超大规模集成电路设计技术 从电路到芯片PDF电子书下载

目录 1

第一章 电路模拟和器件模型 1

第一节 器件模型的建立和使用 1

一、直流模型 1

二、小信号模型 2

三、器件模型在电路分析中的使用 4

四、用SPICE进行电路模拟 7

第二节　MOS器件模型 8

一、MOS场效应晶体管的直流模型 8

二、MOS场效应晶体管的小信号模型 17

三、高频MOS场效应晶体管模型 18

四、MOS场效应晶体管模型参数的测量 22

五、短沟道器件 25

六、亚阈值工作 26

七、在ID-VDS平面的第三象限工作 28

八、MOS场效应晶体管的噪声源模型 30

第三节 电路模拟程序中的MOS场效应晶体管模型 32

一、Level1大信号模型 33

二、Level2大信号模型 34

三、高频MOS场效应晶体管模型 36

四、MOS场效应晶体管的噪声模型 38

五、MOS场效应晶体管的温度特性 39

第四节　二极管模型 39

一、二极管直流模型 39

二、小信号二极管模型 41

三、高频二极管模型 41

四、电路模拟程序中的二极管模型 41

一、双极型晶体管的直流模型 42

第五节　双极型晶体管模型 42

二、小信号双极型晶体管模型 49

三、高频双极型晶体管模型 51

四、双极型晶体管模型参数的测量 53

第六节 电路模拟程序中的双极型晶体管模型 54

一、大信号双极型晶体管模型 55

二、高频双极型晶体管模型 58

三、双极晶体管的噪声模型 59

四、双极晶体管的温度特性 59

第七节　无源元件模型 60

一、单片电容器 61

二、单片电阻器 61

第二章　集成电路的基本模块 67

第一节　开关 68

第二节　有源电阻 76

第三节 电流源和电流阱 86

第四节　镜像电流源和电流放大器 96

第五节 电压基准和电流基准 109

第三章 模拟电路基础 122

第一节　反相放大器 122

一、反相放大器概述 123

二、MOS反相放大器 129

三、BJT反相放大器（共发射极放大器） 143

第二节　共源-共栅、共射-共基放大器 148

一、电流驱动CMOS共源-共栅放大器 149

二、电压驱动CMOS共源-共栅放大器 150

三、CMOS共源-共栅放大器增益的改善 151

四、BJT共射-共基放大器 155

第三节　差动放大器 158

一、CMOS差动放大器 159

二、BJT差动放大器 167

三、差动放大器的频率响应 171

四、差动放大器的噪声特性 173

第四节　输出放大器 175

一、无反馈输出放大器 175

二、带有反馈的输出放大器 183

第五节 运算放大器 190

一、运算放大器的特点 190

二、两级BJT运算放大器 194

三、CMOS两级运算放大器 198

四、共射-共基和共源-共栅运算放大器 199

五、带有输出级的运算放大器 202

六、运算放大器的模拟与测试 203

第六节 比较器 207

一、比较器的特性 207

二、高增益比较器 210

三、两级比较器的传播延迟 213

四、采用正反馈的比较器 216

五、自动调零 216

第四章 数字电路基础 222

第一节　设计级别的抽象 222

第二节 数字电路的特征 223

一、标准逻辑电平 224

二、反相器对的特性 225

三、逻辑扇出特性 226

四、数字逻辑分析 226

第三节 单沟道MOS反相器 227

一、基本反相器 227

二、反相器的器件尺寸 228

一、基本NMOS NOR逻辑电路 231

三、增强型负载与耗尽型负载反相器的比较 231

第四节 NMOS NOR与NAND逻辑电路 231

二、基本NMOS NAND逻辑电路 233

三、多输入NAND和NOR逻辑电路 234

第五节　互补MOS反相器 234

一、基本CMOS反相器 235

二、CMOS反相器逻辑电平 236

三、CMOS反相门器件的尺寸设计 237

第六节 CMOS逻辑门 239

一、CMOS NOR逻辑门 239

二、CMOS NAND逻辑门 241

三、多输入端CMOS逻辑门 241

第七节 传输门 244

一、NMOS传送晶体管 244

二、CMOS传输门 246

第八节　信号传输延迟 248

一、有比率逻辑电路模型 248

二、与工艺有关的特性时间常数 252

三、反相器对的延迟 252

四、超缓冲器 255

五、NMOS NAND和NOR电路的延迟 256

六、增强型与耗尽型负载比较 257

七、CMOS逻辑电路的延迟 258

八、互连特性 261

第九节　容性负载及其影响 262

一、容性负载 262

二、逻辑扇出延迟 263

三、离散式驱动器 264

四、驱动芯片外负载 265

五、级联驱动器 266

第十节　功率损耗 269

一、NMOS功率损耗 270

二、CMOS功率损耗 271

第十一节　数字逻辑电路中的噪声 272

一、阻性噪声耦合 273

二、容性噪声耦合 274

三、噪声容限的定义 275

四、NMOS噪声容限 276

五、CMOS噪声容限 277

第五章 数字系统设计 279

第一节 随机逻辑与结构化逻辑形式 279

第二节 可编程序逻辑阵列 281

一、PLA的结构 282

二、PLA版图的自动生成 284

三、PLA的折叠 286

四、大型PLA 287

第三节 结构化逻辑门设计 288

一、温伯格（Weinberger）阵列 288

二、栅矩阵布图设计 290

第四节 逻辑门阵列 292

第五节　MOS时钟电路 297

第六节 动态MOS存储电路 299

一、动态电荷存储 299

二、简单的移位寄存器 301

三、其它移位寄存器 302

第七节　CMOS同步逻辑 303

一、C2MOS 304

二、预充电鉴别逻辑 305

三、多米诺（Domino）CMOS 306

第八节 半导体存储器 307

第九节　只读存储器 309

一、可擦可编程只读存储器（EPROM） 309

二、电可擦可编程只读存储器（EEPROM） 310

第十节 静态随机存储器（SRAM） 311

第十一节 动态RAM存储器 316

第十二节 寄存器存储电路 319

一、准静态寄存器单元 319

二、静态寄存器单元 321

第十三节 以PLA为基础的有限状态机 323

第十四节　微指令控制器 327

第十五节　微处理器的设计 329

一、数据通道 329

二、桶型移位器 331

三、算术逻辑单元 333

四、微指令控制器 334

第十六节 收缩阵列 334

一、收缩矩阵乘法 335

二、一般线性方程系解算器 335

三、按位串行的处理器单元 335

第六章 模拟系统设计 338

第一节　模拟信号处理 338

第二节 数-模（D/A）转换器 339

一、D/A转换器的原理和技术性能 340

二、权电阻D/A转换器 342

三、倒置R-2R梯形D/A转换器 343

四、2n个电阻及开关树D/A转换器 344

五、权电容D/A转换器 346

六、组合式D/A转换器 347

七、串联D/A转换器 350

八、D/A转换器的主要技术指标 352

第三节 模-数（A/D）转换器 353

一、A/D转换器的原理和技术性能 353

二、采样-保持（S/H）电路 354

三、串联A/D转换器 357

四、逐次逼近式A/D转换器 359

五、并联型A/D转换器 361

六、高性能A/D转换器 363

第四节　连续时间滤波器 365

一、低通滤波器 367

二、高通滤波器 373

三、带通滤波器 374

第五节 开关电容滤波器（SCF） 377

一、等效于电阻的开关电容电路 378

二、无源RLC原型开关电容滤波器 383

三、Z域综合技术 391

第六节　模拟信号处理电路 396

一、精密折线电路 396

二、调制器和乘法器 400

三、振荡器 407

四、锁相环（PLL） 415

第七章　集成电路工艺 418

第一节 概述 418

第二节　集成电路生产过程 418

一、工艺步骤 418

二、封装和测试 424

第三节 半导体工艺 425

一、MOS工艺 428

二、双极工艺 439

三、混合技术 441

第四节　设计规则和工艺参数 444

第五节 布局技术和实际考虑 448

附录 7A.NMOS工艺 454

7B.CMOS工艺 462

7C.双极工艺 472

7D.厚膜工艺 481

第八章　集成电路设计自动化 485

第一节 VLSI设计及其CAD 485

一、设计要求 486

二、设计流程 486

三、集成电路的计算机辅助设计与设计自动化 486

第二节 VLSI设计方法 487

一、正向与逆向设计方法 487

四、半定制设计方法 488

三、全定制设计方法 488

二、非定制与定制设计方法 488

五、可测试性设计 490

第三节 VLSI的CAD软件工具及设计单元库 492

一、软件工具 492

二、设计单元库 494

第四节　版图设计及验证 495

一、版图设计基本内容 495

二、版图的生成与编辑 496

三、自动布局 497

四、自动布线 498

五、版图验证 502

第五节 硅编译器和VLSI专家系统 503

一、硅编译器 503

二、专家系统 504