基于仿真的模拟集成电路设计：技术、工具和方法

　　《基于仿真的模拟集成电路设计——技术、工具和方法》主要介绍基于仿真的模拟集成电路设计的原理与实践。作为综合性的教科书和使用指南，本书为基于仿真的模拟集成电路设计提供了清晰的指导。本书逐步展示了如何有效地开发和部署用于前沿物联网（IOT）和其他应用的模拟集成电路，是研究生和专业人士的理想选择。本书由该领域的专家撰写，详细介绍了先进的仿真技术、运算放大器设计和模拟VLSI电路设计，展示了实用的、随时可以应用的仿真和工程方法，读者将学会如何处理实际的设计问题，避免多次尝试和出错。 本书具有以下特色： ？？使用免费软件Ngspice作为设计工具，并用于仿真教学。 ？？介绍在模拟集成电路设计中进行仿真的关键系统方法。 ？？由拥有11项专利的经验丰富的电气工程师撰写。

　　U？？ur Çilingiro？？lu 于1973年获得土耳其伊斯坦布尔工业大学（？？TÜ）电气工程硕士学位，1978年获得英国南安普顿大学微电子博士学位。目前在土耳其叶迪特佩大学（Yeditepe）担任教授，曾任？？TÜ大学、得克萨斯A&M大学（TAMU）教授。著有多篇论文和两本图书：《双极和MOS晶体管的系统分析》《基于仿真的模拟集成电路设计——技术、工具和方法》。

目录


1绪论1



2应用层面7

2.1引言7

2.2一阶直流响应9

2.2.1一阶开环直流传输特性和量程限制9

2.2.2基于虚短近似的直流分析11

2.3统一闭环模型20

2.3.1通用外部网络模型20

2.3.2反馈和输入因子的提取过程22

2.4直流响应的准确建模25

2.4.1开环和闭环直流传输函数26

2.4.2直流误差27

2.5频率响应36

2.5.1小信号频率响应37

2.5.2压摆受限时的带宽45

2.5.3谐波失真49

2.6阶跃响应54

2.6.1压摆不受限时的阶跃响应54

2.6.2压摆受限时的阶跃响应57

2.7多极点系统的动态响应和稳定性61

2.7.1两极点系统的动态响应62

2.7.2环路增益、相位裕度和稳定性65

2.8外部网络对差模增益的影响70

2.9噪声74

2.9.1电源噪声74

2.9.2固有噪声分析基础75

2.9.3闭环噪声分析78

2.10全差分连续时间放大器83

2.10.1一阶直流响应和量程限制83

2.10.2统一闭环模型89

2.10.3直流响应的准确建模93

2.10.4频率响应和阶跃响应98

2.10.5环路增益、差模增益和噪声100

2.11离散时间放大器105

2.11.1基于电荷守恒的直流分析105

2.11.2统一闭环模型110

2.11.3直流响应的准确建模115

2.11.4瞬态响应118

2.11.5环路增益提取129

2.12全差分离散时间放大器132

2.12.1基于电荷守恒的直流分析132

2.12.2统一闭环模型134

2.12.3直流响应的准确建模134

2.12.4瞬态分析和环路增益提取137

2.13参考文献141

2.14习题141

目录
目录


3器件层面145

3.1引言145

3.2MOS晶体管基础148

3.2.1器件结构和电学端口148

3.2.2性能指标和设计参量157

3.3NMOS晶体管设计方程和工具159

3.3.1长沟模型159

3.3.2阈值电压163

3.3.3漏源饱和电压165

3.3.4方块电流167

3.3.5跨导效率169

3.3.6输出阻抗和厄利电压172

3.4PMOS晶体管设计方程和工具176

3.4.1强反型模型176

3.4.2亚阈值模型178

3.4.3阈值电压178

3.4.4漏源饱和电压、方块电流和跨导效率179

3.4.5输出阻抗和厄利电压181

3.5热效应186

3.6基于设计工具设定MOS晶体管偏置和尺寸188

3.7小信号模型和电路分析194

3.7.1MOS晶体管直流小信号模型195

3.7.2直流小信号电路分析196

3.7.3MOS晶体管容抗和高频小信号模型212

3.8MOS晶体管噪声模型225

3.9MOS晶体管用作开关232

3.9.1单个器件和传输门的开关特性232

3.9.2电荷注入和时钟馈通233

3.10电阻设计238

3.10.1电路结构和阻抗模型238

3.10.2准确度和精确度设计技术243

3.10.3MOS晶体管用作电阻248

3.11电容设计253

3.11.1MIM电容254

3.11.2MOS晶体管用作电容257

3.12参考文献261

3.13习题261



4电路层面269

4.1引言269

4.2电流源、电流沉和电流镜269

4.2.1基本概念和性能指标269

4.2.2电流镜的准确度和精确度273

4.2.3基本共源共栅技术281

4.2.4低压共源共栅技术295

4.2.5自调节共源共栅（有源共源共栅）技术297

4.2.6自共源共栅技术300

4.3电流和电压参考源303

4.3.1分压型电流参考源303

4.3.2Beta乘数型电流参考源（自偏置电流参考源）307

4.3.3带隙基准电压参考源313

4.4基本放大器单元323

4.4.1共源放大器323

4.4.2源极跟随器325

4.4.3基本差分对332

4.4.4源简并差分对342

4.4.5超级跨导型差分对345

4.5基本跨导放大器350

4.5.1作为电压放大器时的直流传输特性350

4.5.2量程限制351

4.5.3直流差模增益和失调353

4.5.4频率响应和阶跃响应355

4.5.5噪声相关特性357

4.6对称型跨导放大器375

4.6.1电路结构和直流传输特性375

4.6.2量程限制377

4.6.3直流差模增益和失调378

4.6.4频率响应和阶跃响应379

4.6.5噪声相关特性394

4.6.6共源共栅对称型跨导放大器398

4.7折叠共源共栅跨导放大器411

4.7.1电路结构和直流传输特性412

4.7.2直流差模增益和量程限制413

4.7.3频率响应、阶跃响应和噪声相关特性415

4.7.4轨到轨折叠共源共栅跨导放大器424

4.8密勒型跨导放大器444

4.8.1电路结构和直流响应444

4.8.2频率响应和噪声相关特性446

4.8.3阶跃响应456

4.9基于推挽源极跟随器型输出级的运算放大器475

4.9.1电路结构和工作原理476

4.9.2直流响应478

4.9.3频率响应、阶跃响应和噪声480

4.10基于推挽共源型输出级的运算放大器496

4.11全差分跨导放大器和运算放大器513

4.11.1核心电路结构和特性513

4.11.2共模反馈电路518

4.11.3设计例子523

4.12参考文献545

4.13习题546



索引549