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第1章 绪论1

1.1 信号分类1

1.2 集成电路与分立电路2

1.3 电路分析与电路设计4

1.3.1 模拟电路的基本分析方法4

1.3.2 模拟集成电路的设计流程6

1.3.3 模拟集成电路的设计难点8

1.4 模拟集成电路的应用9

1.5 模拟集成电路中的基本概念11

1.6 放大器基础14

习题18

第2章 模拟集成电路中的元器件20

2.1 MOS晶体管20

2.1.1 概述20

2.1.2 一阶I-V方程23

2.1.3 MOS管电容特性29

2.1.4 小信号等效模型34

2.1.5 非理想效应37

2.1.6 描述MOS晶体管性能的电路参数42

2.2 双极型晶体管47

2.2.1 概述48

2.2.2 大信号特性49

2.2.3 双极性晶体管的小信号等效模型52

2.2.4 双极型晶体管与MOS晶体管的比较55

2.2.5 器件模型的选择56

2.3 集成无源元件56

2.3.1 集成电阻器56

2.3.2 集成电容器62

习题66

第3章 单管放大器的分析与设计70

3.1 电阻作负载的共源放大器70

3.1.1 共源放大器的大信号分析70

3.1.2 共源放大器的小信号分析72

3.1.3 共源放大器的低频小信号增益优化考虑73

3.2 频率响应分析74

3.2.1 波特图74

3.2.2 频率响应与时域响应的关系77

3.2.3 Miller定理80

3.2.4 频率响应的近似分析方法82

3.2.5 共源放大器的频率响应85

3.3 噪声90

3.3.1 噪声基础90

3.3.2 噪声的统计特性92

3.3.3 元器件的噪声模型96

3.3.4 电路中的噪声表示102

3.3.5 噪声分析方法107

3.3.6 电阻作负载共源放大器的噪声分析108

3.4 电阻作负载共源放大器的设计：基于gm/ID的设计流程109

3.5 有源负载共源放大器118

3.5.1 MOS型二极管作负载的共源放大器118

3.5.2 电流源作负载的共源放大器121

3.5.3 线性区工作的MOS管作负载的共源放大器122

3.6 源简并共源放大器123

3.7 共栅放大器（电流缓冲器）124

3.8 共漏放大器（源极跟随器）128

3.9 各种单管放大器低频小信号特性的比较134

习题135

第4章 多管单级放大器142

4.1 共源共栅放大器142

4.1.1 共源共栅放大器的大信号分析143

4.1.2 共源共栅放大器的低频小信号分析144

4.1.3 共源共栅放大器的频率响应147

4.1.4 共源共栅放大器的噪声特性149

4.2 差分放大器150

4.2.1 差分信号与差分信号处理150

4.2.2 差分对的大信号分析152

4.2.3 基本差分对的小信号分析157

4.2.4 非平衡差分对分析162

4.2.5 基本差分对的频率响应168

4.2.6 有源负载差分对171

4.2.7 基本差分对的噪声分析171

4.2.8 差分放大器的仿真方法173

习题174

第5章 电流镜和参考源180

5.1 电流镜180

5.1.1 电流镜的基本特性181

5.1.2 简单MOS型电流镜183

5.1.3 Cascode电流镜191

5.1.4 低压Cascode电流镜193

5.2 参考源197

5.2.1 Widlar电流源198

5.2.2 以某一电压标准为参考的电流源200

5.2.3 自偏置电流源202

5.2.4 恒跨导源206

5.3 能隙基准源207

5.3.1 基本原理207

5.3.2 电路实现209

5.3.3 非理想特性210

5.3.4 其他能隙基准源电路215

5.3.5 能隙基准源的设计216

5.4 恒温电流源219

5.5 参考源的响应速度219

习题220

第6章 反馈225

6.1 负反馈的基本特性225

6.1.1 PVT变化225

6.1.2 负反馈227

6.1.3 负反馈的基本特性229

6.2 反馈放大器的稳定性232

6.2.1 稳定性判据232

6.2.2 反馈放大器的稳定性232

6.2.3 相位裕度236

6.3 两端口网络分析法240

6.3.1 两端口网络分析法的分析过程240

6.3.2 反馈放大器的反馈类型242

6.3.3 反馈放大器分析实例245

6.4 Return Ratio分析法254

6.4.1 环路增益254

6.4.2 闭环增益256

6.4.3 端口阻抗258

6.5 环路增益的HSpice仿真259

习题263

第7章 基本OTA的分析与设计268

7.1 运算跨导放大器与运算放大器268

7.2 基本单级OTA270

7.2.1 基本单级OTA的大信号特性271

7.2.2 基本单级OTA的差模小信号特性274

7.3 基本两级OTA278

7.3.1 基本两级OTA的大信号特性279

7.3.2 基本两级OTA的差模小信号特性280

7.4 基本两级OTA的频率补偿283

7.4.1 负载补偿283

7.4.2 Miller补偿285

7.4.3 Miller补偿中的右半平面零点287

7.4.4 Miller补偿的电容型反馈放大器的噪声292

7.5 基本两级OTA的设计295

7.5.1 设计流程296

7.5.2 设计实例297

7.6 放大器的瞬态阶跃响应309

7.6.1 阶跃响应的线性建立过程310

7.6.2 阶跃响应的压摆过程316

习题328

第8章 高性能OTA的分析与设计332

8.1 基本两级OTA的性能限制332

8.2 高性能单级OTA333

8.2.1 Telescopic OTA333

8.2.2 折叠Cascode OTA339

8.2.3 Gain Boosting OTA346

8.2.4 电流镜型OTA348

8.2.5 高性能两级OTA349

8.3 共模反馈环路350

8.3.1 共模反馈环路的工作原理351

8.3.2 共模反馈机制355

8.3.3 共模反馈环路分析362

8.3.4 共模反馈环路的设计考虑365

8.4 线性度366

8.4.1 谐波失真366

8.4.2 反馈对线性度的影响370

8.4.3 线性化技术372

8.5 动态失调消除技术379

8.5.1 Auto-Zeroing技术380

8.5.2 Chopping技术384

8.6 Rail-to-Rail的OTA385

8.6.1 3倍电流镜技术386

8.6.2 电子Zener二极管技术388

习题389

第9章 单端输出的差分型放大器396

9.1 单端输出的差分型OTA396

9.1.1 有源电流镜396

9.1.2 OTA电路404

9.2 输出级412

9.2.1 工作模式412

9.2.2 源极跟随器415

9.2.3 B类推挽输出级419

9.2.4 AB类推挽输出级423

9.3 单端输出的运算放大器428

习题430

第10章 双极型模拟集成电路434

10.1 双极型晶体管特性434

10.2 单管放大器436

10.3 双极型复合器件436

10.4 双极型差分对438

10.5 双极型电流镜440

10.6 双极型能隙基准源442

10.7 741运算放大器443

10.8 集成稳压器445

习题446

第11章 模拟集成滤波器450

11.1 滤波器的传输特性451

11.2 滤波器的分类453

11.3 滤波器的非理想特性455

11.4 经典滤波器传递函数457

11.4.1 Butterworth逼近458

11.4.2 Chebyshev逼近459

11.4.3 反Chebyshev逼近460

11.4.4 椭圆函数逼近460

11.4.5 Bessel逼近461

11.5 频率变换462

11.6 有源滤波器的设计465

11.6.1 级联法465

11.6.2 模拟电感法469

11.6.3 状态变量法472

11.7 有源积分器476

11.7.1 有源RC积分器476

11.7.2 MOSFET-C积分器478

11.7.3 跨导-电容积分器479

11.7.4 开关电容积分器482

11.8 调谐电路484

11.8.1 频率调谐484

11.8.2 Q值调谐486

11.8.3 调谐电路的装配方式488

习题489

第12章 版图设计、ESD防护和混合信号集成494

12.1 版图设计技术494

12.1.1 匹配设计495

12.1.2 寄生优化设计501

12.1.3 可靠性设计503

12.1.4 热效应505

12.1.5 参考源分布506

12.2 焊盘508

12.3 ESD防护电路510

12.3.1 ESD概述511

12.3.2 ESD测试模型511

12.3.3 ESD防护器件517

12.3.4 ESD防护电路523

12.3.5 ESD版图设计533

12.4 衬底噪声耦合与混合信号集成538

12.4.1 集成电路封装的寄生效应538

12.4.2 衬底特性540

12.4.3 衬底噪声耦合机理542

12.4.4 减小衬底噪声耦合的措施544

12.4.5 抗干扰设计550

习题553

附录A 0.35μm CMOS工艺库文件（HSpice）555

附录B “模拟集成电路与系统”课程期中考试试题557

附录C “模拟集成电路与系统”课程期末考试试题560

参考文献564