集成電路敏捷設計（簡體書）

本書闡述如何使用估計技術來分析和解決集成電路設計中使用簡化建模方法的複雜問題，包含了豐富的應用實例，從而使讀者深化對複雜系統的理解，實現集成電路的敏捷設計。本書第1章介紹集成電路估計分析通用指南，第2、3章討論基本放大級和高級放大級，第4章～第6章研究電磁學的基礎、電路應用和電磁場仿真器，第7章討論系統級的相關內容。

更敏捷地設計集成電路嗎？讀者可以學習本書中循序漸進的方法

本書是我多年來在半導體行業從事設計工作的成果。我的職業生涯始於理論物理學，研究稠密物質理論和天體物理環境中的電磁場。幾年後，我的興趣轉向了積體電路設計，其中也有電磁場，於是就一直工作於這個領域。作為一個理論物理學家，我總是試圖通過簡單的數學建模來獲得實驗和觀測結果。20世紀90年代，我在加州理工學院的理論物理小組做博士後的時候，參與了數量級物理學項目103c班。該班要求同學們估計一些事物，比如洛杉磯高速公路上汽車排放到空氣中的廢膠量，以及在一定的降水和陽光下，一根草莖一周能生長多長。該班由Peter Goldreich教授和Sterl Phinney教授執教，這讓我見識到了估計的力量。在我的職業生涯中，總是試圖通過先評估某種影響，然後再驗證它來理解事物。這種分析方法對我個人和我指導的人都有很大的幫助。我還遇到了許多其他工程師和學術專家，他們都非常善於遵循同樣的原則。本書就是一個嘗試，把這種思維方式應用於通用設計，特別是面向更廣泛受眾的電路設計。我將這種分析方法稱為估計分析，但是許多人使用“手工計算”這個術語，我認為這是一種誤導。簡單而言，就是人們考慮複雜問題的方式不需要精確的完整解決方案。本書將表明這種方法可以適用於幾乎所有問題，如電路分析、高頻現象、採樣概念或抖動等。本書的領域涵蓋大多數工程師熟悉的簡單電路理論、以積體電路應用為重點的高頻理論以及資料轉換器和鎖相環(PLL)等系統。與其他類似書籍相比，本書的不同之處在於它採用了一種嚴謹的物理方法，在這種方法中所有情況都經過仔細建模，通常是從基本原理開始，然後是實用性的解決方案和用以說明解釋的關聯代數式。一旦建立了這樣的模型，就可以將其作為模擬模擬的起點，採用模擬模擬對設計進行微調。
假設讀者熟悉基本的電磁學和電路理論，對高級電路系統（如鎖相環和模數轉換器）等不需要有任何前期的接觸與瞭解。同時假設讀者的微積分和向量分析等數學能力應達到大學一年級水準。
本書開篇是簡短的一章，概述基本的建模概念，接著兩章用這種建模方法來描述基本電路分析。大多數讀者應該熟悉這些內容，目的是在一個熟悉的環境中使用分析技術作為例證。然後，在第4～6章中將建模概念重點應用於高頻積體電路。在這裡，也將借此機會定義電容和電感的概念，在某種程度上顯示了它們的二元（對偶）性。通過使用建模技術，可以進一步重點討論高頻問題的其他有趣且較少討論的方面。本書的最後一章描述了應用相同原理的更高級別的系統應用，涵蓋了PLL和ADC及其標準模組和屬性。希望這將有助於電子工程師減少對類比模擬器的需求，並説明他們更快地聚焦關鍵問題。每一章還包含一套練習，幫助讀者加深對概念的理解，並驗證對知識要點的掌握程度。
這些章之間或多或少是相互獨立的，在一個學期的學習中，可以很輕鬆地學完所有知識。對於興趣在於電磁學和應用的學生而言，第4～6章將非常有用。第7章介紹了更多關於估計分析技術的系統級方面的知識。第2章和第3章中帶非線性效應的電路分析對於簡單的通用性知識介紹是有幫助的。
沒有大家的幫助，本書的寫作是不可能完成的。我的家人Nancy和Nicole，對我的耐心和支持從未動搖。我的經理Pirooz Hojabri和泰克公司的技術人員也是本書的支持者。特別感謝Vincent Tso和Behdad Youssefi閱讀了本書的初稿並提出了修改意見，Garen Hovakimyan和Patrik Satarzadeh對一些數學公式推導提供了回饋意見。我非常感謝他們的支持和幫助。此外，來自劍橋大學出版社審稿者的意見使本書從純粹的理論提升為對工程技術人員更有用的知識。最後，我要感謝劍橋大學出版社的編輯們在整個出版過程中給予的鼓勵和支持。他們的協作風格和對寫作的許多有益的注釋大大提高了本書的質量，這遠遠超過了我一個人所能取得的成就。

譯者序
前言
第1章積體電路估計分析
11簡介
12原理
13積體電路應用
第2章基本放大級
21簡介
22單晶體管增益級
23雙電晶體級
24本章小結
25練習
26參考文獻
第3章高級放大級
31簡介
32五電晶體放大器
33帶有源回饋的共源共柵級放大
34比較器電路
35級聯放大級
36本章小結
37練習
38參考文獻
第4章電磁學：基礎
41簡介
42麥克斯韋方程
43電容
44電感
45各種高頻現象
46本章小結
47練習
48參考文獻
第5章電磁學：電路應用
51簡介
52與PCB設計的關係
53片上信號完整性相關文獻最新進展
54傳輸線理論
55S參數
56積體電路中的電容
57積體電路中的電感
58設計示例
59本章小結
510練習
511參考文獻
第6章電磁場模擬器
61簡介
62模擬器基本原理
63長波長模擬器
64矩量法
65本章小結
66練習
67參考文獻
第7章系統級方面
71簡介
72抖動與相位噪聲
73鎖相環
74壓控振盪器
75模數轉換器
76本章小結
77練習
78參考文獻
附錄A 基本電晶體與工藝模型
附錄B 常用的數學關係式