模拟IC设计指导书

一、传说中的模拟电路设计四大名著模拟电路设计在我看来是微电子领域一个集基础理论知识和创造性于一身的绝学。就像一盘棋，别人给你准备好了棋子，如何摆出千变万化的阵势完全在于你的功力和才能。如今的模电设计已经处在这样的层面，完备的仿真计算工具将设计者从繁琐的数据运算中解放出来。只要你有足够的理论基底和创造性，配以对信号处理的理解和公式推算的驾驭能力，一个个完美的设计方案就会应运而生。传说，模拟电路设计有四大名著，分别出自Berkeley的P.R.GRAY,GIT的PhillipE.Allen,UCLA的BehzadRazavi，以及Toronto的DavidJohns。而其中，P.R.GRAY的著作堪称该领域的Bible。耶和华的圣经只有一部，模电的圣经却不止Razavi一本。要说模电的书，那可真是遍地都是，经典的也不在少数。但个人以为，最好的有2本。第一当然是Razavi的DesignofAnalogCMOSIntegratedCircuits,完美的cmos入门教材。Berkeley的Analysisanddesignofanalogintegratedcircuits很多人都评价要超过Razavi。但是里面bipolar和CMOS并行，看得太累，至今也没完整读过。第二本是最近才发现的，就是WillySansen的AnalogDesignEssentials。觉得这本书的思想很多独辟蹊径，公式推理少，偏重理解，很有启发性，涵盖范围又广。1.P.R.Gray的书这本书被业界誉为模拟IC的Bible，盛名之下，必无虚士。现在已经出到第四版，作者无一例外是业界大牛，该书论述严谨，思路清晰，对电路分析透彻，定义严格明确，无愧Bible之名。作为一个初学者，这是必读的一本书，虽然有中译本，但是建议去看英文原版，因为翻译实在不是太好。该书对基本电路的分析细致深刻，但是个人觉得它写的最为引人入胜的是反馈和补偿两章，讲的很透，还有噪声一章也是几本书中讲得最详细的，对英文比较好的初学者，建议读这本书。当然作者出于某些考虑，在题材的选取上BJT和CMOS并重，对很多只作CMOS的人来说，可能感觉有点烦。2.Razavi的书作为模拟IC界著名的后起之秀，他的每一本书都是值得关注的。他关于模拟CMOS集成电路设计的书，是一本很不错的入门教材。如果说Gray的书叙述风格有如金庸的小说，正大磅礴，那么这本书就有如古龙的小说，剑走偏锋，作者关注对电路的直觉洞察，所以有些电路的处理不是那么传统，却暴露出足够的本质，该书内容较简单，加上西交的翻译版翻译得还不错，自然成为很多初学者得首选，但是书中偶有小错，阅读时要注意。3.Allen的书作为第一个提出用CMOS做模拟电路的大牛，他的书是另外的经典。该书很多公式横空出世，叫人初看之下摸不着头脑，所以不太适合初学者，适合对电路有一定了解的人阅读，该书最大的特点是从正向介绍和讲述电路的设计，关于运算放大器的设计是该书最精彩的部分，可以使很多人的思维从分析电路转换到设计电路，考虑设计时怎么进行指标的tradeoff，完成思维的转化对一个设计师是至关重要的，笔者就是在这本书的影响下开始转化思维，跳出分析电路的框架的。该书第九章关于开关电容电路的讲述，对进行ADC/DAC设计的人来说是一个不错的开始。书中错误较多，阅读时要小心。4.Martin的书是另外一本很不错的书，比较工程化，书中的电路很多稍做修改就适合于工程应用，我的一个朋友说他们公司设计的很多电路就是用的是该书上的结构。该书的前面部分的通篇论述其实是为ADC/DAC做准备，后面主要讲数据转换器。该书有翻译版，不过翻译版的水平实在是不敢恭维的。5.Sansen的书作为欧洲模拟IC最有名的大牛之一，他的书是不容错过的。从这本书我们可以看到一种完全和以上书不同的叙述风格，他对基本电路的论述是所有书中最为全面深入的，而且内容的处理方式和其它书都不太一样，对于一个电路，他直接讲了从低频到高频的小信号输入阻抗，输出阻抗，增益，而不像其它的书是割裂开来介绍的，这样更适合全面理解电路和把握电路的性质，他对电路的介绍是不畏繁琐的，叫人有时有一种感觉：讲得太细致了。这本书对系统讲得比较多，适合理解电路和系统之间的关系，对运算放大器构成的反馈系统的介绍是最为深刻的，有助于把握反馈的本质。最后两章是关于开关电容滤波器的，Laker写的。有一种感觉：懂了的人就能读懂，不懂的人就读不懂，呵呵。以上是几本基本模拟IC书，每一本都有自己的特色和侧重，笔者认为很难说哪本就一定强过其它，对于初学者而言，每本都有必要读，这有助于触类旁通，加深对电路的理解，大家可以精读一本，泛读多本，这样可以从不同的角度理解电路，提高自己水平。二、模拟集成电路设计学习Razaviorgray?（写给模拟集成电路的初学者）Razavi的那本经典之作，学过模拟集成电路的可能都看过，我也买了一本影印版的。对于这本书的美赞，已经铺天盖地了，我人嘴拙，就不好乱说话了，呵呵。不过就我学习模拟集成电路的经验来看，这本书的思路新颖（公认的），往往让人拍案叫绝。而PaulGray的那本书是Berkeley的精华，其作者是模拟集成电路的先锋人物。其特点是思路缜密，讲解详细，错误极少。（推荐读英文版）但是读起来稍微费事一些，需要人更加耐心些去研读。但是作为初学者，究竟应该选择哪本书呢？？读书的最大的支出不是买书花的钱，而是时间。个人之见是，踏踏实实地研读Gray的教材，而不是开始就走捷径，选择Rzavi的书。（虽然我承认它是经典）。模拟电路是很难学的，看了好多的书，学了好长的时间，可能感觉还是很迷茫。我个人开始学习模拟电路的时候选择的是Rzavi的书，整个暑假我把那本书看了一遍，看的时候总有很兴奋的感觉，仿佛懂了很多，可是当我开始做习题的时候，还是十分的迷茫。Rzavi的书总在给人传达一种直觉似的方法，让人学会用直觉看电路的公式。所以很多想法横空出世，往往给人醍醐灌顶的感觉。但是之后呢？所以很多人读Razavi的书，看了很久，还是有些一头雾水的感觉。呵呵，总之当初的我就是这样。其实认真想想这事情也是很正常的。因为Rzavi是什么人啊？IEEE的Fellow！人家是站在什么高度呢？所以有些东西在他看来是commonsense的就够我们琢磨一天的了，懂了还算不多呢。他三言两语就解释了，我们读了看似明白实际上还是不知道发生了什么。而Gray的书，提供了基础的电路理论，那可是初学者必备的精华啊。我开始读这本书就是在学习feedback学不明白的时候开始四处找资料的时候在读书馆遇上的。虽然稍有枯燥，但是我耐着性子，把反馈的那部分的公式按照书中的顺序推倒了一遍。终于感觉有些入门，反复读几遍，终于有些打通奇经八脉的感觉,于是就算结识了这本书。后来在深入学习的时候发现，razavi的书中看似很玄的想法实际就是来自于对这些经典的基础理论的深入的理解。所以我在读Rzavi书的时候经常有对他崇拜的五体投地的感觉，因为它很玄嘛。总的来说，两本书都是不可多得经典。个人认为，初学者不应该太性急，先耐着性子学习PAULGRAY的教材，之后在学习另一本书的时候，定会别有体会。另外，学习的过程中也不可以太局限了，有好多的资料可以参考。论坛上流传的这些都是好东西，希望大家把握好机会，刻苦学习，我们国家IC设计技术的振兴的希望就在年轻的一代。模拟电路设计至少有三本书是经典的，一本是楼主推荐的这本Allen的，还有就是Razavi的那本，当然我还是认为堪称圣经之做的是Gray的那本，现在是第四版，这本最厚当枕头都高了～。个人建议：Razavi这本书入门最好，当然至少要有微电子器件、工艺方面的基础。Allen那本书着重于放大器的设计，现在是第二版，公式推导较少，所以刚开始看的时候有些打头，所以要沉住气哈～。把这两本翻来覆去看几遍就差不多入门了，当然要结合你自己的项目不断的想问题。最后给大家推荐一个网址：/courses/schedule.html这是Berkeley大学网上的教学录像，可以在线播放，建议先看EE140，再看EE240（研究生课程！）我还有个ftp，(我这两天正在出差，所以机器可能看的时间不多)：ftp：//0user/key:metech/metech对了，还有清华的一个ftp大家也可以去逛逛：ftp：//95用户密码和我的ftp一样！刚上这个论坛，感觉不错，我搞模拟电路还没有两年，希望和大家教个朋友，共同分享学习～《DesignofAnalogCMOSIntergrateCircuits》--BehzadRazavi《CMOSAnalogCircuitDesign》--PhillipE.Allen至于Gray就不知道是那本书了，没有看过个人感觉AnalogIC的话要看是做那些方面的了，如果是模拟的电路设计，以上几本书还是不错的，但是如果是要做AnalogICLayout，就要看其他的书了，推荐几本个人感觉也非常的不错的书：《ICLayoutBasics》，《ICMaskDesign》，《TheArtofAnalogLayout》。我想说的是三本经典教材，没有看完，应该说根本不能入门，现在我想谈谈对三本教材的学习经验。论坛上有很多大虾的心得。我还想谈谈！我是从Allen的开始，可以说Allen的书是模拟CMOSIC设计的最基本的书，它完全是从集成电路的角度，而且和工艺结合的很紧，好像和分立的电路完全分开，我觉得艾伦的书最经典的分析在于大信号的分析，让你了解集成电路的设计要考虑的问题，而不是对实际电路的具体分析，此书更好的是书中的电路直接来自工程实践的，从设计的角度谈的很多，很好。特别是5，6，7。但是如果基础不够，那刚开始时有难度！那就再看GRAY的，此书是三本中，最基本的，是从分立到集成的桥梁，看Allen的如果某些地方有难度，特别是极零点，小信号的分析（刚从分立的模拟电路设计转入集成电路设计的朋友，喜欢从小信号来分析电路参数的），强烈推荐GRAY(理论大师，讲解的特别清晰，详细)。以上两本书看完了后，你可能跃跃欲试，想设计个电路看看，然后电路结构想改进，电路的拓扑结构越来越难，小信号的分析有难度的，大信号也不能一目了然了，遇到了瓶颈了，怎么办？看拉扎维的！！！（有网友说拉是用艺术的眼光来设计电路的）此书从大局的角度来分析电路的。三本书后，基本上你算入门了，可以跟大牛做项目了，然后多看IEEE的资料，（基准源，运放，比较器）是要继续训练的，（有位大侠谈过了，看帖子，模拟电路的四重境界）。然后再从CMOS到BICMOS等等！！我再推荐两本好书（专业性更强）IntroductiontoCMOSop-ampsandcomparators；Designofanalogychip三、具体的书目1、CMOSanalogcircuitdesignbyP.E.ALLEN评定：理论性90实用性70编写100精彩内容：运放的设计流程、比较器、开关电容这本书在国内非常流行，中文版也翻译的很好，是很多人的入门教材。建议大家读影印版，因为IC领域的绝大部分文献是以英文写成的。如果你只能读中文版，你的学习资料将非常有限。笔者对这本书的评价并不高，认为该书理论有余，实用性不足，在内容的安排上也有不妥的地方，比如没有安排专门的章节讲述反馈，在小信号的计算方面也没有巧方法。本书最精彩的部分应该就是运放的设计流程了。这是领域里非常重要的问题，像Allen教授这样将设计流程一步一步表述出来在其他书里是没有的。这正体现了Allen教授的治学风格：苛求理论的完整性系统性。但是，作为一项工程技术，关键的是要解决问题，是能够拿出一套实用的经济的保险的方案。所以，读者会发现，看完最后一章关于ADC/DAC的内容，似乎是面面俱到，几种结构的ADC都提到了，但是当读者想要根据需求选择并设计一种ADC/DAC时，却无从下手。书中关于比较器的内容也很精彩，也体现了Allen教授求全的风格。不过，正好其它教科书里对比较器的系统讲述较少，该书正好弥补了这一缺陷。Allen教授是开关电容电路和滤波器电路的专家。书中的相关章节很适合作为开关电容电路的入门教材。该书的排版、图表等书籍编写方面的工作也做的很好。像Allen这样的理论派教授不管在那所大学里，大概都会很快的获得晋升吧。另外，Allen教授的学生RinconMoca教授写的关于LDO的书非常详尽，值得一读。2、CMOSCircuitDesignLayoutandSimulationCMOSMixed-SignalCircuitDesignbyR.J.Baker评定：理论性80实用性100编写80精彩内容：数据转换器的建模和测量、hspice网表这本书的风格和Allen的书刚好相反：理论的系统性不强，但是极为实用，甚至给出大量的电路仿真网表和hspice仿真图线。这本书的中文版翻译的也很好。最近出了第二版，翻译人员换了，不知道翻译的水平如何。不过，第二版好贵啊。Baker教授在工业界的实战经验丰富，曾经参加过多年的军方项目的研发，接收器，锁相环，数据转换器，DRAM等曾设计过。所以，书中的内容几乎包含了数字、模拟的所有重要电路，Baker教授算得上是百科全书式的设计师了。大概是因为参与的项目多，如果像Allen教授那样系统的总结每一种电路太耗费精力，他的书并不苛求面面俱到，但是力求让读者看完就能自己设计出来。书中给出的大量hspice网表和图线对读者来说非常实用。Baker是混合信号电路的专家，他的书关于数据转换器的内容最为精彩，除了独此一家的转换器模型和测量，还给出了转换器中积分器的时序响应，让读者在频域和时域都能有一个清晰的认识。这本书是模拟IC领域唯一获得IEEE出版奖的设计，也是IEEE对该书实用风格的肯定。该书的不足在于书的理论框架不清晰，读者需要自己多做一些归纳总结的工作。另外，书中的电路、图表实在是不太美观。3、AnalysisanddesignofofanalogintegratedcircuitsbyP.R.Gray评定：理论性100实用性80编写90精彩内容：器件模型和工艺、基准源的公式推导、反馈系统的稳定性、双差分运放Gray教授入行早、道行深，凡是书中提到的电路，一定是极尽能事讲述全面透彻。所以，该书的文字特别多，再加上书中还花了大量的篇幅讲述bipolar管的电路，读这本书很需要耐心。不过，有同事说，把每个理论都由浅入深的讲述了一遍，很适合入门。看来还是仁者见仁啊。该书的中文版非常烂，劝大家别买，省点银子。同时，也奉劝各位在大学的老师们，要翻译就认认真真的，别糟蹋了好书。你们的大名还写在书上呢，给自己留点颜面行不行啊？！从第一章器件的模型开始，Gray教授就给出了大量的公式和推导，让人喘不过气来，甚至让人恐惧模拟IC。其实呢，作为工程师，理解公式的结论比公式的推导更重要，所以，读者沉溺于公式推导的迷海中，千万别忘了这个公式是需要说明什么问题的。器件模型和工艺、基准源的公式推导和反馈系统的稳定性，这三部分内容都需要大量的公式。用Gray教授的书来学习这些内容，很对口。关于双差分运放的共模稳定性，书中给出了不少公式，这是书中独此一家的内容，值得好好研读。EETOP上有斯坦福电子系的模拟IC的PPT，用的是这本书。那份PPT可以看成是书中的重点内容，给读者减减负。发现一个有趣的问题：以上列举的三位模拟ic大师恰巧都不是名校毕业，还有发明Wildar电流镜、基准源、CMOS运放的祖师爷级人物RobertJ.Widlar也不是名校生。看来要成为优秀的工程师钻研和坚持比名校背景重要的多。4、AnalogIntegratedCircuitDesignbyD.A.JohnsandK.Martin评定：理论性90实用性90编写90精彩内容：运放的线性建立时间、开关电容、比较器这是笔者认为综合评定最好的一本教科书。可惜啊，中文版又很烂，同志们，不会翻译就别勉强~该书中和了前面几本书的优点：理论完整，却不过多纠缠于公式推导，甚至有时不加推导的直接给出公式；实用性很强，有的公司直接使用书上的电路。总体感觉，尽管讲述了信号与系统、开关电容、转换器、锁相环等等复杂的内容，书的文字却远不Gray教授的书多，但是却又恰好讲在了关键点上。现在经常使用的对寄生电容不敏感的积分器就是Martin教授的原创，可见他对积分器的理解之深，相关内容非常精彩。5、DesignofAnalogCMOSIntegratedCircuitsbyB.Razavi评定：理论性90实用性80编写90精彩内容：小信号的计算、开关电容、失配这是另一本在国内很流行的教科书，因为中文版翻译的也很好。该书最大的特色在于书中计算复杂的小信号模型使用了不少巧妙、近似的方法，经常让人有拍案叫绝的冲动。正如书中第一章所说，“Asanalogdesigners,wemustwearourengineer'shatforaquickandintuitiveunderstandingofalargecircuit,ourmathematician'shatforquantifyingsubtle,yetimportanteffectsinacircuit,andourartist'shatforinventingnewcircuittopologies.”这大概是因为Razavi教授的老本行是射频电路，所以特别注重小信号的计算和寄生电容的影响。如果读者把书中的小信号模型都计算，会感受到模拟IC的乐趣所在。不过笔者提醒一句，小信号计算很重要，但是如果你研究的不是射频电路，也许应该多花点心思在器件、反馈、噪声、信号与系统等方面。一直很纳闷，Razavi教授是伊朗人，现在美伊关系这么僵，他还能安心为老美做研究？还听说他曾三次尝试创业，但是都以失败告终，看来电路高手不一定是创富高手啊。6、ANALOGDESIGNESSENTIALSbyWillyM.C.Sansen评定：理论性90实用性80编写100精彩内容：运放的系统化设计、失配、失真Sansen教授是欧洲第一的模拟IC设计大师，水平自然不在话下。他编的书也很有特色，是PPT的形式。有不少人还误以为这不是原版呢。这正体现了老Sansen教授教书育人的理念啊。该书的中文版刚出版不久，浏览了一下，翻译的还不错，是翻译Allen那本书的王志功老师负责的。就是太贵了，98块！如果说Baker是IC的百科全书式人物，Sansen就是模拟IC的百科全书式人物。他的书既体现了扎实的模拟IC基本功，又考虑了读者的学习接受过程。他甚至可以把多级运放、轨到轨运放、offset和CMRR、电路中的耦合效应等等有些“偏”的内容作为独立的章节，却又讲述的系统而完整。但是他表现出来是和Gray教授是截然不同的风格：Gray表现的是深厚的内功，Sansen表现的是轻巧的招式--Sansen书中的公式全都很简洁，推导也是点到即止。这本书还有一个特点：参考文献很丰富。Sansen教授习惯在讲述完基础知识后，列举当前相关的先进技术。这对拓宽视野很有好处。笔者认为这本书不适合作为入门书籍，因为Sansen教授本人是透过现象看本质，能用简单的公式说明问题，入门的工程师们还是经历一下推导公式，特别是小信号模型的痛苦过程吧。据说胡锦涛主席还去Sansen主持的欧洲联合微电子中心--是叫这名字吧，参观过呢。把这些经典书籍做个比较，其目的绝不是建议大家全都读一遍，而是找到最适合自己的一本或两本书，其余的作为以后查阅的资料就行了。其实，以上任何一本书，只要读通了，都可以学到扎实的模拟IC基础知识，泛泛而读的效果远远比不上精度。模拟IC这东西，只有做到精深的地步才能体会到它的艺术性。四、VHDL/VerilogIC设计前端几本经典书籍IC设计前端几本经典书籍经典书籍收藏：No.1WritingTestbenches,FunctionalVerificationofHDLModelsbyJanickBergeron本书主要以HDL（Verilog/VHDL）为例，详细讲述了在ICDESIGNFLOW中Verification以及Test的设计思想、方法和技巧，涵概了测试的各个方面，是目前进行IC设计的同仁们最为推荐的一本宝典！！作者的个人网页有详细的介绍：No.2PrinciplesofVerifiableRTLDesign,2ndEd.byLionelBenin