模拟集成电路设计 电流模法PDF电子书下载

第1章 绪论&Chris Toumazou　John Lidgey　David Haigh 1

1．1 模拟集成电路(IC)设计 1

1．2 电流模方法 1

1．3 半导体工艺技术的进步 1

1．4 新的模拟标准部件 3

1．5 电流模系统 3

1．6 各章评论 4

1．7 未来电流模模拟IC设计 7

第2章 从跨导线性观点看电流模电路：一个指导&Barrie GUbert 8

2．1 引言 8

2．2 一般原理 8

2．2．1 跨导线性环与跨导线性网络 11

2．2．2 跨导线性原理 12

2．2．3 发射区面积比的应用 14

2．2．4 VBE失配 15

2．2．5 TL分析的几个实例；多环 15

2．2．6 比量度观点 17

2．2．7 扩展TL理论以计人电压发生器 18

2．2．8 器件其他非理想特性的影响 19

2．3 平方和求平方根 22

2．3．1 定标 23

2．3．2 TL平方电路 24

2．3．3 有效值—直流值变换器 26

2．3．4 二象限TL平方器 29

2．3．5 求平方根和几何平均 31

2．3．6 矢量模 31

2．4 模拟乘法器和除法器 35

2．4．1 基本四管乘法器单元 36

2．4．2 不受β影响的“A”型单元 37

2．4．3 β过敏的“B”型单元 41

2．4．4 失真机理 43

2．4．5 “对数—反对数”乘法器 45

2．4．6 六管乘法器单元 46

2．5 跨导线性交叉四管单元 47

2．5．1 Caprio四管单元 48

2．5．2 线性半波整流器 48

2．5．3 与绝对温度成比例(△VBE)单元 49

2．5．4 另一种宽带平方器 51

2．5．5 另一种二象限乘法器 52

2．6 各种各样的TL和TN电路 53

2．6．1 信号归一化 54

2．6．2 最小值和最大值函数 55

2．6．3 三角函数 57

2．7 感谢 59

2．8 参考文献 59

2．9 参考书目 60

第3章 电流传输器原理和应用&Adel S．Sedra　Gordon W．RObertS 62

3．1 引言：电流传输器概念 62

3．2 第一代电流传输器(CCⅠ) 62

3．3 第二代电流传输器(CCⅡ) 65

3．3．1 CCII电路实现的基础 68

3．3．2 5μm CMOS CCⅡ实现 68

3．3．3 五阶高通滤波器实例 73

3．4 有源RC电路转换成电流传输器等效电路 75

3．4．1 伴随网络 75

3．4．2 单电流传输器双二阶电路 76

3．4．3 高阶滤波器的实现 77

3．4．4 采用电流运算放大器的电流模电路 79

3．5 结束语 80

3．6 参考文献 80

第4章 通用电流模模拟放大器&ChriS Toumazou　John Lidgey 84

4．1 引言 84

4．2 使用电压运算放大器设计的传统电流输出电路的回顾 85

4．3 运算放大器电源电流读出：回顾和发展 86

4．3．1 电源电流分配 90

4．4 电流跟随器 91

4．5 电流传输器 93

4．5．1 以运算放大器电源电流读出为基础的高性能电流传输器 95

4．6 电源电流读出的实际应用 96

4．6．1 以恒定带宽跟随器为基础的电压放大器 96

4．6．2 电流模阻抗变换器 98

4．6．3 通用电流传输器有源滤波器 100

4．6．4 电流模精密整流器 100

4．6．5 电流模精密峰值检波器 101

4．6．6 电流模仪用放大器 102

4．6．7 硬件减少 104

4．7 七端运算放大器 104

4．8 电流模反馈放大器 106

4．8．1 跨导线性甲乙类电流放大器 106

4．8．2 电流反馈运算放大器 107

4．8．3 运算浮置传输器(OFC) 108

4．8．4 关于真正的电流模运算放大器 111

4．9 结束语 117

4．10 参考文献 117

第5章 高频CMOS跨导器&Scott T．Dupuie　Mohammed Ismail 121

5．1 引言 121

5．2 差分对跨导器 122

5．2．1 非线性 122

5．2．2 谐波失真 123

5．2．3 频率响应 124

5．2．4 噪声 125

5．2．5 交叉耦合差分对 126

5．3 自适应偏置跨导器 128

5．3．1 基本原理 128

5．3．2 双晶体管平方电路 130

5．3．3 交叉耦合四管单元 133

5．4 甲乙类跨导器 135

5．4．1 基本原理 136

5．4．2 电压偏置源极耦合对 138

5．4．3 CMOS复合对 139

5．4．4 交叉耦合双四管单元 141

5．5 三极管区跨导器 145

5．5．1 基本原理 145

5．5．2 四晶体管跨导器 147

5．5．3 双晶体管跨导器 148

5．5．4 频率响应 149

5．6 结束语 150

5．7 感谢 150

5．8 参考文献 150

附录 5A 非线性函数的幂级数表示法 153

附录 5B 器件模型 154

B．1 非饱和模型 154

B．2 饱和模型 156

第6章 双极型电流镜&Barrie Gilbert 157

6．1 引言——理想电流镜 157

6．1．1 电流镜、电流反射器、电流传输器、电流源 158

6．2 单晶体管电流镜 159

6．2．1 采用横向PNP晶体管的单晶体管电流镜 161

6．3 双晶体管电流镜 165

6．3．1 实际器件缺陷的影响 165

6．3．2 利用发射极电阻提高精度 166

6．3．3 噪声和漂移考虑 169

6．3．4 非线性双晶体管电流镜 171

6．4 三晶体管电流镜 174

6．4．1 射极跟随器增广电流镜 174

6．4．2 利用共射—共基结构提高输出电阻 175

6．4．3 Wilsoil电流镜及改进 176

6．5 专用电流镜 181

6．5．1 可变比电流镜 181

6．5．2 大电流比电流镜 184

6．5．3 跟踪电源的电流镜 186

6．5．4 具有很高输出电阻或负输出电阻的电流镜 187

6．5．5 电压跟随电流镜：GCM 189

6．5．6 互补应用于电流镜 191

6．6 感谢 194

6．7 参考文献 194

第7章 动态电流镜&Eric A．Vittoz　George Wegmann 195

7．1 引言 195

7．2 MOS晶体管的特性及模型的概述 195

7．3 标准MOS电流镜的设计考虑和限制 197

7．4 动态电流镜的工作原理 198

7．5 电荷注入 199

7．6 共源—共栅组态 202

7．7 泄漏电流的影响 204

7．8 建立时间 205

7．9 噪声 206

7．10 多重电流镜和乘法电流镜 207

7．11 除法动态电流镜 208

7．12 应用举例及可能的扩展 209

7．13 结束语 212

7．14 参考文献 212

第8章 砷化镓模拟集成电路设计技术&Chris Toumazou　David Haigh 215

8．1 引言 215

8．2 工艺、器件和仿真 215

8．3 电流镜 217

8．3．1 电流镜的分类 217

8．3．2 同相正电流镜 217

8．3．3 反相电压跟随负电流镜 218

8．3．4 线性负电流镜 223

8．3．5 电流镜性能评价 224

8．4 单端—差分变换器 225

8．5 差分—单端变换器 226

8．6 线性跨导器 227

8．6．1 线性化原理 227

8．6．2 线性跨导器的实现 227

8．7 高增益运算跨导放大器 230

8．7．1 总论 230

8．7．2 极管电平移位电路 231

8．7．3 采用器件宽度比的电路 232

8．7．4 快速建立结构 232

8．8 缓冲放大器 235

8．9 应用 236

8．9．1 开关电容滤波器举例 236

8．9．2 微波应用 238

8．9．3 光学应用 240

8．9．4 连续时间滤波器 241

8．10 结束语 241

8．11 感谢 241

8．12 参考文献 241

第9章 连续时间滤波器&Rolf Schaumann　Mehmet AliTan 245

9．1 引言 245

9．2 连续时间跨导—电容滤波器的设计 247

9．2．1 级联设计 248

9．2．2 元件替代法 249

9．2．3 运算仿真法 250

9．2．4 OTA非理想性的影响 252

9．3 调谐方法 253

9．4 讨论与总结 254

9．5 参考文献 254

第10章 基于采用电流变量和电荷变量的LCR滤波器仿真的连续时间和开关电容单片滤波器&David Haigh 257

10．1 引言 257

10．2 LCR原型滤波器和状态矩阵公式 257

10．3 信号流图表示和实现 259

10．4 积分器子部件 261

10．5 积分器类型 261

10．5．1 电压积分器 261

10．5．2 电流积分器 261

10．5．3 混合变量积分器 262

10．5．4 积分器标准 262

10．6 信号流图定标 262

10．7 广义滤波器实现结构 263

10．7．1 广义化的必要性 263

10．7．2 广义结构 264

10．8 灵敏度 266

10．9 一般定标操作 267

10．10 跨导器结构 267

10．11 滤波器实现的分类和特性 269

10．11．1 概述 269

10．11．2 行—型实现 269

10．11．3 列—型实现 270

10．11．4 非标准实现 270

10．11．5 交叉型仿真 270

10．11．6 “Z”型仿真 270

10．11．7 椭圆式滤波器 271

10．12 举例 271

10．12．1 多项式滤波器 271

10．12．2 椭圆式滤波器 274

10．13 结束语 275

10．14 感谢 275

10．15 参考文献 275

第11章 开关电流滤波器&John B．Hughes 277

11．1 引言 277

11．2 开关电容背景 278

11．3 开关电流系统 281

11．4 开关电流积分器 282

11．4．1 电流存储器 282

11．4．2 第一代开关电流积分器 283

11．4．3 第二代开关电流积分器 286

11．5 开关电流微分器 290

11．6 开关电流状态变量滤波器综合 292

11．6．1 基于积分器的四次节 292

11．6．2 滤波器设计举例 294

11．6．3 基于微分器的四次节 295

11．7 模拟误差 296

11．8 电流存储器电路增强 297

11．9 接口电路 298

11．10 结束语 298

11．11 感谢 299

11．12 参考文献 299

第12章 VLSI模拟接口电路&Evert Seevinck 302

12．1 引言 302

12．2 输入接口电路 303

12．2．1 线性CMOS电压—电流变换器 304

12．2．2 大信号双极型V—I变换器 305

12．2．3 高频双极型V—I变换器 306

12．2．4 CMOS亚纳秒ECL可兼容输入缓冲器 307

12．3 单片滤波器 308

12．3．1 双极型视频滤波器 309

12．3．2 CMOS VHF滤波器 311

12．3．3 大时间常数的积分 312

12．4 信号调节 313

12．5 内部接口 316

12．5．1 SRAM中的电流读出 316

12．5．2 双引线多路传输系统 317

12．6 输出接口电路 318

12．6．1 双极型功率放大器 318

12．6．2 扩大安全工作区的双极型功率晶体管没计 319

12．6．3 CMOS亚纳秒真实ECL输出缓冲器 319

12．7 电源接口 321

12．7．1 “纳功率”CMOS电压和电流基准 321

12．7．2 具有低支持电流的带白适应偏置的调整器电路 322

12．7．3 在片IDD监控器电路 323

12．8 结束语 324

12．9 感谢 324

12．10 参考文献 324

第13章 电流模A／D和D／A转换器&C．Andre T．Salama　David G．Nairn　Henry W．Singor 328

13．1 引言 328

13．2 A／D转换器 328

13．2．1 算法A／D转换 328

13．2．2 基本电流镜A／D转换器 329

13．2．3 有源镜A／D转换器 331

13．2．4 电流匹配A／D转换器 333

13．2．5 小结 335

13．3 D／A转换器 336

13．3．1 CMOS分离集电极横向双极型晶体管 336

13．3．2 D／A转换器结构 337

13．3．3 加权电流源的实现 338

13．3．4 高速电流开关的实现 338

13．3．5 控制放大器的实现 339

13．3．6 实验结果 340

13．3．7 小结 341

13．4 感谢 341

13．5 参考文献 341

第14章 电流拷贝器电路的应用&David Vallancourt　Steven J．Daubert 344

14．1 引言 344

14．2 电流拷贝器概念的回顾 344

14．3 电流拷贝器的应用 345

14．4 功能块举例 345

14．4．1 与比值无关的整数电流乘法器 345

14．4．2 与比值无关的电压乘法器／除法器 346

14．4．3 与比值无关的电流除法器 347

14．5 系统举例 349

14．5．1 自校准D／A转换器 349

14．5．2 与比值无关的算法A／D转换器 351

14．5．3 利用电流除法的流水线A／D转换器 352

14．5．4 ∑—△前端 353

14．5．5 数字可编程模拟滤波器 354

14．6 参考文献 354

第15章 集成电流传输器&DOug C．Wadsworth 357

15．1 引言 357

15．1．1 以前的传输器实现 357

15．1．2 新传输器的实现 357

15．2 电路拓扑结构的发展 358

15．2．1 基本新电路拓扑结构 359

15．2．2 改进的电路拓扑结构 360

15．2．3 最终电路拓扑结构 360

15．3 工艺特性 362

15．3．1 标准双极工艺 362

15．3．2 互补双极工艺 362

15．4 电路描述 363

15．4．1 单位增益缓冲器 364

15．4．2 反相CCI结构 364

15．4．3 同相CCII结构 365

15．4．4 JFET辅出结构 365

15．5 性能 366

15．5．1 传输器输出阻抗 366

15．5．2 传输器频率响应 366

15．5．3 传辅器瞬态响应 366

15．5．4 传输器谐波失真 367

15．5．5 传输器精度 367

15．5．6 性能总结 369

15．6 应用 369

15．6．1 专用音频电子学 369

15．6．2 精密整流 371

15．6．3 电流反馈放大器 375

15．7 结束语 376

15．8 参考文献 377

第16章 应用于电压放大器的“电流反馈”&Derek F．Bowers 380

16．1 引言 380

16．2 运算放大器 380

16．3 仪用放大器 382

16．4 “电流反馈”运算放大器 383

16．5 大信号对电流反馈运算放大器的影响 386

16．6 电流反馈运算放大器的缺点 386

16．7 电流反馈运算放大器的设计方法 387

16．8 实际的电流反馈运算放大器设计 389

16．9 “电流反馈”用于仪用放大器 390

16．10 “有源反馈”用于仪用放大器 392

16．11 典型的电流和有源反馈仪用放大器 394

16．12 结束语 395

16．13 感谢 396

16．14 参考文献 396

第17章 用于模拟MOS VLSI的神经网络标准部件&Steven Bibyk　Mohamined Ismail 398

17．1 神经网络和模拟VLSI 398

17．2 神经模型 399

17．3 突触权重的存储 400

17．3．1 非易失的浮栅存储 400

17．4 电流模、神经网络标准部件 402

17．4．1 可编程突触元件 402

17．4．2 内积电路 402

17．4．3 电流阈值 404

17．4．4 硅实现 405

17．5 自适应滤波和应用 407

17．6 结束语 407

17．7 感谢 408

17．8 参考文献 408

第18章 模拟集成电路设计的发展前景&Phillip E．Allen 411

18．1 模拟集成电路设计的现状 411

18．2 工艺技术发展趋向 413

18．3 设计发展趋向 415

18．4 仿真和模型化发展趋向 417

18．5 设计自动化 420

18．6 测试发展趋向 422

18．7 前景发展趋向和展望 423

18．8 参考文献 425

附录：英汉名词术语对照 427