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第1章 集成电路设计概论1

1．1 集成电路(IC)的发展1

1．2 IC的设计要求2

1．3 IC的分类及其制造工艺3

1．3．1 IC的分类3

1．3．2 IC的制造工艺4

1．4 电子设计自动化(EDA)技术的发展4

1．5 VLSI的层次化、结构化设计6

1．5．1 VLSI设计的描述域和层次6

1．5．2 行为描述8

1．5．3 结构描述9

1．5．4 物理描述12

1．5．5 IC设计流程12

第2章 CMOS工艺及版图15

2．1 工艺概述和类型15

2．1．1 工艺概述15

2．1．2 工艺类型16

2．2 集成电路制造主要工艺17

2．2．1 氧化工艺17

2．2．2 光刻工艺18

2．2．3 掺杂工艺19

2．2．5 掩膜版制造21

2．2．4 金属化工艺21

2．3 CMOS工艺22

2．3．1 CMOS工艺类别23

2．3．2 硅栅MOS工艺(简化)23

2．3．3 N阱CMOS工艺(简化)25

2．3．4 双阱CMOS工艺27

2．4 版图设计规则27

2．4．1 设计规则的作用27

2．4．2 几何设计规则28

2．5 电学设计规则31

2．5．1 分布电阻模型及其计算32

2．5．2 分布电容模型及其计算34

习题与思考题42

本章附录 典型N阱CMOS主要工艺步骤44

第3章 MOS晶体管与CMOS模拟电路基础47

3．1 MOS晶体管模型47

3．1．1 NMOS管的I-V特性48

3．1．2 PMOS管的I-V特性51

3．1．3 阈值电压52

3．1．4 MOS管的小信号模型52

3．1．5 MOS管的亚阈值模型54

3．2 CMOS模拟电路的基本模块55

3．2．1 MOS开关55

3．2．2 有源电阻58

3．2．3 电流阱和电流源61

3．2．4 镜像电流源65

3．2．5 电压基准和电流基准67

3．3 CMOS放大器70

3．3．1 反相放大器70

3．3．2 共源—共栅放大器77

3．3．3 CMOS差动放大器80

3．4 运算放大器87

3．4．1 运算放大器的特点87

3．4．2 两级运算放大器90

3．4．3 共源—共栅运算放大器92

3．4．4 带输出级的运算放大器95

3．5 比较器96

3．5．1 比较器特性96

3．5．2 差动比较器97

3．5．3 两级比较器98

3．5．4 箝位比较器与迟滞比较器102

3．5．5 采用正反馈的比较器105

3．5．6 自动调零106

习题与思考题108

第4章 CMOS数字电路中的基本门电路109

4．1 MOS开关及CMOS传输门109

4．1．1 MOS开关109

4．1．2 CMOS开关(传输门)110

4．2 CMOS反相器113

4．2．1 CMOS反相器直流传输特性113

4．2．2 CMOS反相器的负载特性116

4．3 CMOS逻辑门——或非门和与非门116

4．3．1 CMOS或非门117

4．3．2 CMOS与非门117

4．4 信号传输延迟118

4．4．1 CMOS反相器的延迟119

4．4．2 连线延迟122

4．4．3 逻辑扇出延迟124

4．4．4 大电容负载驱动电路125

4．5 CMOS电路的功率损耗126

4．5．1 静态功耗PD127

4．5．2 动态功耗127

4．6 CMOS逻辑门的噪声容限129

4．6．1 CMOS反相器的噪声容限129

4．6．2 CMOS与非门的噪声容限129

4．6．3 CMOS或非门的噪声容限130

4．6．4 “对称”噪声容限131

习题与思考题132

本章附录 典型P阱CMOS工艺参数(3μm工艺)134

第5章 模拟系统设计138

5．1 模拟信号处理138

5．2．1 D／A转换器原理和技术性能139

5．2 数—模(D／A)转换器139

5．2．2 权电阻D／A转换器141

5．2．3 倒置R-2R梯形D／A转换器142

5．2．4 2~N个电阻及开关树D／A转换器143

5．2．5 权电容D／A转换器144

5．2．6 组合式D／A转换器147

5．2．7 串行D／A转换器149

5．3 模—数(A／D)转换器151

5．3．1 A／D转换器的原理及技术性能151

5．3．2 采样-保持(S／H)电路153

5．3．3 串行A／D转换器155

5．3．4 逐次逼近A／D转换器157

5．3．5 算法A／D转换器159

5．3．6 并行A／D转换器160

5．3．7 流水线(pipeline)A／D转换器163

5．3．8 过采样∑-△A／D转换器166

5．4 连续时间滤波器168

5．4．1 低通滤波器169

5．4．2 高通滤波器175

5．4．3 带通滤波器176

5．5 开关电容滤波器177

5．5．1 开关电容电路177

5．5．2 无源RLC开关电容滤波器182

5．5．3 Z域综合技术190

习题与思考题195

第6章 数字系统设计196

6．1 MOS时钟电路196

6．1．1 单相MOS时钟电路197

6．1．2 两相MOS时钟电路198

6．1．3 三相重叠MOS时钟电路199

6．2 CMOS逻辑结构199

6．2．1 CMOS互补逻辑200

6．2．2 传输管逻辑201

6．2．3 钟控CMOS逻辑204

6．2．4 动态CMOS逻辑206

6．2．5 CMOS多米诺(domino)逻辑209

6．2．6 NP多米诺(domino)逻辑(拉链CMOS)211

6．2．7 逻辑设计212

6．3 微处理器系统215

6．3．1 控制器216

6．3．2 数据通道222

习题与思考题234

第7章 硬件描述语言VHDL基础236

7．1 VHDL简介236

7．1．1 VHDL的特征236

7．1．3 VHDL的使用范围237

7．1．4 使用VHDL设计VLSI的流程237

7．1．2 VHDL的历史背景237

7．2 VHDL语言的基本结构238

7．2．1 实体说明239

7．2．2 结构体241

7．2．3 配置(CONFIGURATION)244

7．2．4 程序包和库245

7．2．5 VHDL的标识符247

7．2．6 VHDL词法248

7．3 VHDL语言的数据类型和运算符250

7．3．1 对象250

7．3．2 VHDL语言的数据类型252

7．3．3 VHDL语言的运算符260

7．4 VHDL语言结构体的描述方式264

7．4．1 结构描述264

7．4．2 数据流描述265

7．4．3 行为描述270

7．5 VHDL语言的顺序语句273

7．5．1 变量赋值语句273

7．5．2 信号赋值语句273

7．5．3 IF语句274

7．5．4 CASE语句274

7．5．5 循环(LOOP)语句275

7．5．7 EXIT语句276

7．5．6 NEXT语句276

7．5．8 断言语句277

7．5．9 WAIT语句278

7．5．10 过程调用语句280

7．5．11 RETURN语句280

7．5．12 NULL语句280

7．6 VHDL并行语句281

7．6．1 进程语句281

7．6．2 信号赋值语句281

7．6．3 并行过程调用283

7．6．4 元件例化语句284

7．6．5 生成语句286

7．6．6 块语句287

7．6．7 保护块289

7．7 子程序和属性290

7．7．1 子程序290

7．7．2 预定义属性297

7．8 VHDL几激励和测试基准(testbench)301

7．8．1 VHDL激励信号301

7．8．2 测试基准描述302

7．8．3 交通灯控制器VHDL例子306

习题与思考题310

本章附录 IEEE STANDARD程序包313

附录 国内外常用数字逻辑电路符号对照表317

主要参考文献318