CMOS 集成电路设计PDF电子书下载

第1章 集成电路设计概论 1

1．1 集成电路(IC)的发展 1

1．2 IC的设计要求 2

1．3 IC的分类及其制造工艺 3

1．3．1 IC的分类 3

1．3．2 IC的制造工艺 4

1．4 电子设计自动化(EDA)技术的发展 4

1．5 VLSI的层次化、结构化设计 6

1．5．1 VLSI设计的描述域和层次 6

1．5．2 行为描述 8

1．5．3 结构描述 9

1．5．4 物理描述 12

1．5．5 IC设计流程 12

第2章 CMOS工艺及版图 15

2．1 工艺概述和类型 15

2．1．1 工艺概述 15

2．1．2 工艺类型 16

2．2 集成电路制造主要工艺 17

2．2．1 氧化工艺 17

2．2．2 光刻工艺 18

2．2．3 掺杂工艺 19

2．2．5 掩膜版制造 21

2．2．4 金属化工艺 21

2．3 CMOS工艺 22

2．3．1 CMOS工艺类别 23

2．3．2 硅栅MOS工艺(简化) 23

2．3．3 N阱CMOS工艺(简化) 25

2．3．4 双阱CMOS工艺 27

2．4 版图设计规则 27

2．4．1 设计规则的作用 27

2．4．2 几何设计规则 28

2．5 电学设计规则 31

2．5．1 分布电阻模型及其计算 32

2．5．2 分布电容模型及其计算 34

习题与思考题 42

本章附录 典型N阱CMOS主要工艺步骤 44

第3章 MOS晶体管与CMOS模拟电路基础 47

3．1 MOS晶体管模型 47

3．1．1 NMOS管的I-V特性 48

3．1．2 PMOS管的I-V特性 51

3．1．3 阈值电压 52

3．1．4 MOS管的小信号模型 52

3．1．5 MOS管的亚阈值模型 54

3．2 CMOS模拟电路的基本模块 55

3．2．1 MOS开关 55

3．2．2 有源电阻 58

3．2．3 电流阱和电流源 61

3．2．4 镜像电流源 65

3．2．5 电压基准和电流基准 67

3．3 CMOS放大器 70

3．3．1 反相放大器 70

3．3．2 共源—共栅放大器 77

3．3．3 CMOS差动放大器 80

3．4 运算放大器 87

3．4．1 运算放大器的特点 87

3．4．2 两级运算放大器 90

3．4．3 共源—共栅运算放大器 92

3．4．4 带输出级的运算放大器 95

3．5 比较器 96

3．5．1 比较器特性 96

3．5．2 差动比较器 97

3．5．3 两级比较器 98

3．5．4 箝位比较器与迟滞比较器 102

3．5．5 采用正反馈的比较器 105

3．5．6 自动调零 106

习题与思考题 108

第4章 CMOS数字电路中的基本门电路 109

4．1 MOS开关及CMOS传输门 109

4．1．1 MOS开关 109

4．1．2 CMOS开关(传输门) 110

4．2 CMOS反相器 113

4．2．1 CMOS反相器直流传输特性 113

4．2．2 CMOS反相器的负载特性 116

4．3 CMOS逻辑门——或非门和与非门 116

4．3．1 CMOS或非门 117

4．3．2 CMOS与非门 117

4．4 信号传输延迟 118

4．4．1 CMOS反相器的延迟 119

4．4．2 连线延迟 122

4．4．3 逻辑扇出延迟 124

4．4．4 大电容负载驱动电路 125

4．5 CMOS电路的功率损耗 126

4．5．1 静态功耗PD 127

4．5．2 动态功耗 127

4．6 CMOS逻辑门的噪声容限 129

4．6．1 CMOS反相器的噪声容限 129

4．6．2 CMOS与非门的噪声容限 129

4．6．3 CMOS或非门的噪声容限 130

4．6．4 “对称”噪声容限 131

习题与思考题 132

本章附录 典型P阱CMOS工艺参数(3μm工艺) 134

第5章 模拟系统设计 138

5．1 模拟信号处理 138

5．2．1 D／A转换器原理和技术性能 139

5．2 数—模(D／A)转换器 139

5．2．2 权电阻D／A转换器 141

5．2．3 倒置R-2R梯形D／A转换器 142

5．2．4 2~N个电阻及开关树D／A转换器 143

5．2．5 权电容D／A转换器 144

5．2．6 组合式D／A转换器 147

5．2．7 串行D／A转换器 149

5．3 模—数(A／D)转换器 151

5．3．1 A／D转换器的原理及技术性能 151

5．3．2 采样-保持(S／H)电路 153

5．3．3 串行A／D转换器 155

5．3．4 逐次逼近A／D转换器 157

5．3．5 算法A／D转换器 159

5．3．6 并行A／D转换器 160

5．3．7 流水线(pipeline)A／D转换器 163

5．3．8 过采样∑-△A／D转换器 166

5．4 连续时间滤波器 168

5．4．1 低通滤波器 169

5．4．2 高通滤波器 175

5．4．3 带通滤波器 176

5．5 开关电容滤波器 177

5．5．1 开关电容电路 177

5．5．2 无源RLC开关电容滤波器 182

5．5．3 Z域综合技术 190

习题与思考题 195

第6章 数字系统设计 196

6．1 MOS时钟电路 196

6．1．1 单相MOS时钟电路 197

6．1．2 两相MOS时钟电路 198

6．1．3 三相重叠MOS时钟电路 199

6．2 CMOS逻辑结构 199

6．2．1 CMOS互补逻辑 200

6．2．2 传输管逻辑 201

6．2．3 钟控CMOS逻辑 204

6．2．4 动态CMOS逻辑 206

6．2．5 CMOS多米诺(domino)逻辑 209

6．2．6 NP多米诺(domino)逻辑(拉链CMOS) 211

6．2．7 逻辑设计 212

6．3 微处理器系统 215

6．3．1 控制器 216

6．3．2 数据通道 222

习题与思考题 234

第7章 硬件描述语言VHDL基础 236

7．1 VHDL简介 236

7．1．1 VHDL的特征 236

7．1．3 VHDL的使用范围 237

7．1．4 使用VHDL设计VLSI的流程 237

7．1．2 VHDL的历史背景 237

7．2 VHDL语言的基本结构 238

7．2．1 实体说明 239

7．2．2 结构体 241

7．2．3 配置(CONFIGURATION) 244

7．2．4 程序包和库 245

7．2．5 VHDL的标识符 247

7．2．6 VHDL词法 248

7．3 VHDL语言的数据类型和运算符 250

7．3．1 对象 250

7．3．2 VHDL语言的数据类型 252

7．3．3 VHDL语言的运算符 260

7．4 VHDL语言结构体的描述方式 264

7．4．1 结构描述 264

7．4．2 数据流描述 265

7．4．3 行为描述 270

7．5 VHDL语言的顺序语句 273

7．5．1 变量赋值语句 273

7．5．2 信号赋值语句 273

7．5．3 IF语句 274

7．5．4 CASE语句 274

7．5．5 循环(LOOP)语句 275

7．5．7 EXIT语句 276

7．5．6 NEXT语句 276

7．5．8 断言语句 277

7．5．9 WAIT语句 278

7．5．10 过程调用语句 280

7．5．11 RETURN语句 280

7．5．12 NULL语句 280

7．6 VHDL并行语句 281

7．6．1 进程语句 281

7．6．2 信号赋值语句 281

7．6．3 并行过程调用 283

7．6．4 元件例化语句 284

7．6．5 生成语句 286

7．6．6 块语句 287

7．6．7 保护块 289

7．7 子程序和属性 290

7．7．1 子程序 290

7．7．2 预定义属性 297

7．8 VHDL几激励和测试基准(testbench) 301

7．8．1 VHDL激励信号 301

7．8．2 测试基准描述 302

7．8．3 交通灯控制器VHDL例子 306

习题与思考题 310

本章附录 IEEE STANDARD程序包 313

附录 国内外常用数字逻辑电路符号对照表 317

主要参考文献 318