电子电路的计算机辅助分析与设计方法 第2版PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 电子设计自动化的发展概况 1

1.2　模拟电路CAD的发展概况 3

1.2.1　模拟集成电路的特点和设计自动化方法 3

1.2.2　模拟集成电路的设计工具 4

1.3　数字系统设计流程的演变 8

2 电路方程的建立和求解方法 14

2.1　建立电路方程的常用方法 14

2.1.1　表矩阵法 15

2.1.2　拓扑矩阵法 18

2.1.3　节点法 21

2.1.4　改进节点法 24

2.1.5 双图法 31

2.2　线性代数方程组的数值解法 35

2.2.1　高斯消去法 36

2.2.2　LU分解法 39

2.2.3　稀疏矩阵技术 41

2.2.4　复数方程组解法 53

习题 54

3　半导体器件模型 59

3.1 二极管模型 60

3.2　双极型晶体管模型 63

3.2.1　EM1模型 64

3.2.2　EM2模型 67

3.2.3　EM3模型 70

3.2.4　GP模型 75

3.3　结型场效应晶体管模型 75

3.4　长沟道MOS场效应晶体管模型 77

3.4.1　非线性电流源IDS 79

3.4.2　电荷存储效应 80

3.5 短沟道MOS场效应晶体管模型 83

3.5.1 阈值电压 84

3.5.2 I-U特性的统一模型 85

3.5.3　MOS电容的统一模型 90

3.5.4　噪声模型 96

3.5.5　MOS二极管模型 97

3.6　宏模型 101

3.6.1　宏模型的建立方法 101

3.6.2　运算放大器的宏模型 103

3.6.3　其他一些模拟电路单元的宏模型 110

3.7　分段线性模型 115

习题 120

4 直流分析 122

4.1　线性直流分析 123

4.1.1　直流分析功能 123

4.1.2　线性直流分析流程 124

4.1.3　线性直流分析实例 125

4.2　非线性直流分析的数值方法 129

4.2.1　简单迭代法 129

4.2.2　牛顿-拉夫森方法 130

4.3　非线性器件的直流伴随模型 133

4.3.1　二极管直流伴随模型 133

4.3.2　双极型晶体管的直流伴随模型 135

4.3.3　MOS场效应晶体管的直流伴随模型 137

4.4　N-R方法的收敛性 138

4.5　改进的N-R方法 139

4.5.1　“横取”N-R方法 139

4.5.2　“四象限”算法 140

4.5.3　阻尼算法 141

4.5.4　高阶校正法 142

4.6　其他改善收敛性的算法 143

4.7　直流非线性分析流程和分析实例 145

习题 148

5 瞬态分析 152

5.1 引言 152

5.2　常用的数值积分方法 155

5.2.1　向前欧拉法 155

5.2.2　向后欧拉法 157

5.2.3　梯形法 159

5.2.4 多步法 161

5.3　储能元件的瞬态离散化模型 161

5.3.1 电容的离散化电路模型 162

5.3.2　电感的离散化电路模型 163

5.3.3　互感的离散化电路模型 164

5.4　局部截断误差与稳定性 165

5.4.1　局部截断误差的计算 165

5.4.2　变步长策略 168

5.4.3　起步与导数不连续点的处理 170

5.4.4　绝对稳定和stiff稳定 172

5.5　基尔算法 173

5.6　瞬态分析程序及分析实例 177

5.6.1　瞬态分析程序介绍 177

5.6.2　分析实例 178

习题 182

6　频域分析 185

6.1　交流小信号分析 185

6.1.1　元器件的交流小信号模型 185

6.1.2　交流小信号分析流程与实例 190

6.2　零极点分析 194

习题 200

7　灵敏度分析 202

7.1 引言 202

7.2　伴随网络法 203

7.2.1　特勒根定理和伴随网络的构成 203

7.2.2　线性网络的伴随网络法 205

7.2.3　非线性网络的伴随网络法 210

7.2.4　伴随网络方程的建立及求解 212

7.3 网络灵敏度的应用 215

7.3.1　寄生参数的灵敏度 215

7.3.2　对于频率的灵敏度 217

7.3.3 SPICE程序中的直流灵敏度分析 219

7.4　导数网络法 223

7.4.1　线性网络的导数网络法 224

7.4.2　非线性网络的导数网络法 228

7.4.3　导数网络方程的建立与求解 230

习题 234

8 容差分析 236

8.1 引言 236

8.2　器件参数的统计分布规律 237

8.2.1　随机变量及其描述方法 237

8.2.2　随机变量的数字特征 239

8.2.3　几种常用器件参数的统计分布 240

8.3　多个器件参数变化对电路性能的影响 243

8.4　最坏情况分析 244

8.5　蒙特卡罗分析 250

8.5.1　随机数的产生 251

8.5.2　随机变量的抽样 253

8.5.3　蒙特卡罗法在电路仿真中的应用 257

习题 259

9　大规模电路的仿真技术 261

9.1　引言 261

9.2　撕裂法 263

9.2.1　支路撕裂法 263

9.2.2　节点撕裂法 266

9.3　松弛技术 268

9.3.1　线性松弛方法 269

9.3.2　非线性松弛方法 270

9.3.3　波形松弛方法 271

9.4　多级牛顿算法 273

9.5　混合仿真技术 275

10　优化设计 282

10.1　概述 282

10.2 电路优化问题的特点 284

10.3　收敛判据 286

10.4　正交设计法 286

10.4.1 正交拉丁方与正交表 287

10.4.2　正交表与正交优化设计 288

10.5　下降单纯形法 290

10.6　拟牛顿算法 292

10.7　模拟退火算法 294

10.7.1　基本思想 294

10.7.2　算法要素 296

10.7.3　算法实例 299

10.8　进化计算法 300

10.8.1　适应值函数 301

10.8.2　交叉算子 302

10.8.3　变异算子 303

10.8.4　选择算子 304

10.8.5　进化计算的高级策略 305

10.8.6　进化计算实例——遗传算法 307

10.9　小结 308

习题 309

附录A　教学软件 311

参考文献 324