本书旨在为应用于片上系统(SOC)或专用标准化产品(ASSP)研发的互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟及混合信号电路设计提供完整的应用知识。面向对线性电路、离散概念、微电子器件与超大规模集成电路(VLSI)系统有一定了解的读者。本书的首章介绍了CMOS模拟与混合信号电路设计，对模拟与混合信号电路设计学科进行概述，并引入了模拟及数字集成电路设计相关概念。本章还涉及到对技术、电路拓扑结构与方法论等三维因素的描述和折衷方案的讨论。
行业资深专家倾心力作，涵盖模拟与混合信号集成电路设计理论和实践
通过实例阐述了集成电路设计理念、设计方法和版图设计实现
本书旨在为应用于片上系统(SOC)或专用标准产品(ASSP)研发的互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟与混合信号电路设计提供完整的应用知识，适合对线性电路、离散概念、微电子器件与超大规模集成电路(VLSI)系统有一定了解的读者阅读。
本书的第1章介绍CMOS模拟与混合信号电路设计，对模拟与混合信号电路设计进行概述，并引入了模拟及数字集成电路设计的相关概念。该章还涉及对工艺、电路拓扑结构与方法论这三个因素的描述和折中方案的讨论。
时至今日，CMOS技术仍在集成电路制造领域占据主导地位。本书在第2章详细介绍了基本器件，如长、短沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。了解MOSFET器件对于设计CMOS电路至关重要。第2章还讨论了光电器件及其他相关器件，同时引入了拟合比等内容来讨论设计中的“转移”方法。
第3～9章重点关注CMOS模拟与混合信号电路设计，涉及放大器、低功耗放大器、电压基准源、数据转换器、动态模拟电路、颜色与图像传感器及外围电路（振荡器与输入/输出端口）。其中，第6章和第7章主要介绍混合信号电路设计，第8章引入CMOS模拟与混合信号电路设计实例，比如颜色与图像传感器。此外，第10章涉及集成电路(IC)版图与封装,这对CMOS电路设计，尤其是模拟与混合信号集成电路产品的研发非常关键。
本书可以作为面向高年级本科生和研究生的CMOS模拟电路导论课程的教材。本书涉及大量的实例与练习，其中部分电路可直接使用电子设计自动化(EDA)工具（比如仿真电路模拟器(SPICE)）进行仿真。第2章和第3章来自马来西亚理科大学为高年级本科生开设的模拟集成电路设计课程，提供了完备的CMOS模拟电路设计知识。
本书还介绍了工程师在设计模拟与混合信号电路时所采用的实际方法。第4～9章设置了一些面向工程师的主题供讨论，其余主题则适合学生或研究人员探讨。虽然技术在不断革新，但本书讨论的原则与概念永远不会过时。一些创新性主题，例如低功耗应用中的电流复用与亚阈值操作技术，以及无二极管的电压参考源设计和动态元素匹配技术，都可以使研究者受益。第10章包括的一些设计与版图实例可以直接应用于集成电路商品化。
模拟集成电路设计
CMOS模拟与混合信号电路可用于片上系统或专用标准产品研发，本书的目标是为读者提供CMOS模拟与混合信号电路设计的完整工程理论及实践知识。书中首先给出了CMOS模拟与混合信号电路设计的概述，介绍了基本器件的机理，包括长沟道及短沟道MOSFET、光电子器件、工艺拟合比等。然后详细介绍了CMOS模拟与混合信号电路的设计，包括放大器、低功耗放大器、电压基准源、数据转换器、动态模拟电路、颜色与图像传感器、外围电路（振荡器、输入/输出[I/O]）。最后介绍了集成电路版图和封装设计。
本书特色：
提供了CMOS模拟与混合信号电路设计的理论和实践知识。
包含了CMOS颜色与图像传感器技术的近期研究成果。
研讨了典型模拟与混合信号集成电路芯片产品的子模块设计。
阐述了多种模拟电路版图设计案例。
描述了基于CMOS的集成电路。
作者简介：
阿珠纳·马尔祖基（Arjuna Marzuki） 马来西亚理科大学电子电气工程学院副教授和博士生导师，教授模拟集成电路课程，指导博士生在微电子领域开展相关研究，发表了60多篇论文。曾在Hewlett-Packard、Agilent Technologies和Avago Technologies等公司从事RFIC、光器件、ADC等电路和芯片设计工作，具有丰富的IC产品开发、管理和教学实践经验。他是马来西亚工程师理事会和英国工程委员会的注册工程师，还是英国工程技术学会（IET）会士。
[马]阿珠纳·马尔祖基(Arjuna Marzuki) 著：阿珠纳•马尔祖基（Arjuna Marzuki），马来西亚理科大学电子电气工程学院副教授和博士生导师，教授模拟集成电路课程，指导博士生在微电子领域开展相关研究，发表了60多篇论文。曾在Hewlett-Packard、Agilent Technologies和Avago Technologies等公司从事RFIC、光器件、ADC等电路和芯片设计工作，具有丰富的IC产品开发、管理和教学实践经验。他是马来西亚工程师理事会和英国工程委员会的注册工程师，还是英国工程技术学会（IET）会士。
随着以集成电路为代表的信息技术的不断进步，在电子信息、通信、传感器探测、雷达、电子对抗、人工智能等领域的需求下，CMOS混合信号电路研究已经成为当今集成电路芯片设计领域的热点，而数模混合信号集成电路芯片设计领域早已得到了工业界的特别关注。然而，国内数模混合信号集成电路芯片设计学科方向的教材相对较少，且芯片设计能力和制造工艺都与国际先进水平有较大差距。为了使读者从实践的角度系统地学习数模混合信号集成电路相关知识，积累相关设计经验，本书给出了模拟与混合信号电路的概念、设计原则、设计方法、电路结构以及大量的实例。本书涉及的知识面很广，因此不仅可以作为高等院校电路设计相关课程的教材，而且可以作为集成电路芯片设计领域的工程师及科研人员的参考书。
我们受机械工业出版社委托，对本书英文版进行了翻译，旨在为我国培养模拟与混合信号集成电路设计人才提供有价值的参考书，并为采用该书进行双语教学的师生提供对照阅读的中文译本。
本书由哈尔滨工业大学的高志强博士和哈尔滨工程大学外语系的李林老师共同翻译，哈尔滨工业大学研究生王蒙、钱程、杨静致也在翻译过程中做出了贡献。机械工业出版社华章分社的策划编辑朱捷为本书的翻译工作提供了大力支持，在此表示衷心的感谢！
鉴于时间紧迫、译者水平有限，书中难免存在不妥或错误之处，敬请读者批评指正。
译者
2021年7月
译者序
前言
致谢
作者简介
第1章 CMOS模拟与混合信号电路设计概述
1.1 引言
1.2 字符、符号和术语
1.3 工艺、电路拓扑和方法论
1.4 模拟与混合信号集成设计概念
1.5 小结
第2章 器件概述
2.1 引言
2.2 PN结
2.2.1 费米能级
2.2.2 耗尽层电容
2.2.3 存储电容
2.3 光电器件
2.4 场效应管
2.4.1 长沟道逼近
2.4.2 MOSFET按比例缩小
2.4.3 弱反型
2.4.4 短沟道效应
2.4.5 MOSFET电容
2.4.6 MOSFET特征频率
2.4.7 噪声
2.5 工艺拟合比
2.6 MOSFET参数练习
2.7 SPICE示例
2.8 小结
参考文献
第3章 放大器
3.1 引言
3.2 输入电压范围
3.2.1 原理
3.2.2 示例
3.3 CMOS运算放大器的信号通路
3.3.1 整体信号路径
3.3.2 负载
3.3.3 共源共栅电流源
3.3.4 示例
3.4 CMOS放大器参数
3.4.1 输入失调
3.4.2 共模电压输入范围
3.4.3 电流损耗
3.4.4 共模抑制比
3.4.5 电源抑制比
3.4.6 摆率和建立时间
3.4.7 直流增益、fc和fT
3.4.8 噪声
3.4.9 失真
3.5 共模反馈
3.6 放大器的补偿结构
3.6.1 环路响应
3.6.2 脉冲响应
3.7 宽带放大器技术
3.7.1 源和负载
3.7.2 级联和反馈
3.8 放大器中的噪声
3.8.1 电路中的噪声
3.8.2 单级放大器中的噪声
3.8.3 差分对的噪声
3.8.4 带电阻反馈的放大器的噪声
3.8.5 噪声带宽
3.9 电流密度设计方法
3.10 版图示例
3.11 小结
参考文献
第4章 低功耗放大器
4.1 引言
4.2 低压CMOS放大器
4.2.1 衬底控制
4.2.2 电路技术
4.3 亚阈值效应
4.4 电流复用CMOS放大器
4.5 其他技术
4.6 SPICE示例
4.7 小结
参考文献
第5章 稳压源、电压基准和电压偏置
5.1 引言
5.2 电流源
5.3 自偏置
5.4 CTAT和PTAT
5.5 带隙基准电压源
5.6 没有二极管的基准电压
5.7 共源共栅电流源
5.8 稳压电源
5.9 设计示例
5.10 SPICE示例
5.11 版图示例
5.12 小结
练习
参考文献
第6章 高级模拟电路概论
6.1 引言
6.2 MOSFET用作开关
6.3 基本开关电容
6.4 有源积分器
6.4.1 对寄生电容不敏感的同相开关电容
6.4.2 无延迟反向积分器
6.4.3 对寄生电容不敏感的延迟反向开关电容
6.4.4 离散时间的开关电容
6.4.5 带延迟的同相有源积分器
6.5 采样保持放大器
6.6 可编程增益放大器
6.6.1 时序
6.6.2 共模反馈
6.7 斩波放大器
6.8 动态元件匹配技术
6.9 无电阻电流基准
6.10 开关模式转换器
6.11 SPICE示例
6.12 版图说明
6.13 小结
参考文献
第7章 数据转换器
7.1 引言
7.2 数模转换器
7.2.1 电阻串拓扑结构
7.2.2 电流舵结构
7.2.3 混合结构
7.2.4 DAC微调或校准
7.2.5 毛刺
7.3 模数转换器
7.3.1 斜坡型模数转换器
7.3.2 逐次逼近寄存器模数转换器
7.3.3 闪烁型模数转换器
7.3.4 流水线型模数转换器
7.3.5 过采样型模数转换器
7.4 SPICE示例
7.4.1 DAC示例
7.4.2 ADC示例
7.5 版图示例
7.6 小结
参考文献
第8章 CMOS颜色和图像传感器电路设计
8.1 引言
8.2 技术和方法论
8.2.1 CMOS图像传感器技术和工艺综述
8.2.2 背面照度
8.2.3 光电器件
8.2.4 设计方法论
8.3 CMOS颜色传感器
8.3.1 跨阻放大器拓扑
8.3.2 电流频率拓扑
8.3.3 电流积分拓扑
8.4 CMOS图像传感器
8.4.1 CMOS图像传感器结构
8.4.2 模拟像素传感器
8.4.3 数字像素传感器
8.4.4 低功耗和低噪声技术
8.5 SPICE示例
8.6 版图示例
8.7 小结
参考文献
第9章 外围电路
9.1 引言
9.2 振荡器
9.2.1 环形振荡器
9.2.2 RC振荡器
9.2.3 斜坡振荡器
9.3 非交叠时钟发生器
9.4 接口电路
9.4.1 基本接口电路
9.4.2 I2C总线
9.5 输入/输出压焊点
9.6 施密特触发电路
9.7 电压水平调节器
9.8 上电复位
9.9 静电防护电路
9.10 SPICE示例
9.11 版图示例
9.12 小结
参考文献
第10章 版图和封装
10.1 引言
10.2 工艺
10.2.1 天线规则
10.2.2 电迁移和金属密度
10.2.3 剪切应力
10.3 平面布局
10.4 ESD和I/O压焊版图
10.4.1 低寄生电容压焊点
10.4.2 密封环
10.5 模拟电路版图技术
10.5.1 匹配
10.5.2 保护环
10.5.3 屏蔽
10.5.4 电压降
10.5.5 金属注入
10.5.6 衬底触塞
10.6 数字电路版图技术
10.6.1 混合信号设计的电源分布
10.6.2 时钟分布
10.6.3 闩锁效应
10.7 封装
10.7.1 芯片连接
10.7.2 封装类型
10.7.3 封装参数
10.8 小结
参考文献
技术缩略语
