模擬積體電路設計——以LDO設計為例

《模擬積體電路設計——以LDO設計為例》是2016年機械工業出版社出版的圖書，作者是林康-莫萊（Gabriel Alfonso Rincon-Mora）。

基本介紹

• 中文名：模擬積體電路設計——以LDO設計為例
• 作者：林康-莫萊（Gabriel Alfonso Rincon-Mora）
• 出版時間：2016年5月1日
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111534969

內容簡介

《模擬積體電路設計——以LDO設計為例（原書第2版）》藉由集成線性穩壓器的設計，全面介紹了模擬積體電路的設計方法，包括固態半導體理論、電路設計理論、模擬電路基本單元分析、反饋和偏置電路、頻率回響、線性穩壓器積體電路設計以及電路保護和特性等。《模擬積體電路設計——以LDO設計為例（原書第2版）》從面向設計的角度來闡述模擬積體電路的設計，強調直覺和直觀、系統目標、可靠性和設計流程，藉助大量的實例，向初學者介紹整個模擬積體電路的設計流程，並引導其熟悉套用，同時本書也適用於有經驗的電源積體電路設計工程師，不僅能幫助他們對模擬電路和線性穩壓器的理論有更深刻的理解，而且書中所呈現的線性穩壓器的技術發展也可以給予他們很多啟發，是一本兼具實用性和學術價值的模擬積體電路和集成線性穩壓器設計的優秀教科書和參考書。

圖書目錄

譯者序

原書前言

作者簡介

第1章電源系統1

1.1電源管理中的穩壓器1

1.2線性穩壓器和開關穩壓器的對比2

1.2.1回響時間的折中3

1.2.2噪聲4

1.2.3功率轉換效率4

1.3市場需求5

1.3.1系統5

1.3.2集成6

1.3.3工作壽命6

1.3.4電源淨空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計算機仿真11

1.6總結12

1.7複習題13

第2章線性穩壓器14

2.1工作區域14

2.2性能指標15

2.2.1精度15

2.2.2功率轉換效率25

2.2.3工作要求27

2.2.4品質因子29

2.3工作環境30

2.3.1負載31

2.3.2穩壓點32

2.3.3寄生效應33

2.4分類34

2.4.1輸出電流34

2.4.2壓差34

2.4.3補償34

2.4.4類別35

2.5模組級構成36

2.6總結37

2.7複習題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絕對精度和相對精度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絕對精度和相對精度45

3.3PN結二極體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小信號模型52

3.4雙極型電晶體（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小信號模型59

3.5金屬-氧化物-半導體場效應電晶體（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電晶體變化67

3.5.5版圖和匹配69

3.5.6小信號模型71

3.5.7MOS電容73

3.5.8溝道電阻73

3.6結型場效應電晶體(JFET)73

3.6.1工作原理73

3.6.2P溝道JFET75

3.6.3大信號模型75

3.6.4版圖和匹配76

3.6.5小信號模型76

3.6.6相對性能78

3.7絕對精度和相對精度78

3.8總結79

3.9複習題80

第4章單電晶體基本單元82

4.1二連線埠模型82

4.2頻率回響83

4.2.1極點84

4.2.2零點85

4.2.3米勒分裂87

4.2.4電容-分流-電阻法88

4.3信號流89

4.3.1輸入和輸出89

4.3.2極性89

4.3.3單電晶體基本單元90

4.4共發射極/共源極跨導器90

4.4.1大信號工作90

4.4.2小信號模型91

4.4.3頻率回響93

4.4.4發射極/源極負反饋95

4.5共基極/共柵極電流緩衝器99

4.5.1大信號工作99

4.5.2小信號模型100

4.5.3頻率回響103

4.5.4基極負反饋104

4.6共集電極/共漏極電壓跟隨器104

4.6.1大信號工作104

4.6.2小信號模型105

4.6.3頻率回響108

4.7小信號概括和近似109

4.7.1功能109

4.7.2電阻110

4.7.3頻率回響112

4.8總結113

4.9複習題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差動對123

5.2.1大信號工作124

5.2.2差分信號125

5.2.3共模信號127

5.2.4發射極/源極負反饋128

5.2.5CMOS差動對129

5.3基極/柵極耦合對130

5.3.1大信號工作130

5.3.2小信號回響132

5.3.3輸入參考失調和噪聲134

5.4差動級136

5.4.1大信號工作137

5.4.2差分信號138

5.4.3共模信號140

5.4.4輸入參考失調和噪聲143

5.4.5電源抑制145

5.4.6摺疊式Cascode147

5.5總結151

5.6複習題152

第6章負反饋154

6.1反饋環路154

6.1.1環路構成154

6.1.2調整155

6.1.3輸出轉化156

6.2反饋效應156

6.2.1靈敏度156

6.2.2阻抗157

6.2.3頻率回響160

6.2.4噪聲162

6.2.5線性度163

6.3負反饋結構166

6.3.1跨導放大器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分析過程170

6.4.2疊加器173

6.4.3採樣器174

6.4.4跨導放大器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穩定性193

6.5.1頻率回響193

6.5.2補償195

6.5.3反相零點200

6.5.4嵌入式環路202

6.6設計202

6.6.1設計概念202

6.6.2系統結構設計203

6.6.3頻率補償204

6.7總結204

6.8複習題205

第7章偏置電流和基準電路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電流採樣BJT214

7.3.2電壓採樣二極體214

7.4溫度補償215

7.4.1帶誤差補償的BJT電流基準源216

7.4.2基於二極體的電流基準源217

7.4.3帶誤差補償的基於二極體的電流基準源218

7.5啟動電路218

7.5.1連續導通啟動電路219

7.5.2按需導通啟動電路220

7.6頻率補償222

7.7電源噪聲抑制223

7.8帶隙電流基準源224

7.8.1基於BJT的帶隙電流基準源224

7.8.2基於二極體的帶隙電流基準源225

7.9帶隙電壓基準源226

7.9.1電流-電壓轉換226

7.9.2輸出電壓調整227

7.10精度230

7.11總結231

7.12複習題232

第8章小信號回響234

8.1小信號等效電路234

8.2無補償時的回響236

8.2.1相關電容和電阻236

8.2.2環路增益236

8.3頻率補償239

8.3.1輸出端補償240

8.3.2內部補償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結論261

8.5補償策略對比261

8.6總結262

8.7複習題264

第9章積體電路設計265

9.1設計流程265

9.2功率電晶體266

9.2.1備選方案266

9.2.2版圖269

9.3緩衝器276

9.3.1驅動N型功率電晶體276

9.3.2驅動P型功率電晶體278

9.3.3版圖290

9.4誤差放大器290

9.4.1淨空291

9.4.2電源抑制294

9.4.3輸入參考失調296

9.4.4版圖299

9.5總結307

9.6複習題309

第10章線性穩壓器310

10.1低壓差穩壓器310

10.1.1輸出端補償的PMOS穩壓器310

10.1.2米勒補償的PMOS穩壓器314

10.2寬頻穩壓器318

10.2.1內部補償的NMOS穩壓器319

10.3自參考穩壓器322

10.3.1零階溫度無關性322

10.3.2溫度補償323

10.4性能增強330

10.4.1功率電晶體330

10.4.2緩衝器333

10.4.3環路增益335

10.4.4負載調整率336

10.4.5負載突變回響339

10.4.6電源抑制340

10.5電流調整343

10.5.1電流源343

10.5.2電流鏡344

10.6總結347

10.7複習題347

第11章保護與特性349

11.1保護349

11.1.1過電流保護349

11.1.2熱關斷353

11.1.3反向電池保護355

11.1.4靜電放電保護356

11.2特性358

11.2.1模擬負載359

11.2.2調整性能360

11.2.3功率性能366

11.2.4工作要求368

11.2.5啟動370

11.3總結371

11.4複習題

編輯推薦

《模擬積體電路設計——以LDO設計為例》（原書第2版）進行了全面修訂並擴充了大量內容，旨在滿足新興的混合信號系統需求。本書講述了模擬積體電路設計的概念，並詳細闡述了如何用這些概念來指導低壓差線性穩壓器（LDO）積體電路的設計、分析以及如何基於雙極、CMOS和BiCMOS半導體工藝技術來構建LDO電路系統。本書十分重視對電路洞察力的培養，對提出的課題進行直觀分析並得出結論。本書還展示了如何開發和評估針對當今日益增長的無線和移動市場套用的模擬積體電路晶片。另外，書中大量的實例和章末複習思考題幫助讀者加深對這一前沿指導中所發展出的重要概念和技術的理解。

通過本書的學習，讀者將學會如何：

1、評估供電電源系統；

2、預測並制定線性穩壓器的性能指標以及其對電源、負載和工作條件變化的回響特性；

3、更好地利用半導體器件——電阻、電容、二極體和電晶體；

4、通過組合微電子元件設計電流鏡、差動對、差動放大器、線性穩壓器以及這些電路的變體；

5、閉合和穩定調整電壓和電流的反饋控制環路；

6、設計可靠的偏置電流和電壓基準電路；

7、確定模擬積體電路和模擬系統的小信號動態回響；

8、建立獨立、穩定、無噪聲和可預測的供電電壓；

9、實現過電流保護、熱關斷、反向電池保護和ESD保護電路；

10、測試、測量和評估線性穩壓器晶片。

作者簡介

GabrielAlfonsoRincón-Mora博士，1994~2003年供職於德州儀器公司，擔任一個高級積體電路設計團隊的領導。1999年Rincón-Mora博士受聘為喬治亞理工學院的兼職教授，並在2001年受聘為全職教授，自2011年起，受聘為台灣成功大學的客座教授。他是IEEE和IET的院士，同時也是38項專利的發明人/共同發明人和超過160篇論文的作者/共同作者。Rincón-Mora博士已經寫過8本著作，成功設計26餘款商用電源晶片，並且獲得了多項獎勵，包括西班牙裔專業工程師協會（SHPE）頒發的全國西班牙裔技術獎，佛羅里達國際大學頒發的CharlesEPerry遠見獎，加利福尼亞州副州長頒發的表彰證書，IEEECASS頒發的IEEE服務獎，空軍基地頒發的西班牙裔驕傲和遺產獎。2000年，喬治亞理工學院邀請Rincón-Mora博士加入傑出青年工程師校友理事會，同年西班牙商業雜誌將其列為“一百個具影響力的西班牙裔”之一。目前他主要致力於利用微型電池和環境能量為無線和移動設備供電的積體電路系統的研究。