目 录 1
符号表 1
第一篇集成电路设计基础 5
第一章集成电路引论 5
1-1展望 5
经济性6 可靠性7 性能 7
1-2制造过程的定性说明 8
单晶单块法8 介质隔离法8 薄膜法9 混合集成电路 9
第二章制造的限制和一般设计准则 11
2-1单晶单块电路的制造 11
光刻和氧化物掩蔽11 扩散12 外延12 金属化 13
2-2单晶单块电路的元件 13
瞬态性质115功率－延迟时间乘积1 15
晶体管13 扩散电阻15 电容 15
2-3单晶单块电路的制造步骤 16
2-4相容薄膜电路 20
2-5介质隔离的单块电路 21
2-6多片混合电路 22
2-7集成电路的寄生效应 23
p-n结24 扩散电阻24 金属－氧化物－硅电容24 单块电路晶 24
体管24 介质隔离晶体管和混合电路晶体管24 有源寄生（单块 24
电路中的寄生晶体管作用） 24
2-8一般设计准则 25
单晶单块电路25 相容薄膜法26 介质隔离26 混合电路 26
小结 26
2-9电路设计准则 26
单块电路26 混合电路 27
2-10图形设计准则 27
单块电路27 混合电路 27
参考资料 28
第三章大信号晶体管模型的概述 29
3-1常用的晶体管模型 29
3-2数学模型 30
基本方程30 p-n结 31
3-3均匀基区晶体管 33
数学模型33 运用区33 基区的直接解 34
3-4埃伯斯－莫尔模型 35
有源区 35
3-5电荷控制模型 37
3-6集总模型 39
3-7结电容 40
3-8均匀基区晶体管各模型的比较 41
3-9非线性模型引言 42
参考资料 44
4-1引言 45
第四章 非线性晶体管模型 45
4-2假设和近似 46
4-3基区的分析 48
连续性方程48 内建电场49 连续性方程的解50 结电流 50
4-4集电区的分析 52
4-5双结晶体管的完全解 52
双结模型的某些性质53 短路电流增益 54
4-6晶体管模型频率关系的简化 54
极点和零点的分布55 泰勒展开 55 近似模型56 近似式的性 57
质 57
4-7多结器件 58
三结n-p-n-p晶体管58 横向p-n-p晶体管 60
4-8晶体管的频率关系 61
4-9分段线性模型和小信号模型 66
分段线性模型的讨论 69
分段线性p-n结的V-I关系66 分段线性模型68 小信号模型 69
4-10非线性模型参数的测量 72
直流测量72 非线性模型时间常数的测量 73
4-11小结 78
参考资料 78
第五章集成电路的寄生效应 79
5-1结电容 79
5-2扩散电阻 81
扩散电阻的平均电容82扩散电阻的解83扩散电阻的集总近似 84
5-3金属－氧化物－硅电容器 86
5-4单晶单块集成电路晶体管的无源寄生 87
集电极电阻88 衬底电阻92 集电极－衬底电容92 集电极寄 95
生的计算实例93 集电极寄生模型的简化 95
5-5混合集成电路晶体管和介质隔离集成电路晶体管中的寄生 95
5-6有源寄生（寄生晶体管作用） 96
5-7小结 99
参考资料 99
第二篇集成逻辑电路 101
第六章逻辑电路的端参数表征 101
6－1逻辑功能 101
6-2实现逻辑操作的电路 102
发射极耦合逻辑（ECL）102直接耦合晶体管逻辑（DCTL） 103
二极管－晶体管逻辑（DTL）104 晶体管－晶体管逻辑（T2L） 105
存储电路（触发器） 105
6-3逻辑电路的表征 106
直流端参数的表征107分析方法110瞬态响应的表征 111
6-4性能估计 111
工作点111 逻辑摆幅、阈点、单位增益点和过渡宽度112 噪声容 115
限、噪声灵敏度和抗扰度113最坏情形特性114 功率损耗 115
参考资料 116
6-5小结 116
第七章发射极耦合逻辑 117
7-1发射极耦合逻辑门及其等效电路 117
7-2 ECL门的直流特性 118
转移特性119 噪声灵敏度、噪声容限和过渡宽度121 最坏情形下 126
的转移特性124输入特性126输出特性 126
7-3功率损耗 127
7-4瞬态分析 128
输入电容和基极响应129集电极电容132集电极响应133发射 137
极跟随器响应 137
7-5设计最佳化 138
总开关时间138设计方程 139
7-6设计实例 140
延迟时间 143
近）142 Rc1和Re的寄生电容（第一次逼近）143最终设计 143
输入电容（耗尽层分量）141 集电极电容142 功率分配（第一次逼 143
7-7 ECL门的变型 144
7-8结论 146
参考资料 147
一般参考资料 147
第八章直接耦合晶体管逻辑 148
8-1集成DCTL图形设计考虑 148
有源寄生149无源寄生 149
8-2 DCTL的非线性直流分析 153
反相器特性153 DCTL特性 155
8-3分段线性分析 157
一般程序158 折点158 近似159 折点方程161 分段线性特 163
性 163
8-4瞬态分析 164
接通瞬态166关断瞬态 171
8-5集成DCTL设计考虑 176
逻辑摆幅和过渡宽度177噪声容限177最坏情形考虑178最大 181
扇出179功率－延迟乘积 181
8-6小结 182
第九章二极管－晶体管逻辑 183
9-1集成电路二极管 184
多层二极管组态184二极管直流特性184寄生晶体管作用 185
正向压降187二极管电容189二极管存储时间190反向击穿电 191
压191 DTL二极管的选择 191
9-2集成DTL图形设计考虑 192
有源寄生193无源寄生194输入二极管簇的制造194输入簇的 197
附加寄生196补偿二极管、电阻和晶体管的寄生 197
9-3 DTL的非线性直流分析 199
9-4分段线性分析 202
折点203近似203折点电流和折点电压 205
9-5瞬态分析 208
接通时间常数208二极管和晶体管近似209接通瞬态209关断 211
瞬态 211
9-6 DTL设计考虑 213
逻辑摆幅和过渡宽度213噪声容限214最坏情形考虑214最大 214
扇出214功率－延迟时间乘积 214
9-7 DTL门的变型 215
9-8小结 216
参考资料 216
第十章晶体管－晶体管逻辑 217
10-1集成T2L的图形设计考虑 217
有源寄生218无源寄生 219
10-2 T2L的非线性直流分析 219
T2L的特性曲线219 T2L的“抢电流”现象 220
10-3分段线性分析 225
10-4 T2L的瞬态分析 228
接通瞬态228关断瞬态 231
10-5T2L设计考虑 232
10-6 T2L门的变型 233
10-7小结 234
第十一章集成逻辑电路的比较 236
11-1直流端参数特性曲线的比较 236
反向转移特性曲线 242
11-2单晶单块数字电路的直流转移特性和电源特性 242
11-3直流性能表 245
11-4集成逻辑门瞬态特性的比较 249
11-5延迟时间表 253
11-6集成数字系统中的噪声 257
串扰——集总参数法258实验结果（集总参数法）260 串扰——分 271
布参数分析263 分布情形的实验结果265 电源噪声270外生噪 271
声 271
11-7数字集成电路的结束语 272
超高速范围272 高速范围274 中速范围274 低功率范 274
围 274
参考资料 275
第三篇线性集成电路 277
第十二章集成晶体管的小信号特性 277
12-1集成晶体管的小信号模型 277
常用的小信号模型277交流电流集聚280交流集聚影响性能的条 281
件 281
12-2二对端增益和稳定度函数 282
益 285
12-3集成晶体管的增益函数和稳定度函数 285
可用功率增益和增益-稳定度乘积284 可用功率增益和转换功率增 285
单向功率增益283不变稳定度因子283最高振荡频率283最大 285
单向功率增益和最高振荡频率285 稳定度因子288 增益－稳定度 291
乘积和最大可用增益 291
12-4集成电路晶体管的噪声 292
集成晶体管的噪声模型292单级噪声指数294单级噪声指数的比 296
较296最佳单级噪声指数 296
12-5集成两级级联的噪声性能 297
级联噪声指数298最佳级联噪声指数300最佳级联噪声指数的比 302
较300变压器耦合 302
12-6小结 303
参考资料 304
第十三章直流和差动放大器 305
13-1差动放大器 305
13-2集成晶体管对的优点 306
13-3差动放大器分析 307
分析程序307平衡放大器的分析309推广到不平衡电路 309
13-4差动放大器的频率性能 311
13-5差动放大器的噪声 312
13-6集成与分立差动放大器的比较 312
13-基本差动放大器的变型 314
13-8图形设计考虑 316
13-9小结 317
参考资料 318
第十四章高频调谐放大器 319
14-1宽带放大器的设计 319
噪声指数320 增益和稳定度320电路组态的选择320卡斯科级 322
的分析321偏置和自动增益控制 322
14-2中频放大器的设计 323
中频级设计323 中频级的图形设计324检波器和视频放大器 325
封装326完整的中频放大器的组装327 中频放大器的性能 328
14-3窄带放大器的设计 329
设计程序330 图解设计程序332负载导纳337输入导纳 338
兰维耳图 338
14-4窄带放大器的设计实例 340
电路组态340 自动增益控制342小信号性能的计算342 120兆 349
周放大器的设计345 带宽347 200兆周放大器的设计实例 349
14-5小结 350
参考资料 351
第十五章不用电感的选频放大器 352
15-1有源RC网络 352
负导抗转换器352回转器354具有控制源的网络 355
15-2利用单位增益控制源的RC有源网络 356
15-3数字滤波器 359
15-4小结 361
参考资料 362
第十六章回顾与展望 364
16-1提要 364
直流与低频放大器364带通放大器 364
16-2集成电路对系统封装和设计的影响 365
系统封装365系统设计 371
16-3集成电路网络理论 372
16-4微电路物理尺寸的理论限度 372
16-5集成电路与神经元 373
参考资料 376
附录A埃伯斯－莫尔模型、电荷控制模型和集总模型的推导 377
附录B发射极耦合逻辑的共发射极电流和饱和效应 390
附录C用于分段线性瞬态分析的单指数近似 395
附录D数字集成电路的测量方法 402
附录E级联噪声指数的比较 409
附录F控制源及非最佳网络 412