模拟CMOS电路设计折中与优化

第1章 绪论

1.1 模拟CMOS电路设计中折中与优化的重要性

1.2 本书适用范围：业界设计者和大学生

1.3 本书的组织和概述

1.4 本书的全部或选择性阅读

1.5 工艺实例和技术扩展

1.6 方法的局限性

1.7 郑重声明

第一部分 MOS器件性能， 模拟CMOS设计中的折中与优化

第2章 从弱到强反型层的MOS器件设计

2.1 引言

2.2 与双极型晶体管相比MOS设计的复杂性

2.3 双极型晶体管的集电极电流和跨导

2.4 MOS器件的漏极电流和跨导

2.5 MOS器件的漏-源电导

2.6 模拟CMOS电子设计自动化工具和设计方法

参考文献

第3章 MOS性能与漏极电流， 反型系数和沟道长度的关系

3.1 引言

3.2 在模拟CMOS设计中选择漏极电流， 反型系数和沟道长度的优势

3.3 实例工艺的参数

3.4 衬底系数和反型系数

3.5 温度效应

3.6 尺寸关系

3.7 漏极电流和偏置电压

3.8 小信号参数和本征电压增益

3.9 电容和带宽

3.10 噪声

3.11 失配

3.12 泄漏电流

参考文献

第4章 MOS性能折中， 差分对和电流镜的设计

4.1 引言

4.2 性能趋势

4.3 性能折中

4.4 用模拟CMOS设计、折中与优化电子数据表设计差分对和电流镜

参考文献

第二部分 模拟CMOS设计优化的电路设计实例

第5章 CMOS运算跨导放大器的直流、平衡和交流性能的优化设计

5.1 引言

5.2 电路描述

5.3 电路分析和性能优化

5.4 简单OTA的设计优化及性能结果

5.5 共源共栅OTA的设计优化和性能结果

5.6 设计指导和优化的预估精度

参考文献

第6章 低热噪声和闪烁噪声的微功耗CMOS前置放大器的优化设计

6.1 引言

6.2 横向双极型晶体管在低闪烁噪声中的应用

6.3 前置放大器的噪声性能测量

6.4 已报道的微功耗， 低噪声CMOS前置放大器

6.5 MOS噪声与偏置依从电压

6.6 MOS闪烁噪声参数的提取

6.7 差分输入前置放大器

6.8 单端输入前置放大器

6.9 设计指导和优化时预估的准确性

6.10低噪声设计方法小结及相应的低电压工艺的挑战

参考文献

第7章 小尺寸CMOS工艺和未来工艺的扩展优化方法

7.1 引言

7.2 用反型系数实现CMOS工艺的无关性并扩展至更小尺寸工艺中

7.3 考虑栅极泄漏电流影响的增强优化方法

7.4 在非CMOS工艺中采用反型系数度量

参考文献

附录A 模拟CMOS设计、折中和优化电子数据表

中英文术语对照

《国外电子与通信教材系列：模拟CMOS电路设计折中与优化》从崭新的视角给出模拟CMOS电路设计的折中和优化方法，提出了反型系数的概念，推出采用反型系数、漏极电流和沟道长度作为器件和电路设计的三个选项的设计方法。全书分为两部分，第一部分深入、细致地研究了三个选项对器件、基本电路各种性能的影响；对于诸如速度饱和、垂直电场迁移率减小、漏致势垒降低等短沟道效应以及热噪声、闪烁噪声和失配等高阶效应对器件和电路性能的影响给出较为深入、详细的介绍；在给出由基本物理概念推导得出公式的同时，《国外电子与通信教材系列：模拟CMOS电路设计折中与优化》常会给出适合于手工计算的简单表达式，以及设计选项对性能影响的变化趋势，并配以预测或实测的图表。第二部分采用CMOS工艺结合典型电路（运算跨导放大器和微功耗，低噪声前置放大器）设计进行实例介绍，给出了各种情况下电路优化设计的结果和相应的分析。其中，值得一提的是本书介绍了一种采用模拟CMOS设计、折中和优化电子数据表的设计方法。采用该方法，设计者可以通过调整MOS器件的漏极电流，反型系数和沟道长度，对模拟CMOS电路进行快速的初始优化，并观察所得到器件和完整电路的性能。这种设计方法在设计之初就为设计者提供了一种设计直觉和今后优化的方向。

《国外电子与通信教材系列：模拟CMOS电路设计折中与优化》详述了在模拟CMOS设计中具备性能折中的重要性并指导设计者如何进行优化设计，包括：
　　1. 为模拟设计者解释MOS建模，受EKV MOS模型的启发，采用列出的手工表示式和图表给出对于漏极电流、反型系数和沟道长度设计选择的性能与折中。
　　2. 测得且经过验证的数据包括重要的小几何尺寸效应。
　　3. 中等反型层的深层次考虑，中等反型层可以提供低偏置依从电压，高跨导效率，以及在现代低电压工艺的电路设计中能够免受速度饱和的影响。
　　4. 给出的设计实例包括运算跨导放大器，对于直流和交流各种性能的折中与优化；微功耗，低噪声前置放大器，对于最小热噪声和闪烁噪声的优化。
　　5. 《国外电子与通信教材系列：模拟CMOS电路设计折中与优化》配套网站提供的设计电子数据表，有利于快速，最佳的MOS器件和电路的设计。
　　模拟CMOS设计的折中与优化这一重要主题在本书中展示给读者。这将有助于从事模拟电路研究的设计者和电子工程学的优秀学生在初始设计阶段建立设计直觉，快速优化电路性能并使反复试验的电路仿真次数最少。