CMOS器件及應(yīng)用

前言

　　現(xiàn)代社會中，半導(dǎo)體已經(jīng)成為電子設(shè)備中的核心部件。　　半導(dǎo)體器件有兩種電路制造技術(shù)，即雙極電路制造技術(shù)和MOs電路制造技術(shù)。由于MOS器件電學(xué)特性（低功耗、低工作電壓等）和低制造成本，以及易于實現(xiàn)電路制造技術(shù)的標準化（不同品種的大批量生產(chǎn)）等原因，促進了電子設(shè)備的小型化、薄型化，有利于實現(xiàn)高功能、高性能化，所以出現(xiàn)了用MOS取代雙極的傾向。　　在數(shù)字電路標準邏輯IC的變遷過程中，低功耗、低工作電壓是一個重要的發(fā)展趨勢。以前以5V電源電壓為主體的系統(tǒng)已經(jīng)逐漸變遷為3.3V／1.8V系統(tǒng)，甚至1.8V以下的系統(tǒng)。而在低電壓領(lǐng)域，只有CMOS產(chǎn)品能夠勝任?！　∪藗冋?wù)揗OS器件時，往往想到它在數(shù)字電路中的應(yīng)用。20世紀70年代中期發(fā)表了關(guān)于用MOS晶體管設(shè)計模擬集成電路的論文。當(dāng)時的模擬集成電路的主流是用雙極晶體管設(shè)計的，而MOS晶體管主要的用途是微處理器等數(shù)字電路?！　∮肕OS晶體管設(shè)計模擬集成電路的誘因，據(jù)說是希望降低成本。例如將微處理器與模擬輸入、輸出接口的A－D／D－A變換電路制作在同一芯片上。后來，基于開關(guān)電容電路的信號處理電路技術(shù)的發(fā)展，也對MOS模擬集成電路需求的增加作出了貢獻?！　?0世紀80年代后期到90年代，CMOS模擬集成電路的需求急速增加。出現(xiàn)了將各種功能模塊單片化的趨勢。由于用MOS能夠制造高集成度、低功耗的數(shù)字電路，為了實現(xiàn)單片化，也要求用MOS設(shè)計模擬電路。所以作為高精度A—D／D—A變換電路的主流技術(shù)，數(shù)字音樂設(shè)備不可缺少的調(diào)制電路、開關(guān)電容電路和數(shù)字濾波器等，都逐漸采用CMOS技術(shù)。　　現(xiàn)在，用MOS器件設(shè)計制造模擬電路不斷增加的重要原因是CMOS LSI制造成本的下降。過去是分別制造模擬雙極LSI與數(shù)字LSI，然后搭載在1個印制電路板上構(gòu)成系統(tǒng)?，F(xiàn)在，有效利用CMOS廉價的優(yōu)勢，將CMOS模擬電路與數(shù)字電路組合設(shè)計、制造在1個芯片上，這種“模擬、數(shù)字混載LSI”已經(jīng)盛行起來，今后還會進一步加強。十年前的模擬電路中雙極晶體管還是主流，而現(xiàn)在的模擬電路，CMOS已經(jīng)是主流了。　　本書主要介紹CMOS模擬電路和數(shù)字電路。模擬電路部分主要包括放大電路及其頻率特性、模擬電路的噪聲、差動放大電路、偏置電路和參考電源電路、比較電路，著重介紹OP放大器。

內(nèi)容概要

本書主要介紹CMOS模擬電路和數(shù)字電路。模擬電路部分包括放大電路及其頻率特性、模擬電路的噪聲、差動放大電路、偏置電路和參考電源電路、比較電路，以及OP放大器。數(shù)字電路部分介紹基本邏輯電路、CMOS器件的特點、標準邏輯IC的功能及使用方法、CMOS邏輯IC的特性，以及CMOS器件的失效模式。為了便于理解，引用了大量圖、表，內(nèi)容偏重于各種器件、電路的應(yīng)用。    本書可作為電子電路設(shè)計、應(yīng)用微電子等專業(yè)的本科生、研究生的教學(xué)參考書，對于在相關(guān)領(lǐng)域工作的年輕的電子工程技術(shù)人員也具有實用參考價值。

書籍目錄

第1章 MOS晶體管的結(jié)構(gòu)與工作  1.1 CMOS器件的特點與種類  1.2 MOS晶體管的工作原理  1.3 模擬電路中的襯底偏置效應(yīng)  1.4 MOS晶體管的噪聲第2章 MOS器件的小信號等效電路  2.1 小信號等效電路  2.2 弱反型狀誠下的漏極電流  2.3 耗盡型晶體管第3章 MOS放大電路基礎(chǔ)  3.1 基本放大電路  3.2 柵源放大電路第4章 放大電路的頻率特性  4.1 濾波器的特性  4.2 決定頻率特性的要素  4.3 放大電路的頻率特性第5章 模擬電路的噪聲  5.1 噪聲傳播的要素第6章 差動放大電路  6.1 差動放大電路  6.2 差動電壓增益與同相電壓增益  6.3 差動放大電路的容許輸入范圍第7章 偏置電路與參考電源電路  7.1 基本電流源電路  7.2 柵源電流源電路  7.3 低電源電壓用電流源電路  7.4 參考電壓源電路  7.5 參考電流源電路第8章 比較電路  8.1 采樣－保持電路  8.2 放大器與鎖存電路的瞬態(tài)響應(yīng)特性  ……第9章 OP放大器電路第10章 CMOS邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)第11章 CMOS器件的種類與特征第12章 標準邏輯IC的功能與使用方法第13章 CMOS邏輯IC的接口技術(shù)第14章 CMOS器件的失效模式

章節(jié)摘錄

　　4.2.4 信號通過輸入輸出間電容的傳輸　　我們知道，高頻范圍電容器的電導(dǎo)（jwc）變大，電容器的兩端會變?yōu)槎搪窢顟B(tài)。所以放大電路輸入輸出端間電容Cgd不僅能將輸出信號的影響反饋到輸入端，還可以使信號從輸入端向輸出端傳送?！　∏罢叩姆答仒I(yè)已作為“米勒效應(yīng)”說明過。經(jīng)由電容器流過的信號電流jwcgdvin在高頻端變得更明顯，如果到了超過MOs晶體管電流供給量gmVin的頻率，那么輸出電壓將受到通過Cgd的前饋信號的支配，該頻率叫做零點wz（=gm／Cgd）。在零點以上的頻率范圍，經(jīng)由電容器的信號（圖4.7中的箭頭）將大于M（）s晶體管本來的功能所放大輸出的信號。當(dāng)然，在非常高的頻率范圍，由于輸出端的低通濾波特性，經(jīng)由該電容的信號在頻率升高的同時也在變小。　　4.3 放大電路的頻率特性　　以上討論了輸入輸出端的低通濾波特性、經(jīng)由輸入輸出間電容的信號傳輸，以及MOS晶體管的放大功能，現(xiàn)在綜合起來討論頻率特性。

編輯推薦

　　《CMOS器件及應(yīng)用》主要介紹CMOS模擬電路和數(shù)字電路。模擬電路部分主要包括放大電路及其頻率特性、模擬電路的噪聲、差動放大電路、偏置電路和參考電源電路、比較電路，著重介紹OP放大器。

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