CMOS集成放大器设计

第1章引论

1.1什么是CMOS模拟集成电路

1.2研究CMOS模拟集成电路的意义

1.3CMOS模拟集成电路设计

1.4本书内容组织与采用的符号规则

第2章CMOS器件模型

2.1半导体简介

2.1.1半导体材料

2.1.2半导体导电原理

2.2MOS管简介

2.3工作原理

2.4MOS管的V／I特性

2.4.1一阶V／I特性

2.4.2二阶效应

2.5大信号模型

2.6小信号模型

2.6.1跨导

2.6.2输出电阻

2.6.3背栅跨导

2.6.4高频小信号模型

2.7短沟效应

2.7.1等比例缩尺原理

2.7.2短沟效应

2.8MOS管漏极电流和温度的关系

参考文献

第3章CMOS共源放大器

3.1使用电阻的共源放大器

3.1.1电路分析

3.1.2电路节点和极点的关系

3.1.3密勒定理

3.1.4设计举例

3.2使用MOS管电阻的共源放大器

3.3使用二极管连接方式的MOS管负载共源放大器

3.4使用MOS管电流源的共源放大器

3.5MOS管推挽放大器

3.6使用源极负反馈电阻的共源放大器

3.7几种共源放大器的比较

第4章其他CMOS基本放大器

4.1源极跟随器

4.2共栅放大器

4.3共源共栅放大器

4.3.1叠堆共源共栅放大器

4.3.2折叠共源共栅放大器

参考文献

第5章差分放大器

5.1差分放大器的概念

5.1.1单端和差分放大器

5.1.2差分电路的优点

5.1.3差分电路的讨论

5.2差分放大器的分析

5.2.1大信号直流特性

5.2.2小信号交流特性

5.2.3高频特性

5.2.4瞬态分析

5.3共模响应

5.3.1共模直流电平

5.3.2共模小信号分析

5.3.3共模响应的高频特性

第6章电流源和电流镜

6.1基本电流源

6.2共源共栅电流源

6.3基本电流镜

6.4共源共栅电流镜

6.5威尔逊电流镜

6.6差分输入一单端输出放大器

6.6.1直流特性

6.6.2交流小信号特性

6.6.3高频特性

6.6.4共模特性

参考文献

第7章反馈

7.1反馈的概念

7.2负反馈电路的4种类型

7.3负反馈对电路性能的影响

7.3.1负反馈提高增益稳定性

7.3.2负反馈展宽频带

7.3.3负反馈减小非线性失真

7.3.4负反馈不改善电路噪声性能

7.4负反馈电路举例

参考文献

第8章运算放大器

8.1运算放大器的概念

8.2运算放大器的指标

8.2.1失调参数

8.2.2电源抑制比

8.2.3建立时间和摆率

8.3单级运算放大器

8.3.1单级放大电路

8.3.2叠堆共源共栅结构的运放

8.3.3折叠共源共栅结构的运放

8.3.4有源共源共栅结构的运放

8.3.5电流镜结构的运放

8.4两级运算放大器

8.5共模反馈

8.5.1共模反馈电路

8.5.2共模反馈和共模抑制比

8.6运算放大器的输出级

8.6.1共源输出电路

8.6.2源极跟随器

8.6.3共漏推挽输出电路

8.6.4共源推挽输出电路

8.7运算放大器的应用

参考文献

第9章反馈系统的稳定性和频率补偿

9.1概述

9.2放大器的频率响应

9.2.1零极点和频响曲线

9.2.2主极点和零极点等效公式

9.3负反馈系统的稳定性

9.3.1稳定性判据

9.3.2相位裕度

9.4单级放大器的频率补偿

9.5两级放大器的频率补偿

9.5.1两级放大器的频率响应

9.5.2Miller补偿

9.5.3零点消除

9.5.4两级运放的摆率

9.6多级放大器的频率补偿

9.6.1网状密勒补偿

参考文献

第10章噪声

10.1概述

10.1.1噪声平均功率

10.1.2噪声功率谱

10.1.3相关和非相关噪声源

10.1.4最小可检测信号

10.2噪声类型

10.2.1热噪声

10.2.2散粒噪声

10.2.3闪烁噪声

10.2.4脉冲噪声

10.2.5雪崩噪声

10.3器件的噪声

10.3.1MOS管的噪声

10.3.2无源器件的噪声

10.4电路噪声的表示

10.4.1等效输入噪声

10.4.2噪声系数

10.4.3噪声温度

10.4.4噪声带宽

10.5单级放大器的噪声

10.5.1共源放大器的噪声

10.5.2源极跟随器的噪声

10.5.3共栅放大器的噪声

10.5.4共源共栅放大器的噪声

10.5.5差分放大器的噪声

10.6多级电路的噪声

10.7负反馈和噪声的关系

参考文献

第11章非线性失真

11.1什么是非线性失真

11.1.1线性元件和非线性元件

11.1.2线性电路和非线性电路

11.1.3线性失真和非线性失真

11.1.4非线性失真随信号功率的变化

11.2非线性失真的衡量

11.2.1总谐波失真

11.2.2双频输入交调失真

11.2.31dBN缩点

11.2.4动态范围

11.3线性化方法

11.3.1概述

11.3.2差分电路减小偶次谐波失真

11.3.3负反馈电路降低非线性失真

11.4线性化电路举例

11.5差分电路失配产生偶次谐波失真

参考文献

第12章版图与CMOS工艺

12.1电路设计流程

12.1.1电路设计概述

12.1.2版图制作

12.1.3流片

12.2版图基础知识

12.2.1版图中的层

12.2.2设计规则

12.2.3参数化单元

12.3版图基本技巧

12.3.1实际电路的非理想性

12.3.2大尺寸器件的结构

12.3.3对称性

12.3.4信号走线

12.3.5版图布局

12.4版图中的几个问题

12.4.1栓锁效应

12.4.2ESD

12.4.3PAD

12.4，4导线宽度

12.4.5天线效应

12.4.6覆盖密度

12.5DRC和LVS

12.6后仿真

12.7封装

12.8CMOS工艺

12.8.1CMOS电路制造技术概述

12.8.2CMOS集成电路制作的基本工艺

12.8.3CMOS工艺流程

参考文献

　　本书介绍了CMOS模拟集成电路的设计过程，引导和帮助读者学习基础电路理论，实现简单的模拟集成电路。本书首先介绍CMOS器件模型，它是CMOS模拟集成电路设计的基础。然后介绍基本电路的分析和设计方法，它是本书的主要内容。围绕如何设计和使用运算放大器，分析了构成运算放大器的单管放大电路、差分电路、电流源及电流镜；讲述了运算放大器在使用中涉及的反馈理论和反馈系统的频率补偿方法；研究了2个重要的电路指标噪声和非线性失真。最后介绍有关CMOS工艺和版图的基础知识。本书注重讲解模拟集成电路的基本概念、基本理论和基本分析方法。对各个电路通过公式推导给出准确的结果，在此基础上再深入探究公式所表现出来的物理含义，从而得出明确的结论。本书可作为模拟集成电路设计方面的教材，也可供相关专业人员参考。　　本书介绍了CMO模拟集成电路的基础理论和CMOS集成放大器的分析设计方法。全书共12章，分为3个部分：第1部分(第1章、第2章)介绍CMOS器件模型，包括用于手算的经典一阶模型和当前CMOS器件存在的短沟效应。第2部分(第3章～第11章)介绍CMOS集成放大器的分析和设计方法。分析了单管和差分放大电路、电流源和电流镜以及简单的运算放大器；讲述了电路在线性应用时涉及的反馈理论以及反馈系统的频率补偿方法；说明了电路设计中的2个重要指标噪声和非线性失真。第3部分介绍CMOS工艺和版图方面的基础知识。