北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（模拟集成电路原理与设计）第一章 绪论

模拟集成电路原理与设计 第1章绪论 陈中建 chenziapku. edu.cn 62759051,理科2号楼2619 微电子学系

1 模拟集成电路原理与设计 第 1章 绪论 陈中建 chenzj@pku.edu.cn 62759051，理科 2号楼2619 微电子学系

授课内容 绪论 重要性、一般概念 器件物理基础 MOSFET结构、Iv特性、二级效应、器件模型 单级放大器 共源、共漏、共栅、共源共栅 差动放大器 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 无源有源电流镜 基本/共源共栅有源电流镜 放大器的频率特性 弥勒效应、极点与节点关系、各类单级放大 器频率特性分析 噪声 统计特性、类型、电路表示、各类单级放 大器噪声分析、噪声带宽 反馈 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 运算放大器 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 稳定性和频率补偿 多极点系统、相位裕度、频率补偿 版图 叉指、对称、ESD等 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 2 授课内容 绪论 重要性、一般概念 单级放大器 无源/有源电流镜 差动放大器 放大器的频率特性 噪声 运算放大器 反馈 稳定性和频率补偿 版图 共源、共漏、共栅、共源共栅 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 弥勒效应、极点与节点关系、各类单级放大 器频率特性分析 统计特性、类型、电路表示、各类单级放 大器噪声分析、噪声带宽 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 叉指、对称、ESD 等 多极点系统、相位裕度、频率补偿 器件物理基础 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 基本/共源共栅/有源电流镜

本讲 口研究模拟电路的重要性 口模拟电路设计的难点 口研究AIC的重要性 口研究 CMOS AIO的重要性 口电路设计一般概念 ☆抽象级别 健壮性设计 ◆符号约定 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 3 本讲 研究模拟电路的重要性 模拟电路设计的难点 研究AIC的重要性 研究CMOS AIC的重要性 电路设计一般概念 抽象级别 健壮性设计 符号约定

模拟电路 口电路中的电信号 ◆由电路产生、处理或传输的变化的电学量 任何可检测的电压、电流或电荷值 口模拟电路 ☆处理的电信号是模拟信号 ◆模拟信号是在一定连续时间范围内和一定连 续幅度范围内具有确定意义的信号 口数字电路 处理的电信号是数字信号 今数字信号是在时间和幅度的某些离散点上有 确定意义的信号 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 4 模拟电路 电路中的电信号 由电路产生、处理或传输的变化的电学量 任何可检测的电压、电流或电荷值 模拟电路 处理的电信号是模拟信号 模拟信号是在一定连续时间范围内和一定连 续幅度范围内具有确定意义的信号 数字电路 处理的电信号是数字信号 数字信号是在时间和幅度的某些离散点上有 确定意义的信号

为什么要研究模拟电路? 口现代电路系统不可或缺的一部分 数字电路的信号处理能力不断增强 再强大也无法完全取代模拟电路在电路系统中的角 色 RF、ESD、ADC、DAC、PLL 口应用实例 ☆自然界信号的处理 ◆数字通信 ☆磁盘驱动电路 ◆无限接收器 心光接收器 传感器 ◇微处理器和存储器 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 5 为什么要研究模拟电路？ 现代电路系统不可或缺的一部分 数字电路的信号处理能力不断增强 再强大也无法完全取代模拟电路在电路系统中的角 色  RF 、ESD 、ADC 、DAC 、PLL 应用实例 自然界信号的处理 数字通信 磁盘驱动电路 无限接收器 光接收器 传感器 微处理器和存储器

自然界信号的处理 口自然界信号是模拟量 心声音、光、震动等 速度、精度、功耗 测器输出 000 信号处理 ADC DSP 信号太小 时需要先 放大 000 Amplifier 101 滤除信 Filter ADC DSP 号频带 外的干 (b) 扰 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 6 自然界信号的处理 自然界信号是模拟量 声音、光、震动等 速度、精度、功耗 信号处理 信号太小 时需要先 放大 滤除信 号频带 外的干 扰 探测器输出

数字通信 口电缆数据传输 ☆长距离、高速时 有限带宽,衰减大,不适于高速远距离传输 ☆解决办法? Lossy Cable 信号衰减、 J几几LL 失真 A^八 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 7 数字通信 电缆数据传输 长距离、高速时  有限带宽，衰减大，不适于高速远距离传输 解决办法？ 信号衰减、 失真

数字通信 口用如下接收电路 000 111 Amplifier 01 FilterHADC上DsP 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 8 数字通信 用如下接收电路

数字通信 口采用多电平传输以降低信号带宽 降低了发送和接收电路的带宽要求 发送端增加DAC,接收端用ADC识别 Binary Data 4-Level Data 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 9 数字通信 采用多电平传输以降低信号带宽 降低了发送和接收电路的带宽要求 发送端增加DAC，接收端用ADC识别

磁盘驱动电路 口磁盘数据读取 ☆磁性信号数据—磁头—电信号数据 ☆读取方法:放大滤波—数字化 ◆挑战:速度(500Mb/s) Stored Data 幅度仅几mV;有较大噪声和失真 Retrieved 2 mv Data 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 10 磁盘驱动电路 磁盘数据读取 磁性信号数据——磁头——电信号数据 读取方法：放大——滤波——数字化 挑战：速度（500Mb/s ） 幅度仅几mV；有较大噪声和失真