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《模擬集成電路設(shè)計(jì)——以LDO設(shè)計(jì)為例》（原書第2版）進(jìn)行了全面修訂并擴(kuò)充了大量?jī)?nèi)容，旨在滿足新興的混合信號(hào)系統(tǒng)需求。本書講述了模擬集成電路設(shè)計(jì)的概念，并詳細(xì)闡述了如何用這些概念來(lái)指導(dǎo)低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）集成電路的設(shè)計(jì)、分析以及如何基于雙極、CMOS和BiCMOS半導(dǎo)體工藝技術(shù)來(lái)構(gòu)建LDO電路系統(tǒng)。本書十分重視對(duì)電路洞察力的培養(yǎng)，對(duì)提出的課題進(jìn)行直觀分析并得出結(jié)論。本書還展示了如何開發(fā)和評(píng)估針對(duì)當(dāng)今日益增長(zhǎng)的無(wú)線和移動(dòng)市場(chǎng)應(yīng)用的模擬集成電路芯片。另外，書中大量的實(shí)例和章末復(fù)習(xí)思考題幫助讀者加深對(duì)這一前沿指導(dǎo)中所發(fā)展出的重要概念和技術(shù)的理解。
通過(guò)本書的學(xué)習(xí)，讀者將學(xué)會(huì)如何：
1）評(píng)估供電電源系統(tǒng)；
2）預(yù)測(cè)并制定線性穩(wěn)壓器的性能指標(biāo)以及其對(duì)電源、負(fù)載和工作條件變化的響應(yīng)特性；
3）更好地利用半導(dǎo)體器件——電阻、電容、二極管和晶體管；
4）通過(guò)組合微電子元件設(shè)計(jì)電流鏡、差動(dòng)對(duì)、差動(dòng)放大器、線性穩(wěn)壓器以及這些電路的變體；
5）閉合和穩(wěn)定調(diào)整電壓和電流的反饋控制環(huán)路；
6）設(shè)計(jì)可靠的偏置電流和電壓基準(zhǔn)電路；
7）確定模擬集成電路和模擬系統(tǒng)的小信號(hào)動(dòng)態(tài)響應(yīng)；
8）建立獨(dú)立、穩(wěn)定、無(wú)噪聲和可預(yù)測(cè)的供電電壓；
9）實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)、熱關(guān)斷、反向電池保護(hù)和ESD保護(hù)電路；
10）測(cè)試、測(cè)量和評(píng)估線性穩(wěn)壓器芯片。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《模擬集成電路設(shè)計(jì)——以LDO設(shè)計(jì)為例（原書第2版）》借由集成線性穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)，全面介紹了模擬集成電路的設(shè)計(jì)方法，包括固態(tài)半導(dǎo)體理論、電路設(shè)計(jì)理論、模擬電路基本單元分析、反饋和偏置電路、頻率響應(yīng)、線性穩(wěn)壓器集成電路設(shè)計(jì)以及電路保護(hù)和特性等?！赌M集成電路設(shè)計(jì)——以LDO設(shè)計(jì)為例（原書第2版）》從面向設(shè)計(jì)的角度來(lái)闡述模擬集成電路的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)直覺(jué)和直觀、系統(tǒng)目標(biāo)、可靠性和設(shè)計(jì)流程，借助大量的實(shí)例，向初學(xué)者介紹整個(gè)模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程，并引導(dǎo)其熟悉應(yīng)用，同時(shí)本書也適用于有經(jīng)驗(yàn)的電源集成電路設(shè)計(jì)工程師，不僅能幫助他們對(duì)模擬電路和線性穩(wěn)壓器的理論有更深刻的理解，而且書中所呈現(xiàn)的線性穩(wěn)壓器的技術(shù)發(fā)展也可以給予他們很多啟發(fā)，是一本兼具實(shí)用性和學(xué)術(shù)價(jià)值的模擬集成電路和集成線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的優(yōu)秀教科書和參考書。

作者簡(jiǎn)介

GabrielAlfonsoRincón-Mora博士，1994~2003年供職于德州儀器公司，擔(dān)任一個(gè)高級(jí)集成電路設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)。1999年Rincón-Mora博士受聘為佐治亞理工學(xué)院的兼職教授，并在2001年受聘為全職教授，自2011年起，受聘為臺(tái)灣成功大學(xué)的客座教授。他是IEEE和IET的院士，同時(shí)也是38項(xiàng)專利的發(fā)明人/共同發(fā)明人和超過(guò)160篇論文的作者/共同作者。Rincón-Mora博士已經(jīng)寫過(guò)8本著作，成功設(shè)計(jì)26余款商用電源芯片，并且獲得了多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，包括西班牙裔專業(yè)工程師協(xié)會(huì)（SHPE）頒發(fā)的全國(guó)西班牙裔技術(shù)獎(jiǎng)，佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)頒發(fā)的CharlesEPerry遠(yuǎn)見獎(jiǎng)，加利福尼亞州副州長(zhǎng)頒發(fā)的表彰證書，IEEECASS頒發(fā)的IEEE服務(wù)獎(jiǎng)，空軍基地頒發(fā)的西班牙裔驕傲和遺產(chǎn)獎(jiǎng)。2000年，佐治亞理工學(xué)院邀請(qǐng)Rincón-Mora博士加入杰出青年工程師校友理事會(huì)，同年西班牙商業(yè)雜志將其列為“一百個(gè)具影響力的西班牙裔”之一。目前他主要致力于利用微型電池和環(huán)境能量為無(wú)線和移動(dòng)設(shè)備供電的集成電路系統(tǒng)的研究。

目錄

譯者序
原書前言
作者簡(jiǎn)介
第1章電源系統(tǒng)1
1.1電源管理中的穩(wěn)壓器1
1.2線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器的對(duì)比2
1.2.1響應(yīng)時(shí)間的折中3
1.2.2噪聲4
1.2.3功率轉(zhuǎn)換效率4
1.3市場(chǎng)需求5
1.3.1系統(tǒng)5
1.3.2集成6
1.3.3工作壽命6
1.3.4電源凈空7
1.4電源8
1.4.1早期電池8
1.4.2鋰離子電池9
1.4.3燃料電池9
1.4.4核能電池10
1.4.5能量收集器10
1.5計(jì)算機(jī)仿真11
1.6總結(jié)12
1.7復(fù)習(xí)題13
第2章線性穩(wěn)壓器14
2.1工作區(qū)域14
2.2性能指標(biāo)15
2.2.1精度15
2.2.2功率轉(zhuǎn)換效率25
2.2.3工作要求27
2.2.4品質(zhì)因子29
2.3工作環(huán)境30
2.3.1負(fù)載31
2.3.2穩(wěn)壓點(diǎn)32
2.3.3寄生效應(yīng)33
2.4分類34
2.4.1輸出電流34
2.4.2壓差34
2.4.3補(bǔ)償34
2.4.4類別35
2.5模塊級(jí)構(gòu)成36
2.6總結(jié)37
2.7復(fù)習(xí)題38
第3章微電子器件39
3.1電阻39
3.1.1工作原理39
3.1.2寄生元件40
3.1.3版圖40
3.1.4絕對(duì)精度和相對(duì)精度42
3.2電容43
3.2.1工作原理43
3.2.2寄生元件44
3.2.3版圖45
3.2.4絕對(duì)精度和相對(duì)精度45
3.3PN結(jié)二極管46
3.3.1工作原理46
3.3.2寄生元件49
3.3.3版圖和匹配50
3.3.4小信號(hào)模型52
3.4雙極型晶體管（BJT）53
3.4.1工作原理53
3.4.2縱向BJT56
3.4.3橫向BJT57
3.4.4襯底BJT58
3.4.5小信號(hào)模型59
3.5金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）61
3.5.1工作原理61
3.5.2寄生電容66
3.5.3P溝道MOSFET67
3.5.4晶體管變化67
3.5.5版圖和匹配69
3.5.6小信號(hào)模型71
3.5.7MOS電容73
3.5.8溝道電阻73
3.6結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)73
3.6.1工作原理73
3.6.2P溝道JFET75
3.6.3大信號(hào)模型75
3.6.4版圖和匹配76
3.6.5小信號(hào)模型76
3.6.6相對(duì)性能78
3.7絕對(duì)精度和相對(duì)精度78
3.8總結(jié)79
3.9復(fù)習(xí)題80
第4章單晶體管基本單元82
4.1二端口模型82
4.2頻率響應(yīng)83
4.2.1極點(diǎn)84
4.2.2零點(diǎn)85
4.2.3米勒分裂87
4.2.4電容-分流-電阻法88
4.3信號(hào)流89
4.3.1輸入和輸出89
4.3.2極性89
4.3.3單晶體管基本單元90
4.4共發(fā)射極/共源極跨導(dǎo)器90
4.4.1大信號(hào)工作90
4.4.2小信號(hào)模型91
4.4.3頻率響應(yīng)93
4.4.4發(fā)射極/源極負(fù)反饋95
4.5共基極/共柵極電流緩沖器99
4.5.1大信號(hào)工作99
4.5.2小信號(hào)模型100
4.5.3頻率響應(yīng)103
4.5.4基極負(fù)反饋104
4.6共集電極/共漏極電壓跟隨器104
4.6.1大信號(hào)工作104
4.6.2小信號(hào)模型105
4.6.3頻率響應(yīng)108
4.7小信號(hào)概括和近似109
4.7.1功能109
4.7.2電阻110
4.7.3頻率響應(yīng)112
4.8總結(jié)113
4.9復(fù)習(xí)題114
第5章模擬電路基本單元115
5.1電流鏡115
5.1.1工作原理115
5.1.2小信號(hào)模型118
5.1.3帶基極電流校正的電流鏡119
5.1.4電壓校正共源共柵/共射共基（Cascode）電流鏡120
5.1.5低電壓Cascode電流鏡121
5.2差動(dòng)對(duì)123
5.2.1大信號(hào)工作124
5.2.2差分信號(hào)125
5.2.3共模信號(hào)127
5.2.4發(fā)射極/源極負(fù)反饋128
5.2.5CMOS差動(dòng)對(duì)129
5.3基極/柵極耦合對(duì)130
5.3.1大信號(hào)工作130
5.3.2小信號(hào)響應(yīng)132
5.3.3輸入?yún)⒖际д{(diào)和噪聲134
5.4差動(dòng)級(jí)136
5.4.1大信號(hào)工作137
5.4.2差分信號(hào)138
5.4.3共模信號(hào)140
5.4.4輸入?yún)⒖际д{(diào)和噪聲143
5.4.5電源抑制145
5.4.6折疊式Cascode147
5.5總結(jié)151
5.6復(fù)習(xí)題152
第6章負(fù)反饋154
6.1反饋環(huán)路154
6.1.1環(huán)路構(gòu)成154
6.1.2調(diào)整155
6.1.3輸出轉(zhuǎn)化156
6.2反饋效應(yīng)156
6.2.1靈敏度156
6.2.2阻抗157
6.2.3頻率響應(yīng)160
6.2.4噪聲162
6.2.5線性度163
6.3負(fù)反饋結(jié)構(gòu)166
6.3.1跨導(dǎo)放大器166
6.3.2電壓放大器167
6.3.3電流放大器168
6.3.4跨阻放大器169
6.4分析170
6.4.1分析過(guò)程170
6.4.2疊加器173
6.4.3采樣器174
6.4.4跨導(dǎo)放大器175
6.4.5電壓放大器179
6.4.6電流放大器183
6.4.7跨阻放大器188
6.5穩(wěn)定性193
6.5.1頻率響應(yīng)193
6.5.2補(bǔ)償195
6.5.3反相零點(diǎn)200
6.5.4嵌入式環(huán)路202
6.6設(shè)計(jì)202
6.6.1設(shè)計(jì)概念202
6.6.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)203
6.6.3頻率補(bǔ)償204
6.7總結(jié)204
6.8復(fù)習(xí)題205
第7章偏置電流和基準(zhǔn)電路207
7.1電壓基元207
7.2PTAT電流208
7.2.1交叉耦合四管單元209
7.2.2鎖存單元210
7.3CTAT電流213
7.3.1電流采樣BJT214
7.3.2電壓采樣二極管214
7.4溫度補(bǔ)償215
7.4.1帶誤差補(bǔ)償?shù)腂JT電流基準(zhǔn)源216
7.4.2基于二極管的電流基準(zhǔn)源217
7.4.3帶誤差補(bǔ)償?shù)幕诙O管的電流基準(zhǔn)源218
7.5啟動(dòng)電路218
7.5.1連續(xù)導(dǎo)通啟動(dòng)電路219
7.5.2按需導(dǎo)通啟動(dòng)電路220
7.6頻率補(bǔ)償222
7.7電源噪聲抑制223
7.8帶隙電流基準(zhǔn)源224
7.8.1基于BJT的帶隙電流基準(zhǔn)源224
7.8.2基于二極管的帶隙電流基準(zhǔn)源225
7.9帶隙電壓基準(zhǔn)源226
7.9.1電流-電壓轉(zhuǎn)換226
7.9.2輸出電壓調(diào)整227
7.10精度230
7.11總結(jié)231
7.12復(fù)習(xí)題232
第8章小信號(hào)響應(yīng)234
8.1小信號(hào)等效電路234
8.2無(wú)補(bǔ)償時(shí)的響應(yīng)236
8.2.1相關(guān)電容和電阻236
8.2.2環(huán)路增益236
8.3頻率補(bǔ)償239
8.3.1輸出端補(bǔ)償240
8.3.2內(nèi)部補(bǔ)償242
8.4電源抑制245
8.4.1分壓器模型246
8.4.2饋通噪聲247
8.4.3米勒電容253
8.4.4分析255
8.4.5結(jié)論261
8.5補(bǔ)償策略對(duì)比261
8.6總結(jié)262
8.7復(fù)習(xí)題264
第9章集成電路設(shè)計(jì)265
9.1設(shè)計(jì)流程265
9.2功率晶體管266
9.2.1備選方案266
9.2.2版圖269
9.3緩沖器276
9.3.1驅(qū)動(dòng)N型功率晶體管276
9.3.2驅(qū)動(dòng)P型功率晶體管278
9.3.3版圖290
9.4誤差放大器290
9.4.1凈空291
9.4.2電源抑制294
9.4.3輸入?yún)⒖际д{(diào)296
9.4.4版圖299
9.5總結(jié)307
9.6復(fù)習(xí)題309
第10章線性穩(wěn)壓器310
10.1低壓差穩(wěn)壓器310
10.1.1輸出端補(bǔ)償?shù)腜MOS穩(wěn)壓器310
10.1.2米勒補(bǔ)償?shù)腜MOS穩(wěn)壓器314
10.2寬帶穩(wěn)壓器318
10.2.1內(nèi)部補(bǔ)償?shù)腘MOS穩(wěn)壓器319
10.3自參考穩(wěn)壓器322
10.3.1零階溫度無(wú)關(guān)性322
10.3.2溫度補(bǔ)償323
10.4性能增強(qiáng)330
10.4.1功率晶體管330
10.4.2緩沖器333
10.4.3環(huán)路增益335
10.4.4負(fù)載調(diào)整率336
10.4.5負(fù)載突變響應(yīng)339
10.4.6電源抑制340
10.5電流調(diào)整343
10.5.1電流源343
10.5.2電流鏡344
10.6總結(jié)347
10.7復(fù)習(xí)題347
第11章保護(hù)與特性349
11.1保護(hù)349
11.1.1過(guò)電流保護(hù)349
11.1.2熱關(guān)斷353
11.1.3反向電池保護(hù)355
11.1.4靜電放電保護(hù)356
11.2特性358
11.2.1模擬負(fù)載359
11.2.2調(diào)整性能360
11.2.3功率性能366
11.2.4工作要求368
11.2.5啟動(dòng)370
11.3總結(jié)371
11.4復(fù)習(xí)題

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前言/序言

　　原 書 前 言
　　我寫作本書第1版的初衷是為了介紹、討論并分析怎樣設(shè)計(jì)、仿真、構(gòu)建、測(cè)試和評(píng)估線性低壓差（Low DropOut，LDO）穩(wěn)壓器集成電路。LDO穩(wěn)壓器集成電路在現(xiàn)代生活和新興的最先進(jìn)應(yīng)用中起到了重要的作用，并且隨著片上系統(tǒng)（SoC）集成需求的不斷增大，在持續(xù)推動(dòng)已有市場(chǎng)的同時(shí)，開創(chuàng)出更多新市場(chǎng)，這些因素構(gòu)成了寫作本書第1版的動(dòng)力。事實(shí)上，由于噪聲的普遍性，輸入信號(hào)的未知性，以及功能負(fù)載要求負(fù)載點(diǎn)（Point of Load，PoL）穩(wěn)壓器消耗極少的功率就可以產(chǎn)生精確且快速響應(yīng)的電源電壓，因此，現(xiàn)在不包含功率調(diào)整特性的傳統(tǒng)混合信號(hào)芯片必須將系統(tǒng)和PoL電源整合在一起。在穩(wěn)壓器選擇方面，由于開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出包含了大量噪聲，而這是不能容忍的，因此線性穩(wěn)壓器在模擬和混合信號(hào)芯片中占據(jù)了重要地位。