第1章緒論

 

1.1集成電路的發展

 

1.2MOSFET的基本結構與工作模式

 

1.2.1MOSFET的結構與符號

 

1.2.2MOS管的電流電壓特性

 

1.3無源器件

 

1.3.1電阻

 

1.3.2電容

 

1.3.3電感

 

1.4模擬集成電路的設計過程

 

1.4.1模擬集成電路的設計方法與流程

 

1.4.2模數混合電路的設計過程舉例

 

 

第2章CMOS模擬集成電路EDA設計工具

 

2.1電路設計與模擬工具Cadence Spectre

 

2.1.1Cadence Spectre啟動設置

 

2.1.2主窗口和選項

 

2.1.3設計庫管理器

 

2.1.4電路圖編輯器

 

2.1.5模擬設計環境

 

2.1.6波形顯示窗口

 

2.1.7Spectre庫中的基本器件

 

2.2版圖設計工具Cadence Virtuoso

 

2.2.1版圖設計基礎

 

2.2.2版圖編輯大師Virtuoso Layout Editor

 

2.2.3Virtuoso Layout基本操作

 

2.3模擬版圖驗證及參數提取工具Mentor Calibre

 

2.3.1版圖驗證基礎

 

2.3.2Mentor Calibre工具

 

2.3.3Calibre DRC工具

 

2.3.4Calibre LVS工具

 

2.3.5Calibre PEX工具

 

2.4反相器的全定製實驗

 

2.4.1電路圖繪制及模擬

 

2.4.2版圖繪制及驗證

 

第3章電流鏡的設計和模擬實例

 

3.1電流鏡設計基礎

 

3.1.1電流鏡的設計原理

 

3.1.2電流鏡中的誤差分析

 

3.1.3常見的電流鏡

 

3.2電流鏡設計與模擬

 

3.2.1電流鏡性能參數要求

 

3.2.2電路設計

 

3.2.3模擬結果

 

第4章單級運算放大器的設計與模擬實例

 

4.1單級運算放大器設計基礎

 

4.1.1常見的單極放大器

 

4.1.2運算放大器的主要性能參數

 

4.2單級放大器的結構確定與參數計算

 

4.2.1選擇工藝庫和確定工藝參數

 

4.2.2電路結構的選擇與確定

 

4.2.3電路器件參數的計算

 

4.3電路模擬實例

 

4.3.1直流模擬

 

4.3.2交流模擬

 

4.3.3壓擺率模擬

 

4.3.4模擬結果

 

第5章兩級運算放大器

 

5.1兩級運算放大器設計基礎

 

5.1.1兩級運算放大器結構概述

 

5.1.2兩級運算放大器頻率補償

 

5.1.3gm/ID設計方法

 

5.2兩級運算放大器結構確定與參數計算

 

5.2.1兩級運算放大器設計目標

 

5.2.2確定電路結構

 

5.2.3選擇gm/ID參數

 

5.2.4確定電路具體參數

 

5.3電路模擬實例

 

5.3.1gm/ID模擬操作方法

 

5.3.2兩級運算放大器的直流模擬

 

5.3.3兩級運算放大器的交流模擬

 

5.3.4瞬態分析

 

5.4模擬結果對比

 

第6章帶隙電壓基準的設計與模擬實例

 

6.1傳統帶隙電壓基準的結構與工作原理

 

6.1.1負溫度系數電壓的產生

 

6.1.2正溫度系數電壓的產生

 

6.1.3零溫度系數電壓

 

6.2常見帶隙基準的實現電路

 

6.2.1帶隙基準源之一

 

6.2.2帶隙基準源之二

 

6.2.3帶隙基準源之三

 

6.2.4帶隙基準源之四

 

6.2.5帶隙基準源之五

 

6.3性能參數

 

6.4設計與模擬實例

 

6.4.1設計指標要求

 

6.4.2基本設計思路

 

6.4.3模擬結果

 

第7章環形振盪器的設計與模擬實例

 

7.1振盪器的基本原理

 

7.1.1雙端負反饋系統

 

7.1.2單端能量補償系統

 

7.2振盪器的分類

 

7.2.1環形振盪器

 

7.2.2LC振盪器

 

7.3環形振盪器設計與模擬分析

 

第8章比較器的設計與模擬實例

 

8.1比較器及其分類

 

8.2中高精度比較器的設計與分析

 

8.2.1比較器的性能參數

 

8.2.2前置運算放大器的設計

 

8.2.3動態鎖存比較器的設計

 

8.3比較器的模擬實例

 

8.3.1比較器的功能模擬

 

8.3.2比較器前置運算放大器的模擬

 

8.3.3動態比較器的輸入失調模擬

 

第9章採樣保持電路的設計與模擬實例

 

9.1採樣保持電路設計基礎

 

9.1.1採樣定理

 

9.1.2採樣保持電路的基本原理

 

9.1.3採樣保持電路的分類

 

9.1.4採樣保持電路的主要性能參數

 

9.2採樣保持電路的結構設計

 

9.2.1採樣電容的分析與計算

 

9.2.2時鐘控制電路設計

 

9.2.3採樣開關電路設計

 

9.3採樣保持電路模擬實例

 

9.3.1採樣電容的模擬

 

9.3.2時鐘控制電路的模擬

 

9.3.3採樣開關動態性能的模擬

 

第10章逐次逼近型模數轉換器的設計與模擬實例

 

10.1模數轉換器設計基礎

 

10.1.1數模轉換器

 

10.1.2模數轉換器

 

10.212位500kS/s SAR ADC系統設計

 

10.2.1SAR ADC系統設計

 

10.2.212位分段電容式DAC設計

 

10.2.3數字邏輯控制模塊的設計

 

10.312位 500kS/s SAR ADC的模擬

 

10.3.112位分段電容式DAC模擬

 

10.3.2數字邏輯控制的時序模擬

 

10.3.312位 500kS/s SAR ADC系統模擬

 

參考文獻