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第1章 基本MOS器件物理1

1.1 有源器件1

1.1.1 MOS管结构与几何参数1

1.1.2 MOS管的工作原理及表示符号3

1.1.3 MOS管的高频小信号电容5

1.1.4 MOS管的电特性7

1.1.5 二阶效应12

1.1.6 MOS管交流小信号模型16

1.1.7 有源电阻17

1.2 无源器件20

1.2.1 电阻20

1.2.2 电容22

1.3 短沟道效应24

1.3.1 按比例缩小24

1.3.2 短沟道效应27

1.4 MOS器件模型31

第2章 单级放大器33

2.1 共源放大器33

2.1.1 无源负载共源放大器33

2.1.2 有源器件作为负载36

2.2 源极跟随器47

2.2.1 电阻负载源极跟随器47

2.2.2 电流源负载源极跟随器48

2.3 共栅放大器51

2.4 共源共栅极（级联级）56

2.5 折叠式级联60

第3章 恒流源电路62

3.1 基本电流镜结构62

3.2 威尔逊电流源64

3.3 共源共栅电流源——高输出阻抗恒流源65

3.4 低压共源共栅结构66

3.5 高输出阻抗、高输出摆幅的恒流源67

3.6 电源抑制电流源68

3.6.1 CMOS峰值电流源68

3.6.2 恒定跨导电流源69

小结70

第4章 差分放大器71

4.1 概述71

4.2 基本差分对72

4.2.1 电路结构72

4.2.2 差分对的共模输入及输出压摆72

4.2.3 差分对的差分工作74

4.3 以MOS管作为负载的差分放大器84

4.4 CMOS差分放大器87

4.4.1 工作原理87

4.4.2 电路分析88

4.4.3 CMOS差分放大器的主要性能95

4.5 模拟乘法器95

4.5.1 模拟乘法器设计方法95

4.5.2 直接利用双差分结构实现97

4.6 吉尔伯特单元98

4.6.1 经典吉尔伯特单元98

4.6.2 吉尔伯特单元典型应用100

第5章 放大器的频率响应102

5.1 频率特性的基本概念和分析方法102

5.1.1 基本概念102

5.1.2 研究方法103

5.2 共源放大器的频率响应104

5.2.1 电路的零极点104

5.2.2 输入阻抗106

5.3 源极跟随器的频率响应107

5.3.1 电路的零极点107

5.3.2 输入阻抗108

5.3.3 输出阻抗109

5.4 共栅极——电流缓冲器的频率响应110

5.4.1 电路的零极点110

5.4.2 输入阻抗111

5.5 级联放大器的频率响应112

5.6 CMOS增益级的频率响应113

5.7 差分放大器的频率响应114

5.7.1 CMOS全差分对的频率响应115

5.7.2 电流镜为负载的差分对的频率响应117

第6章 反馈121

6.1 基本概念121

6.1.1 反馈放大器的方框图及放大倍数的一般表达式121

6.1.2 负反馈放大器的类型122

6.2 负反馈结构122

6.3 负反馈放大器的特性125

6.3.1 提高放大器增益的稳定性125

6.3.2 对系统的输入与输出电阻的影响125

6.3.3 带宽调节128

6.3.4 减少非线性失真130

6.3.5 负载的影响130

6.4 反馈网络的噪声效应136

6.5 系统的稳定性137

6.5.1 单极点系统137

6.5.2 多极点系统138

第7章 噪声139

7.1 概述139

7.1.1 噪声的描述方法139

7.1.2 相关噪声源与独立噪声源140

7.1.3 噪声带宽140

7.2 噪声的种类140

7.2.1 热噪声140

7.2.2 闪烁噪声——1/f噪声143

7.2.3 散粒噪声144

7.3 电路中噪声的表示方式144

7.3.1 噪声源表示法144

7.3.2 ？与？的计算145

7.4 单级放大器中的噪声145

7.4.1 共源放大器145

7.4.2 共栅放大器147

7.4.3 共源共栅放大器148

7.4.4 源极跟随器149

7.4.5 CMOS放大器的噪声150

7.5 差分对中的噪声151

第8章 运算放大器154

8.1 概述154

8.1.1 运算放大器的主要参数154

8.1.2 分析运算放大器的一般步骤157

8.2 单级运放158

8.2.1 全差分单级运算放大器158

8.2.2 单端输出运算放大器160

8.3 共模反馈162

8.3.1 共模电平的检测方法163

8.3.2 误差比较技术165

8.4 多级运放168

8.4.1 两级运放168

8.4.2 多级运放169

8.5 运放的建立时间TSET172

8.5.1 物理意义172

8.5.2 单级运放的转换速率174

8.5.3 二级运放的转换速率174

8.6 增益提高电路176

8.6.1 基本增益提高电路176

8.6.2 增益提高的级联运放177

8.7 轨到轨运算放大器179

8.7.1 轨到轨运算放大器输入级179

8.7.2 轨到轨输出185

8.8 运放中的噪声分析189

8.9 运算放大器的设计流程190

小结190

第9章 运算放大器的频率补偿191

9.1 稳定相位裕度191

9.2 频率补偿192

9.2.1 单级高增益运放的频率补偿193

9.2.2 CMOS多级运放的补偿195

第10章 开关电容电路204

10.1 概述204

10.2 MOS模拟开关204

10.2.1 MOS开关管的电阻205

10.2.2 MOS管极问电容的影响208

10.2.3 衬偏的调制与kT/C噪声211

10.3 开关电容电路的工作原理及特点212

10.3.1 电荷重分配原理212

10.3.2 开关电容电路的等效电阻212

10.4 开关电容电路模块215

10.4.1 采样维持（S/H）215

10.4.2 增益放大模块218

10.4.3 开关电容积分器220

10.4.4 倍乘和单位延迟及积分／加法（或减法）电路221

10.4.5 开关电容滤波器222

10.4.6 开关电容共模负反馈223

10.5 开关电容电路中的非理想效应224

10.5.1 开关的非理想效应224

10.5.2 电容的不精确性225

10.5.3 非理想运算放大器的影响225

10.5.4 开关电容电路中的噪声225

第11章 放大器的非线性失真227

11.1 概述227

11.1.1 非线性的定义227

11.1.2 非线性的度量方法227

11.2 单级放大器的非线性228

11.2.1 由于MOS管特性引起的非线性228

11.2.2 由放大器传输特性引起的非线性228

11.3 差分电路的非线性229

11.4 电路中器件引起的非线性230

11.4.1 电容的非线性230

11.4.2 MOS管作为电阻的非线性231

11.5 克服非线性的技术231

11.5.1 原理231

11.5.2 改善放大器非线性失真的实际电路234

第12章 基准电压源237

12.1 基本工作原理237

12.1.1 与温度无关的基准237

12.1.2 常见的带隙基准电压源的结构238

12.2 带隙基准源各个单元的分析239

12.2.1 电流镜239

12.2.2 运算放大器245

12.2.3 温度补偿248

12.3 低电压工作的基准电压源251

12.3.1 常态阈值器件的低电压基准电压源251

12.3.2 结构改进型低电压基准电压源252

12.4 以MOS管阈值电压Vth为基准的参考电压源253

12.5 亚阈值区的基准电压源255

12.6 多组电压源的产生256

12.7 带负载能力257

第13章 集成电压比较器258

13.1 概述258

13.1.1 基本概念258

13.1.2 电压比较器的主要参数及设计要求259

13.1.3 电压比较器的结构260

13.2 级联反相器结构260

13.2.1 基本反相器结构260

13.2.2 典型级联反相结构比较器260

13.2.3 快速的级联反相结构比较器262

1.3.3 差分输入运算放大器结构263

13.3.1 静态模式263

13.3.2 动态工作模式265

第14章 D/A、A/D转换器269

14.1 概述269

14.2 数／模转换器（DAC）269

14.2.1 工作原理269

14.2.2 DAC的主要性能270

14.2.3 DAC的种类271

14.3 模／数转换电路278

14.3.1 工作原理278

14.3.2 性能参数279

14.3.3 模／数转换器类型279

第15章 振荡器与锁相环296

15.1 振荡器296

15.1.1 概述296

15.1.2 LC振荡器297

15.1.3 交叉耦合振荡器298

15.1.4 科尔皮兹振荡器299

15.1.5 负阻振荡器300

15.1.6 移相振荡器300

15.1.7 环形振荡器301

15.1.8 压控振荡器305

15.2 锁相环307

15.2.1 锁相环结构307

15.2.2 锁相环路的性能308

15.2.3 锁定状态310

15.2.4 频率倍增与合成312

15.2.5 电荷泵锁相环313

15.2.6 锁相环设计的一般思路315

15.2.7 分数锁相环318

第16章 版图设计技术322

16.1 版图的设计流程322

16.2 工艺制约323

16.3 工艺设计规则324

16.4 布局与布线325

16.4.1 MOS管的版图设计325

16.4.2 二极管的版图设计327

16.4.3 无源器件328

16.4.4 布局329

16.4.5 布线334

16.5 封装337

16.5.1 自感339

16.5.2 互感339

第17章 工程设计340

17.1 工程A：运算放大器设计340

17.1.1 工程目标340

17.1.2 放大器结构的确定340

17.1.3 各级放大器参数的确定341

17.1.4 仿真验证343

17.2 工程B：模／数转换器ADC的设计347

17.2.1 目标与设计流程347

17.2.2 电路结构348

17.2.3 电路设计348

17.2.4 总体电路设计与仿真361

17.2.5 版图设计及后仿真361

17.2.6 芯片测试方案364

参考文献365