近年来,随着集成电路工艺技术的进步,电子系统的构成发生了两个重要的变化: 一个是数字信号处理和数字电路成为系统的核心,一个是整个电子系统可以集成在一个芯片上(称为片上系统)。这些变化改变了模拟电路在电子系统中的作用,并且影响着模拟集成电路的发展。 数字电路不仅具有远远超过模拟电路的集成规模,而且具有可编程、灵活、易于附加功能、设计周期短、对噪声和制造工艺误差的抗扰性强等优点,因而大多数复杂系统以数字信号处理和数字电路为核心已成为必然的趋势。虽然如此,模拟电路仍然是电子系统中非常重要的组成部分。这是因为我们接触到的外部世界的物理量主要都是模拟量,比如图像、声音、压力、温度、湿度、重量等,要将它们变换为数字信号,需要模拟信号处理和数据转换电路,如果这些电路性能不够高,将会影响整个系统的性能。其次,系统中的许多功能不可能或很难用数字电路完成,如微弱信号放大,很高频率和宽频带信号的实时处理等。因此,虽然模拟电路在系统中不再是核心,但作为固有的模拟世界与数字系统的接口,其地位和作用仍然十分重要。 片上系统要求将数字电路和模拟电路集成在一个芯片上,这希望模拟电路使用与数字电路相同的制造工艺。随着MOS器件的线宽不断减小,使MOS器件的性能不断提高,MOS数字电路成为数字集成电路的主流,并因此促进了MOS模拟集成电路的迅速发展。为了适应电子系统功能的不断扩展和性能的不断提高,对模拟电路在降低电源电压、提高工作频率、扩大线性工作范围和提高性能指标的精度和稳定度等方面提出更高要求,促进了新电路技术的发展。 作为研究生课程的教材,本书内容是在本科相关课程基础上的深化和扩展,同时涉及实际设计中需要考虑的一些问题,重点介绍具有高工作频率、低电源电压和高工作稳定性的新电路技术和在电子系统中占有重要地位的功能电路及其中的新技术。全书共7章,大致可分为三个部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章为MOS模拟集成电路基础,比较全面地介绍MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件构成的基本单元电路,为学习本教材其他内容提供必要的知识。由于版图设计与工艺参数对模拟集成电路性能的影响很大,因此第7章简单介绍制造MOS模拟集成电路的CMOS工艺过程和版图设计技术,读者可以通过对该章所介绍的相关背景知识的了解,更深入地理解MOS器件和电路的特性,有助于更好地完成模拟集成电路的可实现性设计。第二部分为新电路技术,由第2章、第3章和第5章的部分组成,包括近年来逐步获得广泛应用的电流模电路、抽样数据电路和对数域电路,它们在提高工作频率、降低电源电压、扩大线性工作范围和提高性能指标的精度和稳定度方面具有明显的潜力,同时它们也引入了一些模拟电路的新概念。这些内容有助于读者开拓提高电路性能方面的思路。第2章介绍电流模电路的工作原理、特点和典型电路。与传统的以电压作为信号载体的电路不同,这是一种以电流作为信号载体的电路,虽然在电路中电压和电流总是共同存在并相互作用的,但由于信号载体不同,不仅电路性能不同而且电路结构也不同。第3章介绍抽样数据电路的特点和开关电容与开关电流电路的工作原理、分析方法与典型电路。抽样数据电路类似于数字电路,处理的是时间离散信号,又类似于模拟电路,处理的是幅度连续信号,它比模拟电路具有稳定准确的时间常数,解决了模拟电路实际应用中的一大障碍。对数域电路在第5章中结合其在滤波器中的应用介绍,这类电路除具有良好的电性能外,还提出了一种利用器件的非线性特性实现线性电路的新思路。第三部分介绍几个模拟电路的功能模块,它们是电子系统中的关键组成部分,并且与信号和信号处理联系密切,有助于在信号和电路间形成整体观念。这部分包括第4章至第6章。第4章介绍数据转换电路的技术指标和高精度与高速度转换电路的构成、工作原理、特点和典型电路。第5章介绍模拟集成滤波器的设计方法和主要类型,包括连续时间滤波器、对数域滤波器和抽样数据滤波器。第6章介绍通信系统中的收发器与射频前端电路,包括收信器、发信器的技术指标、结构和典型电路。因为载波通信系统传输的是模拟信号,射频前端电路的性能对整个通信系统有直接的影响,所以射频集成电路已成为重要的研究课题。 〖〗高等模拟集成电路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本书是在为研究生开设的“高等模拟集成电路”课程讲义的基础上整理而成,由董在望主编,第1、4、7章由李冬梅编写,第6章由王志华编写,第5章由李永明和董在望编写,第2、3章由董在望编写,李国林参加了部分章节的校核工作。 本书可作为信息与通信工程和电子科学与技术学科相关课程的研究生教材或教学参考书,也可作为本科教学参考书或选修课教材和供相关专业的工程技术人员参考。 清华大学出版社多位编辑为本书的出版做了卓有成效的工作,深致谢意。 限于编者水平,难免有错误和疏漏之处,欢迎批评指正。 目录 1.1MOS器件基础及器件模型 1.1.1结构及工作原理 1.1.2衬底调制效应 1.1.3小信号模型 1.1.4亚阈区效应 1.1.5短沟效应 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大电路 1.2.1共源(CS)放大电路 1.2.2共漏(CD)放大电路 1.2.3共栅(CG)放大电路 1.2.4共源共栅(CSCG)放大电路 1.2.5差分放大电路 1.3电流源电路 1.3.1二极管连接的MOS器件 1.3.2基本镜像电流源 1.3.3威尔逊电流源 1.3.4共源共栅电流源 1.3.5有源负载放大电路 1.4运算放大器 1.4.1运算放大器的主要参数 1.4.2单级运算放大器 1.4.3两级运算放大器 1.4.4共模反馈(CMFB) 1.4.5运算放大器的频率补偿 1.5模拟开关 1.5.1导通电阻 1.5.2电荷注入与时钟馈通 1.6带隙基准电压源 1.6.1工作原理 1.6.2与CMOS工艺兼容的带隙基准电压源 思考题 2电流模电路 2.1概述 2.1.1电流模电路的概念 2.1.2电流模电路的特点 2.2基本电流模电路 2.2.1电流镜电路 2.2.2电流放大器 2.2.3电流模积分器 2.3电流模功能电路 2.3.1跨导线性电路 2.3.2电流传输器 2.4从电压模电路变换到电流模电路 2.5电流模电路中的非理想效应 2.5.1MOSFET之间的失配 2.5.2寄生电容对频率特性的影响 思考题 3抽样数据电路 3.1开关电容电路和开关电流电路的基本分析方法 3.1.1开关电容电路的时域分析 3.1.2开关电流电路的时域分析 3.1.3抽样数据电路的频域分析 3.2开关电容电路 3.2.1开关电容单元电路 3.2.2开关电容电路的特点 3.2.3非理想因素的影响 3.3开关电流电路 3.3.1开关电流单元电路 3.3.2开关电流电路的特点 3.3.3非理想因素的影响 思考题 4A/D转换器与D/A转换器 4.1概述 4.1.1电子系统中的A/D与D/A转换 4.1.2A/D与D/A转换器的基本原理 4.1.3A/D与D/A转换器的性能指标 4.1.4A/D与D/A转换器的分类 4.1.5A/D与D/A转换器中常用的数码类型 4.2高速A/D转换器 4.2.1全并行结构A/D转换器 4.2.2两步结构A/D转换器 4.2.3插值与折叠结构A/D转换器 4.2.4流水线结构A/D转换器 4.2.5交织结构A/D转换器 4.3高精度A/D转换器 4.3.1逐次逼近型A/D转换器 4.3.2双斜率积分型A/D转换器 4.3.3过采样ΣΔA/D转换器 4.4D/A转换器 4.4.1电阻型D/A转换器 4.4.2电流型D/A转换器 4.4.3电容型D/A转换器 思考题 5集成滤波器 5.1引言 5.1.1滤波器的数学描述 5.1.2滤波器的频率特性 5.1.3滤波器设计的逼近方法 5.2连续时间滤波器 5.2.1连续时间滤波器的设计方法 5.2.2跨导电容(GmC)连续时间滤波器 5.2.3连续时间滤波器的片上自动调节电路 5.3对数域滤波器 5.3.1对数域电路概念及其特点 5.3.2对数域电路基本单元 5.3.3对数域滤波器 5.4抽样数据滤波器 5.4.1设计方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3开关电容电路转换为开关电流电路的方法 思考题 6收发器与射频前端电路 6.1通信系统中的射频收发器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收与镜像信号 6.2.2复数信号处理 6.2.3收信器前端结构 6.3集成发信器 6.3.1上变换器 6.3.2发信器结构 6.4收发器的技术指标 6.4.1噪声性能 6.4.2灵敏度 6.4.3失真特性与线性度 6.4.4动态范围 6.5射频电路设计 6.5.1晶体管模型与参数 6.5.2噪声 6.5.3集成无源器件 6.5.4低噪声放大器 6.5.5混频器 6.5.6频率综合器 6.5.7功率放大器 思考题 7CMOS集成电路制造工艺及版图设计 7.1集成电路制造工艺简介 7.1.1单晶生长与衬底制备 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4扩散及离子注入 7.1.5化学气相淀积(CVD) 7.1.6接触与互连 7.2CMOS工艺流程与集成电路中的元件 7.2.1硅栅CMOS工艺流程 7.2.2CMOS集成电路中的无源元件 7.2.3CMOS集成电路中的寄生效应 7.3版图设计 7.3.1硅栅CMOS集成电路的版图构成 7.3.2版图设计规则 7.3.3CMOS版图设计技术 思考题
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上传时间: 2013-11-13
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第二部分:DRAM 内存模块的设计技术..............................................................143第一章 SDR 和DDR 内存的比较..........................................................................143第二章 内存模块的叠层设计.............................................................................145第三章 内存模块的时序要求.............................................................................1493.1 无缓冲(Unbuffered)内存模块的时序分析.......................................1493.2 带寄存器(Registered)的内存模块时序分析...................................154第四章 内存模块信号设计.................................................................................1594.1 时钟信号的设计.......................................................................................1594.2 CS 及CKE 信号的设计..............................................................................1624.3 地址和控制线的设计...............................................................................1634.4 数据信号线的设计...................................................................................1664.5 电源,参考电压Vref 及去耦电容.........................................................169第五章 内存模块的功耗计算.............................................................................172第六章 实际设计案例分析.................................................................................178 目前比较流行的内存模块主要是这三种:SDR,DDR,RAMBUS。其中,RAMBUS内存采用阻抗受控制的串行连接技术,在这里我们将不做进一步探讨,本文所总结的内存设计技术就是针对SDRAM 而言(包括SDR 和DDR)。现在我们来简单地比较一下SDR 和DDR,它们都被称为同步动态内存,其核心技术是一样的。只是DDR 在某些功能上进行了改进,所以DDR 有时也被称为SDRAM II。DDR 的全称是Double Data Rate,也就是双倍的数据传输率,但是其时钟频率没有增加,只是在时钟的上升和下降沿都可以用来进行数据的读写操作。对于SDR 来说,市面上常见的模块主要有PC100/PC133/PC166,而相应的DDR内存则为DDR200(PC1600)/DDR266(PC2100)/DDR333(PC2700)。
上传时间: 2014-01-13
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摘 要:根据新型LCL谐振软开关弧焊逆变电源主电路原理,对这种弧焊电源进行了设计,并对电路中主要参数予以了确定。其内容包括:逆变电源输出电流Io及空载电压的计算、串联谐振电感Ls、电容Cs的参数选择、IGBT缓冲电容的参数选择。根据设计的电源参数,对研制的焊接电源进行试验。试验表明,该电源能够较好地实现软开关。从而证明该设计是合理的、有效的。关键词:谐振软开关;弧焊逆变;电源设计;参数选择
上传时间: 2013-11-16
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课程的教学目标与任务 本课程的教学目标主要以Infineon C167-CS单片机为例介绍XC166系列单片机的体系结构和软/硬件开发环境,通过几个典型的实验,使大家初步掌握XC166系列单片机的硬件构成、软件开发以及系统的综合调试方法。
上传时间: 2013-10-09
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概述 CH341是一个USB总线的转接芯片,通过USB 总线提供异步串口、打印口、并口以及常用的 2线和4线等同步串行接口。 在异步串口方式下,CH341提供串口发送使能、串口接收就绪等交互式的速率控制信号以及常用的MODEM联络信号,用于将普通的串口设备直接升级到 USB 总线。 在打印口方式下,CH341提供了兼容USB相关规范和 Windows操作系统的标准 USB打印口,用于将普通的并口打印机直接升级到USB总线。 在并口方式下,CH341提供了EPP方式或MEM方式及 BUS扩展方式的 8位并行接口,用于在不需要单片机/DSP/MCU 的环境下,直接输入输出数据。 除此之外,CH341A 芯片还支持一些常用的同步串行接口,例如 2 线接口(SCL 线、SDA 线)和 4线接口(CS线、CLK线、DIN线、DOUT线)等。
上传时间: 2014-12-27
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基于HT49的MCU控制HT93LC46的读写 HT93LC46EEPROM 是Holtek 制造的1K 位系列的EEPROM(电子可擦除只读存储器),一般它用于微控制器的固定数据的存储。在本文中,我们将以Holtek 公司8 位微控制器HT49 系列为例,介绍该芯片常用的操作功能代码。用户只需把代码加到程序中,并且在使用HT93LC46 之前将引脚CS/SK/DI/DO 连接即可。
上传时间: 2013-11-02
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HT48 HT46 MCU与HT93LC46 EEPROM的通信文件编码:HA0003s介绍:HT93LC46EEPROM 是Holtek 制造的1K 位系列的EEPROM(电可擦除只读存储器),一般它用于微控制器的固定数据的存储。在本文中,我们将以Holtek 公司8 位微控制器为例,介绍该芯片常用的操作功能代码。用户只需把代码加到程序中,并且在使用HT93LC46 之前将引脚CS/SK/DI/DO连接即可。
上传时间: 2013-11-11
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The CAT25128 is a 128−Kb Serial CMOS EEPROM device internally organized as 16Kx8 bits. This features a 64−byte page write buffer and supports the Serial Peripheral Interface (SPI) protocol. The device is enabled through a Chip Select (CS) input. In addition, the required bus signals are clock input (SCK), data input (SI) and data output (SO) lines. The HOLD input may be used to pause any serial communication with the CAT25128 device. The device featuressoftware and hardware write protection, including partial as well as full array protection.
上传时间: 2013-11-15
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高性能可编程DMA控制接口82C37A-54.1 概述对象实体:直接存储器访问(DMA)控制接口芯片82C37A-5芯片的特点:1、管脚引线与NMOS 8237A-5兼容。2、允许/禁止单独DMA请求控制。3、频率从0~5MHz区间全静态设计。4、低电平操作。 5、4个各自独立的DMA通道并独立的进行初始化。6、存储器到存储器之间传送。7、存储器模块初始化处理。8、地址的增量和减量。9、传送速率可达1.6MB/s.10、可直接扩展成任意数量的通道。11 、终止传送的过程即输入结束。12、软件请求。13、独立信号DREQ和信号DACK的极性控制。4.2 82C37A-5的体系结构4.2.1 基本结构描述1. 82C37A-5内部配备了规模为344位的内部存储器,它是以寄存器的形式出现的。2. 配有3个基本的控制模块: (1)定时及控制模块; (2)优先级编码及循环优先级控制模块;(3)命令控制模块; 3. 12个不同类型的寄存器 。图 4-1 82C37A-5结构图EOP# A0~A3RESETCS#. IOW# DREQ0~DREQ3HLDAHRQ DB0~DB7DACK0~DACK3
上传时间: 2013-10-21
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PC机之间串口通信的实现一、实验目的 1.熟悉微机接口实验装置的结构和使用方法。 2.掌握通信接口芯片8251和8250的功能和使用方法。 3.学会串行通信程序的编制方法。 二、实验内容与要求 1.基本要求主机接收开关量输入的数据(二进制或十六进制),从键盘上按“传输”键(可自行定义),就将该数据通过8251A传输出去。终端接收后在显示器上显示数据。具体操作说明如下:(1)出现提示信息“start with R in the board!”,通过调整乒乓开关的状态,设置8位数据;(2)在小键盘上按“R”键,系统将此时乒乓开关的状态读入计算机I中,并显示出来,同时显示经串行通讯后,计算机II接收到的数据;(3)完成后,系统提示“do you want to send another data? Y/N”,根据用户需要,在键盘按下“Y”键,则重复步骤(1),进行另一数据的通讯;在键盘按除“Y”键外的任意键,将退出本程序。2.提高要求 能够进行出错处理,例如采用奇偶校验,出错重传或者采用接收方回传和发送方确认来保证发送和接收正确。 三、设计报告要求 1.设计目的和内容 2.总体设计 3.硬件设计:原理图(接线图)及简要说明 4.软件设计框图及程序清单5.设计结果和体会(包括遇到的问题及解决的方法) 四、8251A通用串行输入/输出接口芯片由于CPU与接口之间按并行方式传输,接口与外设之间按串行方式传输,因此,在串行接口中,必须要有“接收移位寄存器”(串→并)和“发送移位寄存器”(并→串)。能够完成上述“串←→并”转换功能的电路,通常称为“通用异步收发器”(UART:Universal Asynchronous Receiver and Transmitter),典型的芯片有:Intel 8250/8251。8251A异步工作方式:如果8251A编程为异步方式,在需要发送字符时,必须首先设置TXEN和CTS#为有效状态,TXEN(Transmitter Enable)是允许发送信号,是命令寄存器中的一位;CTS#(Clear To Send)是由外设发来的对CPU请求发送信号的响应信号。然后就开始发送过程。在发送时,每当CPU送往发送缓冲器一个字符,发送器自动为这个字符加上1个起始位,并且按照编程要求加上奇/偶校验位以及1个、1.5个或者2个停止位。串行数据以起始位开始,接着是最低有效数据位,最高有效位的后面是奇/偶校验位,然后是停止位。按位发送的数据是以发送时钟TXC的下降沿同步的,也就是说这些数据总是在发送时钟TXC的下降沿从8251A发出。数据传输的波特率取决于编程时指定的波特率因子,为发送器时钟频率的1、1/16或1/64。当波特率指定为16时,数据传输的波特率就是发送器时钟频率的1/16。CPU通过数据总线将数据送到8251A的数据输出缓冲寄存器以后,再传输到发送缓冲器,经移位寄存器移位,将并行数据变为串行数据,从TxD端送往外部设备。在8251A接收字符时,命令寄存器的接收允许位RxE(Receiver Enable)必须为1。8251A通过检测RxD引脚上的低电平来准备接收字符,在没有字符传送时RxD端为高电平。8251A不断地检测RxD引脚,从RxD端上检测到低电平以后,便认为是串行数据的起始位,并且启动接收控制电路中的一个计数器来进行计数,计数器的频率等于接收器时钟频率。计数器是作为接收器采样定时,当计数到相当于半个数位的传输时间时再次对RxD端进行采样,如果仍为低电平,则确认该数位是一个有效的起始位。若传输一个字符需要16个时钟,那么就是要在计数8个时钟后采样到低电平。之后,8251A每隔一个数位的传输时间对RxD端采样一次,依次确定串行数据位的值。串行数据位顺序进入接收移位寄存器,通过校验并除去停止位,变成并行数据以后通过内部数据总线送入接收缓冲器,此时发出有效状态的RxRDY信号通知CPU,通知CPU8251A已经收到一个有效的数据。一个字符对应的数据可以是5~8位。如果一个字符对应的数据不到8位,8251A会在移位转换成并行数据的时候,自动把他们的高位补成0。 五、系统总体设计方案根据系统设计的要求,对系统设计的总体方案进行论证分析如下:1.获取8位开关量可使用实验台上的8255A可编程并行接口芯片,因为只要获取8位数据量,只需使用基本输入和8位数据线,所以将8255A工作在方式0,PA0-PA7接实验台上的8位开关量。2.当使用串口进行数据传送时,虽然同步通信速度远远高于异步通信,可达500kbit/s,但由于其需要有一个时钟来实现发送端和接收端之间的同步,硬件电路复杂,通常计算机之间的通信只采用异步通信。3.由于8251A本身没有时钟,需要外部提供,所以本设计中使用实验台上的8253芯片的计数器2来实现。4:显示和键盘输入均使用DOS功能调用来实现。设计思路框图,如下图所示: 六、硬件设计硬件电路主要分为8位开关量数据获取电路,串行通信数据发送电路,串行通信数据接收电路三个部分。1.8位开关量数据获取电路该电路主要是利用8255并行接口读取8位乒乓开关的数据。此次设计在获取8位开关数据量时采用8255令其工作在方式0,A口输入8位数据,CS#接实验台上CS1口,对应端口为280H-283H,PA0-PA7接8个开关。2.串行通信电路串行通信电路本设计中8253主要为8251充当频率发生器,接线如下图所示。
上传时间: 2013-12-19
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