基于仿真的模擬集成電路設計：技術(shù)、工具和方法

目錄


1緒論1



2應用層面7

2.1引言7

2.2一階直流響應9

2.2.1一階開環(huán)直流傳輸特性和量程限制9

2.2.2基于虛短近似的直流分析11

2.3統(tǒng)一閉環(huán)模型20

2.3.1通用外部網(wǎng)絡模型20

2.3.2反饋和輸入因子的提取過程22

2.4直流響應的準確建模25

2.4.1開環(huán)和閉環(huán)直流傳輸函數(shù)26

2.4.2直流誤差27

2.5頻率響應36

2.5.1小信號頻率響應37

2.5.2壓擺受限時的帶寬45

2.5.3諧波失真49

2.6階躍響應54

2.6.1壓擺不受限時的階躍響應54

2.6.2壓擺受限時的階躍響應57

2.7多極點系統(tǒng)的動態(tài)響應和穩(wěn)定性61

2.7.1兩極點系統(tǒng)的動態(tài)響應62

2.7.2環(huán)路增益、相位裕度和穩(wěn)定性65

2.8外部網(wǎng)絡對差模增益的影響70

2.9噪聲74

2.9.1電源噪聲74

2.9.2固有噪聲分析基礎75

2.9.3閉環(huán)噪聲分析78

2.10全差分連續(xù)時間放大器83

2.10.1一階直流響應和量程限制83

2.10.2統(tǒng)一閉環(huán)模型89

2.10.3直流響應的準確建模93

2.10.4頻率響應和階躍響應98

2.10.5環(huán)路增益、差模增益和噪聲100

2.11離散時間放大器105

2.11.1基于電荷守恒的直流分析105

2.11.2統(tǒng)一閉環(huán)模型110

2.11.3直流響應的準確建模115

2.11.4瞬態(tài)響應118

2.11.5環(huán)路增益提取129

2.12全差分離散時間放大器132

2.12.1基于電荷守恒的直流分析132

2.12.2統(tǒng)一閉環(huán)模型134

2.12.3直流響應的準確建模134

2.12.4瞬態(tài)分析和環(huán)路增益提取137

2.13參考文獻141

2.14習題141

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3器件層面145

3.1引言145

3.2MOS晶體管基礎148

3.2.1器件結(jié)構(gòu)和電學端口148

3.2.2性能指標和設計參量157

3.3NMOS晶體管設計方程和工具159

3.3.1長溝模型159

3.3.2閾值電壓163

3.3.3漏源飽和電壓165

3.3.4方塊電流167

3.3.5跨導效率169

3.3.6輸出阻抗和厄利電壓172

3.4PMOS晶體管設計方程和工具176

3.4.1強反型模型176

3.4.2亞閾值模型178

3.4.3閾值電壓178

3.4.4漏源飽和電壓、方塊電流和跨導效率179

3.4.5輸出阻抗和厄利電壓181

3.5熱效應186

3.6基于設計工具設定MOS晶體管偏置和尺寸188

3.7小信號模型和電路分析194

3.7.1MOS晶體管直流小信號模型195

3.7.2直流小信號電路分析196

3.7.3MOS晶體管容抗和高頻小信號模型212

3.8MOS晶體管噪聲模型225

3.9MOS晶體管用作開關232

3.9.1單個器件和傳輸門的開關特性232

3.9.2電荷注入和時鐘饋通233

3.10電阻設計238

3.10.1電路結(jié)構(gòu)和阻抗模型238

3.10.2準確度和精確度設計技術(shù)243

3.10.3MOS晶體管用作電阻248

3.11電容設計253

3.11.1MIM電容254

3.11.2MOS晶體管用作電容257

3.12參考文獻261

3.13習題261



4電路層面269

4.1引言269

4.2電流源、電流沉和電流鏡269

4.2.1基本概念和性能指標269

4.2.2電流鏡的準確度和精確度273

4.2.3基本共源共柵技術(shù)281

4.2.4低壓共源共柵技術(shù)295

4.2.5自調(diào)節(jié)共源共柵（有源共源共柵）技術(shù)297

4.2.6自共源共柵技術(shù)300

4.3電流和電壓參考源303

4.3.1分壓型電流參考源303

4.3.2Beta乘數(shù)型電流參考源（自偏置電流參考源）307

4.3.3帶隙基準電壓參考源313

4.4基本放大器單元323

4.4.1共源放大器323

4.4.2源極跟隨器325

4.4.3基本差分對332

4.4.4源簡并差分對342

4.4.5超級跨導型差分對345

4.5基本跨導放大器350

4.5.1作為電壓放大器時的直流傳輸特性350

4.5.2量程限制351

4.5.3直流差模增益和失調(diào)353

4.5.4頻率響應和階躍響應355

4.5.5噪聲相關特性357

4.6對稱型跨導放大器375

4.6.1電路結(jié)構(gòu)和直流傳輸特性375

4.6.2量程限制377

4.6.3直流差模增益和失調(diào)378

4.6.4頻率響應和階躍響應379

4.6.5噪聲相關特性394

4.6.6共源共柵對稱型跨導放大器398

4.7折疊共源共柵跨導放大器411

4.7.1電路結(jié)構(gòu)和直流傳輸特性412

4.7.2直流差模增益和量程限制413

4.7.3頻率響應、階躍響應和噪聲相關特性415

4.7.4軌到軌折疊共源共柵跨導放大器424

4.8密勒型跨導放大器444

4.8.1電路結(jié)構(gòu)和直流響應444

4.8.2頻率響應和噪聲相關特性446

4.8.3階躍響應456

4.9基于推挽源極跟隨器型輸出級的運算放大器475

4.9.1電路結(jié)構(gòu)和工作原理476

4.9.2直流響應478

4.9.3頻率響應、階躍響應和噪聲480

4.10基于推挽共源型輸出級的運算放大器496

4.11全差分跨導放大器和運算放大器513

4.11.1核心電路結(jié)構(gòu)和特性513

4.11.2共模反饋電路518

4.11.3設計例子523

4.12參考文獻545

4.13習題546



索引549