實用 CMOS 模擬電路 / RF電路設計

道正誌郎，東京工業大學科學技術創成院特任教授。株式會社SYNCOM的模擬電路專家。 1964年生於富山縣。1989年完成東京工業大學電子物理工學科修士課程，入職松下電器產業株式會社（現Panasonic株式會社）。隸屬於半導體研究中心，師從於松澤昭（AD轉換器設計第一人）。始終負責CMOS模擬電路開發技術和多種模擬電路及系統LSI的開發。2005年獲得東京工業大學博士學位（工學）。2015年離開Panasonic後任東京工業大學益研究室特任教授，2018年起從事現有工作。專業涵蓋鎖相環電路設計、AD轉換器設計和CMOS模擬電路技術。

目錄
第1章 緒論 1
1.1 組成CMOS模擬電路/RF集成電路的單元電路 3
1.2 無線通信方式的變遷 4
第2章 什麼是模擬電路 11
2.1 模擬電路和線性電路 13
2.2 模擬電路的固有振盪和實時響應 17
2.3 模擬電路中產生的噪聲 21
2.3.1 最大有效功率和有效功率噪聲 21
2.3.2 噪聲系數 22
2.4 模擬電路的模擬方式 24
2.4.1 DC分析 24
2.4.2 AC分析 24
2.4.3 噪聲分析 24
2.4.4 瞬態分析 24
2.4.5 PSS、噪聲、PAC分析 25
第3章 什麼是高頻電路 27
3.1 高頻電路和模擬電路的不同 29
3.2 S參數和反射系數 30
3.3 反射系數和史密斯圓圖 32
3.4 阻抗圓圖和導納圓圖 35
3.5 阻抗匹配 36
3.6 二埠電路的穩定性 40
3.7 二埠電路的增益 46
第4章 模擬濾波器的設計方法 49
4.1 模擬濾波器的傳遞函數 51
4.2 模擬濾波器的實現方法 52
4.2.1 二階、一階濾波器的級聯連接設計方法 53
4.2.2 梯型濾波器設計方法 55
4.2.3 濾波器設計方法的優缺點 57
4.3 開關電容電路構成濾波器的方法 58
第5章 低噪聲放大器的設計方法 61
5.1 二埠電路的噪聲系數展示 63
5.2 LNA的種類和噪聲系數 64
5.3 LNA的設計步驟 66
第6章 混頻器的設計方法 69
6.1 混頻器的結構 71
6.2 混頻器的噪聲源 74
第7章 基準電路的設計方法 77
7.1 基準電壓電路 79
7.2 基準電流電路 81
7.3 基準電壓電路的雙穩態問題的解決方法 83
7.4 PTAT電流源電路 84
7.5 晶體振盪器及其頻率穩定原理 84
7.6 晶體振盪器的振盪條件的導出 86
第8章 鎖相環的設計方法 89
8.1 PLL模塊及其結構 91
8.1.1 鑒頻鑒相器 91
8.1.2 電荷泵電路 93
8.1.3 環路濾波器 95
8.1.4 VCO 97
8.1.5 分頻器 98
8.2 PLL的傳遞函數 99
8.2.1 輸入相位變化對輸出相位特性的計算 101
8.2.2 輸入相位變化對相位誤差特性的計算 102
8.2.3 輸入頻率變化對相位誤差特性的計算 103
8.3 PLL的傳遞函數最優化 103
8.3.1 二階環路濾波器的最優化 104
8.3.2 三階環路濾波器的最優化 105
8.3.3 環路帶寬的最優化 106
8.4 PLL的抖動特性 108
第9章 AD轉換器 111
9.1 AD轉換器的性能 113
9.2 AD轉換器的種類 114
9.3 AD轉換器的噪聲 116
9.3.1 量化噪聲 116
9.3.2 熱噪聲 117
9.3.3 採樣抖動的影響 118
9.3.4 過採樣帶來的SN改善 120
第10章 逐次比較型AD轉換器的設計方法 123
10.1 逐次比較型AD轉換器的概要 125
10.2 電容DAC的設計方法 126
10.3 採樣開關的設計方法 129
10.4 比較器的設計方法 132
10.4.1 比較器的最優化設計 132
10.4.2 比較器的噪聲模擬 136
10.5 逐次比較邏輯電路的設計方法 137
10.6 校正方式 138
10.6.1 串聯電容的校正方式 139
10.6.2 利用冗餘電容的矯正方式 140
10.7 逐次比較型AD轉換器的模擬 141
10.8 逐次比較型AD轉換器的發展 144
10.8.1 時間交替技術帶來高速化 144
10.8.2 噪聲整形型逐次比較技術帶來的高分辨率化 145
第11章 ΔΣ型AD轉換器的設計方法 147
11.1 ΔΣ調制的原理 149
11.1.1 量化噪聲的分佈 149
11.1.2 非理想因素 150
11.2 ΔΣ調制的結構 151
11.2.1 離散時間型開關電容積分器 151
11.2.2 多重FB型結構 152
11.2.3 多重FF型結構 153
11.2.4 低失真FF型結構 154
11.2.5 MASH結構 155
11.3 離散型和連續時間型 156
11.3.1 ΔΣ調制器的穩定性 156
11.3.2 傳遞函數設計 157
11.3.3 連續時間型ΔΣ調制器 160
參考文獻 165