CMOS射頻集成電路設(shè)計

內(nèi)容概要

這本被譽為射頻集成電路設(shè)計的指南書全面深入地介紹了設(shè)計千兆赫茲（GHz）CMOS射頻集成電路的細(xì)節(jié)。本書首先簡要介紹了無線電發(fā)展史和無線系統(tǒng)原理；在回顧集成電路元件特性、MOS器件物理和模型、RLC串并聯(lián)和其他振蕩網(wǎng)絡(luò)及分布式系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，介紹了史密斯圓圖、S參數(shù)和帶寬估計技術(shù)；著重說明了現(xiàn)代高頻寬帶放大器的設(shè)計方法，詳細(xì)討論了關(guān)鍵的射頻電路模塊，包括低噪聲放大器（LNA）、基準(zhǔn)電壓源、混頻器、射頻功率放大器、振蕩器和頻率綜合器。對于射頻集成電路中存在的各類噪聲及噪聲特性（包括振蕩電路中的相位噪聲）進(jìn)行了深入的探討。本書最后考察了收發(fā)器的總體結(jié)構(gòu)并展望了射頻電路未來發(fā)展的前景。書中包括許多非常實用的電路圖和其他插圖，并附有許多具有啟發(fā)性的習(xí)題。

書籍目錄

第1章 無線電發(fā)展歷史的間斷回顧
1．1 引言.
1．2 麥克斯韋和赫茲
1．3 真空管發(fā)明前的電子學(xué)
1．4 真空管的誕生
1．5 armstrong和再生放大器／檢波器／振蕩器
1．6 其他無線電電路
1．7 armstrong和超再生電蹈
1．8 oleg losev及第一個固態(tài)電路放大器
1．9 結(jié)束語
1．10 附錄a：真空管基礎(chǔ)
1．11 附錄b：究竟是誰發(fā)明了無線電
第2章 無線通信原理概述
2．1 無線系統(tǒng)的片段簡史
2．2 非蜂窩無線通信的應(yīng)用
2．3 香農(nóng)定理、調(diào)制及其他
2．4 傳播
2．5 結(jié)論
2．6 附錄：其他無線系統(tǒng)的特性
第3章 無源rlc網(wǎng)絡(luò)
.3．1 引言
3．2 并聯(lián)rlc諧振回路
3．3 串聯(lián)rlc網(wǎng)絡(luò)
3．4 其他rlc諧振網(wǎng)絡(luò)
3．5 作為阻抗變換器的rlc網(wǎng)絡(luò)
3．6 實例
第4章 無源集成電路元件的特性
4．1 引言
4．2 射頻情況下的互連線：趨膚效應(yīng)
4．3 電阻
4．4 電容
4．5 電感
4．6 變壓器
4．7 高頻時的互連選擇
4．8 小結(jié)
4．9 附錄：電容方程總結(jié)
第5章 mos器件物理回顧
5．1 引言
5．2 簡短歷史
5．3 場效應(yīng)管：一個小故事
5．4 mosfet物理：長溝道近似
5．5 弱反型區(qū)(亞閾值區(qū))的工作情況
5．6 短溝情況下的mos器件物理
5．7 其他效應(yīng)
5．8 小結(jié)
5．9 附錄a：0．5μmlevel-3的spice模型
5．10 附錄b：level-3spice模型
5．11 附錄c：level-1mos模型
5．12 附錄d：一些非常粗略的尺寸縮小規(guī)律
第6章 分布參數(shù)系統(tǒng)
6．1 引言
6．2 集總和分布參數(shù)范疇之間的聯(lián)系
6．3 重復(fù)結(jié)構(gòu)的策動點阻抗
6．4 關(guān)于傳輸線的更詳細(xì)討論
6．5 有限長度傳輸線的特性
6．6 傳輸線公式小結(jié)
6．7 人工傳輸線
6．8 小結(jié)
第7章 史密斯圓圖和s參數(shù)
7．1 引言
7．2 史密斯圓圖
7．3 s參數(shù)
7．4 附錄a：關(guān)于單位的一些說明
7．5 附錄b：為什么采用50ω(或75ω)
第8章 頻帶寬度估算方法
8．1 引言
8．2 開路時間常數(shù)方法
8．3 短路時間常數(shù)方法
8．4 補充讀物
8．5 上升時間、延時及帶寬
8．6 小結(jié)
第9章 高頻放大器設(shè)計
9．1 引言
9．2 利用零點增大帶寬
9．3 并聯(lián)-串聯(lián)放大器
9．4 采用ft倍頻器增大帶寬
9．5 調(diào)諧放大器
9．6 中和與單向化
9．7 級聯(lián)放大器
9．8 調(diào)幅-調(diào)相(am-pm)的轉(zhuǎn)換
9．9 小結(jié)
第10章 基準(zhǔn)電壓和偏置電路
10．1 引言
10．2 二極管特性回顧
10．3 cmos工藝中的二極管和雙極型晶體管
10．4 獨立于電源電壓的偏置電路
10．5 帶隙基準(zhǔn)電壓
10．6 恒gm偏置
10．7 小結(jié)
第11章 噪聲
11．1 引言..
11．2 熱噪聲
11．3 散粒噪聲
11．4 閃爍噪聲
11．5 爆米噪聲
11．6 經(jīng)典的二端口網(wǎng)絡(luò)噪聲理論
11．7 噪聲計算舉例
11．8 一個方便的匡算規(guī)則
11．9 典型的噪聲性能
11．10 附錄：各種噪聲模型
第12章 低噪聲放大器設(shè)計
12．1 引言
12．2 mosfet二端口網(wǎng)絡(luò)噪聲參數(shù)的推導(dǎo)
12．3 lna的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：功率匹配與噪聲匹配
12．4 功耗約束噪聲優(yōu)化
12．5 設(shè)計舉例
12．6 線性度與大信號性能
12．7 無亂真信號的動態(tài)范圍
12．8 小結(jié)
第13章 混頻器
13．1 引言
13．2 混頻器基礎(chǔ)
13．3 作為線性混頻器的非線性系統(tǒng)
13．4 基于乘法器的混頻器
13．5 采樣混頻器
13．6 附錄：二極管環(huán)路混頻器
第14章 反饋系統(tǒng)
14．1 引言
14．2 現(xiàn)代反饋理論的簡短歷史
14．3 一個令人費解的問題
14．4 負(fù)反饋系統(tǒng)靈敏度的降低
14．5 反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性
14．6 衡量穩(wěn)定性的增益與相位裕量
14．7 根軌跡技術(shù)
14．8 穩(wěn)定性準(zhǔn)則小結(jié)
14．9 反饋系統(tǒng)建模
14．10 反饋系統(tǒng)的誤差
14．11 一階和二階系統(tǒng)的頻域和時域特性
14．12 實用的匡算規(guī)則
14．13 根軌跡舉例和補償
14．14 根軌跡技術(shù)小結(jié)
14．15 補償
14．16 通過降低增益獲得補償
14．17 滯后補償
14．18 超前補償
14．19 慢滾降補償
14．20 補償問題小結(jié)
第15章 rf功率放大器
15．1 引言
15．2 一般考慮
15．3 a類、ab類、b類和c類功率放大器
15．4 d類放大器
15．5 e類放大器
15．6 f類放大器
15．7 功率放大器的調(diào)制
15．8 功率放大器特性小結(jié)
15．9 rf功率放大器的幾個設(shè)計范例
15．10 其他設(shè)計考慮
15．11 設(shè)計小結(jié)
第16章 鎖相環(huán)
16．1 引言
16．2 pll簡史
16．3 幾種線性化的pll模型
16．4 pll的一些噪聲特性
16．5 鑒相器
16．6 序列鑒相器
16．7 環(huán)路濾波器和電荷泵
16．8 pll設(shè)計實例
16．9 小結(jié)
第17章 振蕩器與頻率合成器
17．1 引言
17．2 純線性振蕩器存在的問題
17．3 描述函數(shù)
17．4 皆振器
17．5 調(diào)諧振蕩器舉例
17．6 負(fù)阻振蕩器
17．7 頻率合成
17．8 小結(jié)
第18章 相位噪聲
18．1 引言
18．2 一般性考慮
18．3 詳細(xì)討論：相位噪聲
18．4 線性性與時變在相位噪聲中的作用
18．5 電路實例
18．6 振幅響應(yīng)
18．7 小結(jié)
18．8 附錄：有關(guān)模擬的說明
第19章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
19．1 引言
19．2 動態(tài)范圍
19．3 亞采樣
19．4 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
19．5 振蕩器的穩(wěn)定性
19．6 芯片設(shè)計實例
19．7 小結(jié)
第20章 射頻電路歷史回顧
20．1 引言
20．2 armstrong
20．3 “全美”5管超外差收音機(jī)
20．4 regency tr-1晶體管收音機(jī)
20．5 三管玩具民用波段對講機(jī)

章節(jié)摘錄

　　第5章 MOS器件物理回顧　　5.1 引言　　本章的注意力集中在直接與RF電路設(shè)計者有關(guān)的管子特性上，強調(diào)了一階和高階現(xiàn)象的差別，因此為了深入揭示一些問題而進(jìn)行粗略近似的時候會舉出許多例子來說明，所以本章的回顧是試圖作為對這一內(nèi)容的傳統(tǒng)敘述的補充，而不是去替代它。特別是我們必須承認(rèn)，當(dāng)今的深亞微米MOSFET是非常復(fù)雜的器件，因此簡單的公式事實上不可能提供任何其他比一階（甚至可能是零階）更精確的近似。本章的基本理念在于提供一種可以進(jìn)行初步設(shè)計的簡單隋形，然后通過復(fù)雜得多的模型來驗證它。借助零階模型建立起來的定性觀察可以使設(shè)計者對從模擬器得到的不好結(jié)果做出正確的反應(yīng)。因此，我們用一組比較簡單的模型而不是用于驗證的模型來進(jìn)行設(shè)計?！　』谶@個目的，我們現(xiàn)在先回顧一段歷史，然后再進(jìn)行一系列的推導(dǎo)?！　?.2 簡短歷史　　人們制作場效應(yīng)管（FET）的想法實際上要比雙極器件的開發(fā)早20年。事實上，Julius Lilienfeld在1926年就獲得了第一個類似于場效應(yīng)晶體管的專利，但他從來也沒有做成功過一個能夠工作的器件。①wlluam Shockley在與別人合作發(fā)明雙極型管之前也曾試圖通過調(diào)制半導(dǎo)體的電導(dǎo)率來構(gòu)成場效應(yīng)管。與Lilienfeld一樣，由于他使用的材料系統(tǒng)的問題（他采用了銅化合物②，因此沒有獲得成功。甚至在把目標(biāo)轉(zhuǎn)向鍺（一種比氧化銅更簡單因而更易于理解的半導(dǎo)體）之后，Shockley也仍然不能做出一個能夠工作的場效應(yīng)管。在試圖分析不成功的原因的過程中，Shockley的貝爾實驗室的同事John Bardeen及Walter Brattain偶然發(fā)現(xiàn)了點接觸雙極型晶體管，即第一個實際的半導(dǎo)體放大器。這個器件的一些沒有解決的秘密（例如其中的負(fù)β）促使Shockley發(fā)明了結(jié)型場效應(yīng)晶體管，這三個人由于他們的工作最終贏得了諾貝爾物理獎?！　〉?950年，一個基于改變半導(dǎo)體等效截面積的晶體管[即結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）]演示成功，它是一個很有用的器件，但卻不是Shockley最初打算構(gòu)造的器件。　　10年后，貝爾實驗室的Kahng和Atalla最終研制成功了一個硅MOSFET，他們利用一個偶然的發(fā)現(xiàn)，即硅自己的氧化物能夠極好地控制難以解決的表面狀態(tài)問題，而這些問題曾經(jīng)使早期采用其他材料時所做的種種努力屢屢受挫。但是直到發(fā)現(xiàn)鈉離子的污染是主要的罪魁禍?zhǔn)撞⑶以谙鄳?yīng)的補救辦法出現(xiàn)之前，器件特性的神秘（而且嚴(yán)重）漂移一直阻止了MOS工藝的商業(yè)化。　　……

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