芯片设计——CMOS模拟集成电路设计与仿真实例:基于Cadence IC 617_李潇然王兴华陈志铭张蕾_9787111723066

本书介绍CMOS模拟与射频集成电路的基本知识，着重讲述了利用Cadence ADE软件进行集成电路设计的仿真方法和操作流程。本书包含多种集成电路中常见电路单元的实例分析，包括运算放大器、低噪声放大器、射频功率放大器、混频器、带隙基准源、模-数转换器等内容。
本书注重选材，内容丰富，在基本概念和原理的基础上，通过实例分析详细讲述了CMOS模拟与射频集成电路关键单元的设计方法。本书为北京理工大学集成电路设计实践课程教材，并且可作为CMOS模拟与射频集成电路设计初学者，以及高等院校电子科学与技术、集成电路科学与工程等专业的学习用书，也可供从事微电子与集成电路领域的科研和工程技术人员参考。

在政策引领和产业需求背景下，集成电路、5G、新能源汽车、人工智能、工业互联网等新一代信息技术飞速发展，不断涌现出多元化应用场景的技术融合和产品创新。其中，集成电路是现代信息技术的核心，是国民经济的重要组成部分，也是引领新一轮科技革命和产业变革的关键技术。目前，集成电路不仅在计算机、通信、消费电子、工业控制等传统产业中不可或缺，同时覆盖了物联网、云计算、无线充电、新能源汽车、可穿戴设备等新兴领域。
随着器件特征尺寸减小，MOS器件的特征频率、最高频率和噪声系数等大幅提高。硅基CMOS工艺的功耗比较低、工艺十分成熟、成本较低，并且能够将数字电路、模拟电路和射频电路等集成在同一个芯片上，是实现数字与射频系统单片集成的重要技术。硅基模拟和射频集成电路技术不断提高，应用领域不断拓宽，对集成电路设计者提出了更大的挑战。
由Cadence公司开发的集成电路设计与仿真工具，具有丰富的功能，广泛应用于模拟和射频集成电路设计中。本书为北京理工大学集成电路设计实践课程教材，其内容从CMOS集成电路的基础以及Cadence仿真软件的基本操作入手，融合模拟和射频集成电路中的几种常见电路单元的实例分析，详细讲述了仿真操作与设计流程。
全书共分为9章，第1章是CMOS模拟集成电路设计流程简介。第2章详细说明了Cadence仿真软件ADE的使用界面和常用操作，并以CMOS共源放大器为例，讲述了电路搭建和仿真验证的基本操作流程。第3章主要对ADE的直流仿真、交流仿真、瞬态仿真、噪声仿真、S参数仿真等基本仿真功能，以及参数扫描、蒙特卡洛仿真等高阶仿真功能进行概述说明，并介绍基本设置方式，每个仿真方法均通过实例进行分析。第4~9章分别讲述了几种常见电路单元的基本原理、主要性能参数、常见电路结构，然后通过实例进行详细说明。其中，第4章讲解了单级全差分折叠共源共栅运算放大器和闭环运算放大器；第5章介绍了S波段低噪声放大器的设计方法；第6章通过S波段功率放大器介绍了电路搭建、参数仿真、匹配方法和优化设计；第7章设计了一款S波段Gilbert双平衡下变频混频器；第8章介绍了带隙基准源的电路搭建、参数仿真、设计及优化方法；第9章讲述了并行式模-数转换器和逐次逼近式模-数转换器的设计和仿真流程。
本书的第1、4章由王兴华编写；第2、5章由陈志铭编写；第3、6、7章由李潇然编写；第8、9章由张蕾编写，陈铖颖和吕世东对技术和书稿也提供了大量帮助。感谢仲顺安教授对本书内容提出的宝贵意见；感谢在站博士后万嘉月、齐全文，资深工程师刘自成、韩放，以及在读研究生王瑛泽、鄂川源、李佳峄、朱宇哲、刘晓凡、卓恩锐、王超等在书稿整理和图片绘制等工作中给予的大力支持。
由于作者水平有限，加之时间较为仓促，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请同行和读者不吝赐教。

前言
第章CMOS模拟集成电路设计流程简介1
1.1设计要求与方案选择2
1.2交互式电路设计与仿真2
1.3版图设计与验证3
1.4芯片流片与测试5
1.5本章小结7
第章ADE仿真概述8
2.1基本界面与操作8
2.1.1软件启动8
2.1.2库管理器11
2.1.3电路图编辑器15
2.1.4ADE仿真设置19
2.1.5波形输出显示与计算22
2.2实例分析：共源放大器31
2.3本章小结37
第章ADE仿真功能基础38
3.1直流仿真38
3.1.1直流仿真基本设置38
3.1.2实例分析39
3.2交流仿真46
3.2.1交流仿真基本设置46
3.2.2实例分析47
3.3瞬态仿真50
3.3.1瞬态仿真基本设置50
3.3.2实例分析51
3.4噪声仿真53
3.4.1噪声仿真基本设置53
3.4.2实例分析54
3.5S参数仿真56
3.5.1S参数仿真基本设置56
3.5.2实例分析57
3.6参数扫描62
3.6.1参数扫描基本设置62
3.6.2实例分析63
3.7蒙特卡洛仿真65
3.8本章小结73
第章运算放大器74
4.1运算放大器简介74
4.1.1运算放大器概述74
4.1.2常见运算放大器结构75
4.2单级全差分折叠共源共栅运算放大器77
4.2.1结构原理图和参数77
4.2.2电路图绘制81
4.2.3仿真验证85
4.3闭环运算放大器98
4.3.1开关电容积分器98
4.3.2瞬态特性仿真和频率特性仿真98
4.4本章小结103
第章低噪声放大器104
5.1低噪声放大器概述104
5.1.1低噪声放大器性能参数104
5.1.2低噪声放大器结构分类111
5.2实例分析：S波段低噪声放大器114
5.2.1电路搭建114
5.2.2阻抗匹配及噪声系数仿真117
5.2.3大信号噪声仿真122
5.2.4稳定性仿真124
5.2.5线性度仿真125
5.3本章小结134
第章射频功率放大器135
6.1功率放大器概述135
6.1.1功率放大器性能参数135
6.1.2功率放大器类型136
6.1.3负载线匹配137
6.2实例分析：S波段功率放大器138
6.2.1电路搭建138
6.2.2电路参数仿真143
6.2.3负载牵引效应及最佳负载阻抗的匹配152
6.2.4指标测试及电路优化157
6.3本章小结159
第章混频器160
7.1混频器设计概述160
7.1.1混频器基本原理160
7.1.2混频器性能参数161
7.1.3混频器分类和常见结构162
7.2实例分析：S波段Gilbert双平衡下变频混频器164
7.2.1电路搭建164
7.2.2谐波失真仿真170
7.2.3噪声系数仿真174
7.2.4转换增益仿真179
7.2.5线性度仿真183
7.3本章小结193
第章带隙基准源194
8.1带隙基准源概述194
8.1.1带隙基准源性能参数194
8.1.2带隙基准源的基本原理196
8.2实例分析：带隙基准电压源201
8.2.1电路搭建201
8.2.2电路参数仿真208
8.3本章小结220
第章模-数转换器221
9.1模－数转换器概述221
9.1.1模－数转换器的基本原理221
9.1.2模-数转换器的性能参数222
9.1.3模-数转换器的电路结构225
9.2实例分析1：并行式模-数转换器230
9.2.1并行式模-数转换器设计与时域仿真230
9.2.2并行式模-数转换器的频域仿真238
9.3实例分析2：逐次逼近式模-数转换器240
9.3.1逐次逼近式模-数转换器设计与时域仿真240
9.3.2逐次逼近式模-数转换器的频域仿真248
9.4本章小结249
参考文献250

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