模拟集成电路设计 以LDO设计为例PDF电子书下载

第1章 电源系统 1

1.1 电源管理中的稳压器 1

1.2 线性稳压器和开关稳压器的对比 2

1.2.1 响应时间的折中 3

1.2.2 噪声 4

1.2.3 功率转换效率 4

1.3 市场需求 5

1.3.1 系统 5

1.3.2 集成 6

1.3.3 工作寿命 6

1.3.4 电源净空 7

1.4 电源 8

1.4.1 早期电池 8

1.4.2 锂离子电池 9

1.4.3 燃料电池 9

1.4.4 核能电池 10

1.4.5 能量收集器 10

1.5 计算机仿真 11

1.6 总结 12

1.7 复习题 13

第2章 线性稳压器 14

2.1 工作区域 14

2.2 性能指标 15

2.2.1 精度 15

2.2.2 功率转换效率 25

2.2.3 工作要求 27

2.2.4 品质因子 29

2.3 工作环境 30

2.3.1 负载 31

2.3.2 稳压点 32

2.3.3 寄生效应 33

2.4 分类 34

2.4.1 输出电流 34

2.4.2 压差 34

2.4.3 补偿 34

2.4.4 类别 35

2.5 模块级构成 36

2.6 总结 37

2.7 复习题 38

第3章 微电子器件 39

3.1 电阻 39

3.1.1 工作原理 39

3.1.2 寄生元件 40

3.1.3 版图 40

3.1.4 绝对精度和相对精度 42

3.2 电容 43

3.2.1 工作原理 43

3.2.2 寄生元件 44

3.2.3 版图 45

3.2.4 绝对精度和相对精度 45

3.3 PN结二极管 46

3.3.1 工作原理 46

3.3.2 寄生元件 49

3.3.3 版图和匹配 50

3.3.4 小信号模型 52

3.4 双极型晶体管（BJT） 53

3.4.1 工作原理 53

3.4.2 纵向BJT 56

3.4.3 横向BJT 57

3.4.4 衬底BJT 58

3.4.5 小信号模型 59

3.5 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET） 61

3.5.1 工作原理 61

3.5.2 寄生电容 66

3.5.3 P沟道MOSFET 67

3.5.4 晶体管变化 67

3.5.5 版图和匹配 69

3.5.6 小信号模型 71

3.5.7 MOS电容 73

3.5.8 沟道电阻 73

3.6 结型场效应晶体管（JFET） 73

3.6.1 工作原理 73

3.6.2 P沟道JFET 75

3.6.3 大信号模型 75

3.6.4 版图和匹配 76

3.6.5 小信号模型 76

3.6.6 相对性能 78

3.7 绝对精度和相对精度 78

3.8 总结 79

3.9 复习题 80

第4章 单晶体管基本单元 82

4.1 二端口模型 82

4.2 频率响应 83

4.2.1 极点 84

4.2.2 零点 85

4.2.3 米勒分裂 87

4.2.4 电容-分流-电阻法 88

4.3 信号流 89

4.3.1 输入和输出 89

4.3.2 极性 89

4.3.3 单晶体管基本单元 90

4.4 共发射极／共源极跨导器 90

4.4.1 大信号工作 90

4.4.2 小信号模型 91

4.4.3 频率响应 93

4.4.4 发射极／源极负反馈 95

4.5 共基极／共栅极电流缓冲器 99

4.5.1 大信号工作 99

4.5.2 小信号模型 100

4.5.3 频率响应 103

4.5.4 基极负反馈 104

4.6 共集电极／共漏极电压跟随器 104

4.6.1 大信号工作 104

4.6.2 小信号模型 105

4.6.3 频率响应 108

4.7 小信号概括和近似 109

4.7.1 功能 109

4.7.2 电阻 110

4.7.3 频率响应 112

4.8 总结 113

4.9 复习题 114

第5章 模拟电路基本单元 115

5.1 电流镜 115

5.1.1 工作原理 115

5.1.2 小信号模型 118

5.1.3 带基极电流校正的电流镜 119

5.1.4 电压校正共源共栅／共射共基（Cascode）电流镜 120

5.1.5 低电压Cascode电流镜 121

5.2 差动对 123

5.2.1 大信号工作 124

5.2.2 差分信号 125

5.2.3 共模信号 127

5.2.4 发射极／源极负反馈 128

5.2.5 CMOS差动对 129

5.3 基极／栅极耦合对 130

5.3.1 大信号工作 130

5.3.2 小信号响应 132

5.3.3 输入参考失调和噪声 134

5.4 差动级 136

5.4.1 大信号工作 137

5.4.2 差分信号 138

5.4.3 共模信号 140

5.4.4 输入参考失调和噪声 143

5.4.5 电源抑制 145

5.4.6 折叠式Cascode 147

5.5 总结 151

5.6 复习题 152

第6章 负反馈 154

6.1 反馈环路 154

6.1.1 环路构成 154

6.1.2 调整 155

6.1.3 输出转化 156

6.2 反馈效应 156

6.2.1 灵敏度 156

6.2.2 阻抗 157

6.2.3 频率响应 160

6.2.4 噪声 162

6.2.5 线性度 163

6.3 负反馈结构 166

6.3.1 跨导放大器 166

6.3.2 电压放大器 167

6.3.3 电流放大器 168

6.3.4 跨阻放大器 169

6.4 分析 170

6.4.1 分析过程 170

6.4.2 叠加器 173

6.4.3 采样器 174

6.4.4 跨导放大器 175

6.4.5 电压放大器 179

6.4.6 电流放大器 183

6.4.7 跨阻放大器 188

6.5 稳定性 193

6.5.1 频率响应 193

6.5.2 补偿 195

6.5.3 反相零点 200

6.5.4 嵌入式环路 202

6.6 设计 202

6.6.1 设计概念 202

6.6.2 系统结构设计 203

6.6.3 频率补偿 204

6.7 总结 204

6.8 复习题 205

第7章 偏置电流和基准电路 207

7.1 电压基元 207

7.2 PTAT电流 208

7.2.1 交叉耦合四管单元 209

7.2.2 锁存单元 210

7.3 CTAT电流 213

7.3.1 电流采样BJT 214

7.3.2 电压采样二极管 214

7.4 温度补偿 215

7.4.1 带误差补偿的BJT电流基准源 216

7.4.2 基于二极管的电流基准源 217

7.4.3 带误差补偿的基于二极管的电流基准源 218

7.5 启动电路 218

7.5.1 连续导通启动电路 219

7.5.2 按需导通启动电路 220

7.6 频率补偿 222

7.7 电源噪声抑制 223

7.8 带隙电流基准源 224

7.8.1 基于BJT的带隙电流基准源 224

7.8.2 基于二极管的带隙电流基准源 225

7.9 带隙电压基准源 226

7.9.1 电流-电压转换 226

7.9.2 输出电压调整 227

7.10 精度 230

7.11 总结 231

7.12 复习题 232

第8章 小信号响应 234

8.1 小信号等效电路 234

8.2 无补偿时的响应 236

8.2.1 相关电容和电阻 236

8.2.2 环路增益 236

8.3 频率补偿 239

8.3.1 输出端补偿 240

8.3.2 内部补偿 242

8.4 电源抑制 245

8.4.1 分压器模型 246

8.4.2 馈通噪声 247

8.4.3 米勒电容 253

8.4.4 分析 255

8.4.5 结论 261

8.5 补偿策略对比 261

8.6 总结 262

8.7 复习题 264

第9章 集成电路设计 265

9.1 设计流程 265

9.2 功率晶体管 266

9.2.1 备选方案 266

9.2.2 版图 269

9.3 缓冲器 276

9.3.1 驱动N型功率晶体管 276

9.3.2 驱动P型功率晶体管 278

9.3.3 版图 290

9.4 误差放大器 290

9.4.1 净空 291

9.4.2 电源抑制 294

9.4.3 输入参考失调 296

9.4.4 版图 299

9.5 总结 307

9.6 复习题 309

第10章 线性稳压器 310

10.1 低压差稳压器 310

10.1.1 输出端补偿的PMOS稳压器 310

10.1.2 米勒补偿的PMOS稳压器 314

10.2 宽带稳压器 318

10.2.1 内部补偿的NMOS稳压器 319

10.3 自参考稳压器 322

10.3.1 零阶温度无关性 322

10.3.2 温度补偿 323

10.4 性能增强 330

10.4.1 功率晶体管 330

10.4.2 缓冲器 333

10.4.3 环路增益 335

10.4.4 负载调整率 336

10.4.5 负载突变响应 339

10.4.6 电源抑制 340

10.5 电流调整 343

10.5.1 电流源 343

10.5.2 电流镜 344

10.6 总结 347

10.7 复习题 347

第11章 保护与特性 349

11.1 保护 349

11.1.1 过电流保护 349

11.1.2 热关断 353

11.1.3 反向电池保护 355

11.1.4 静电放电保护 356

11.2 特性 358

11.2.1 模拟负载 359

11.2.2 调整性能 360

11.2.3 功率性能 366

11.2.4 工作要求 368

11.2.5 启动 370

11.3 总结 371

11.4 复习题 371