课程介绍-清华大学模拟集成电路分析与设计
《模拟电路》课程教学大纲
《模拟电路》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称: 模拟电路；所属专业: 微电子科学与工程专业；课程性质: 专业基础课；学分: 4学分。
（二）课程简介、目标与任务；《模拟电路》是微电子专业本科生在电子技术方面入门性质的基础课, 具有自身的体系和很强的实践性。
本课程通过对常用半导体器件、模拟电路的学习, 使学生获得模拟电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能, 为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。
（三）先修课程要求, 与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程应开设在高等数学、电路分析（未开设）课程之后, 是微电子专业本科生系统学习电子技术知识的基础课程之一。
也是后续数字电路、模拟电路实验、集成电路分析与设计等课程的先修课程。
（四）教材: 《模拟电子技术基础》童诗白华成英主编（第四版）高等教育出版社参考书目: 《模拟电子技术基础简明教程》清华大学电子学教研室编高等教育出版社《电于技术基础》(模拟部分) 康华光主编高等教育出版社《电子线路线性部分》谢嘉奎主编高等教育出版社二、课程内容与安排第一章常用半导体元器件（要求列出章节名）第一节半导体基础知识第二节半导体二极管第三节双极型晶体管第四节场效应管第五节晶闸管（一）教学方法与学时分配课堂教学, 8学时（二）内容及基本要求主要内容: 半导体基础知识；二极管的结构、伏安特性及主要参数；双极型晶体管的结构、伏安特性及主要参数；场效应管的结构、伏安特性及主要参数；晶闸管的结构、伏安特性及主要参数。
【重点掌握】: PN结特性及PN结方程；二极管、晶体管、场效应管、晶闸管的伏安特性。
【了解】: 二极管、晶体管、场效应管、晶闸管的结构及主要参数。
【难点】: 二极管、晶体管、场效应管、晶闸管的伏安特性。
第二章基本放大电路第一节放大电路的组成及工作原理第二节放大电路的分析方法第三节放大电路静态工作点的稳定第四节共集电极放大电路和共基极放大电路第五节场效应管放大电路（一）教学方法与学时分配课堂教学, 12学时（二）内容及基本要求主要内容: 放大的概念；放大电路的组成及工作原理；放大电路的性能指标；放大电路的分析方法：直流通路与甲流通路, 图解法, 微变等效电路法；放大电路静态工作点的稳定；晶体管共集电极放大电路和共基极放大电路；场效应管放大电路。
两级OTA的分析方法2_清华大学模拟集成电路分析与设计
p1
p2
z
p2
z
将补偿后极点和零点的表达式代入，可以得到一个关于 CC 的方程：
90° − PM ≈ tan−1( ωc ) + tan−1( Gm1 )
p2
Gm2
由这个方程可以求解出特定相位裕度所要求的补偿电容 CC 的大小。
消除零点影响的措施：（1）与补偿电容 CC 串联一个电阻来消除零点或者使得零点移到左半平面，与补偿后的第一 非主极点相销；（2）使用源极跟随器来切断前馈通路，消除零点；（3）使用共栅晶体管来切断前馈通路；（4）利用 Cascode 器件减小前馈通路的馈通量
其中，
Cf Gm1 = gm1,2 , Ro1 = ro3,4 || ro1,2 , Gm2 = gm3,4 , Ro2 = ro5,6 || ro7,8
Cx = Cgg1,2 , C1 = Cgg 5,6 + C junction1−4 , CL' = CL + C junction5−8
2.2.1 环路增益
由于反馈的存在，噪声分析很复杂，可参看网络学堂上附加的材料。
Cs vid+
Cs
Cf Cc
+− + + −
−+
v−o1
−+
Cc Cf
+ vo2
−
CL CL
M10
M3
M4
M5
M6
M1 M2
差模半电路为：
M9
M0
M7
M8
vid 2
Cs
Cc Cf
vod 2
CL
将每一级均转化为带有内阻的受控电流源结构：
vi
vo
Gmvi Ro
模拟集成电路设计实习培训内容介绍
模拟集成电路设计实习培训内容介绍培训目的经过本培训，学员将会学到在模拟集成电路设计过程中的绝大部分环节。
1.学会使用数模混合集成电路设计EDA工具进行简单的模拟集成电路设计的流程，包括Cadence的Virtuoso原理图输入、版图设计，Cadence的Spectre电路仿真，及Mentor Graphics 的Calibre版图规则检查（DRC）、电路图版图一致性检查（LVS）。
2.学会使用三大常用的仿真方式（DC，AC，以及Transient）来对电路进行性能的验证与设计参数的调整培训内容本培训首先设计一个运算放大器，在该放大器中采用了一个理想的电流源做偏置。
接着设计一个带隙基准源（Bandgap reference）来提供这个运算放大器中用到的电流源，然后对整个电路进行仿真验证。
整个电路Lab_top电原理图以及仿真激励如下图所示。
最后，参加培训的学员要求对所设计的Bandgap reference进行版图设计以及DRC、LVS检查，时间充裕的学员进一步设计运算放大器的版图及对其进行DRC/LVS的检查。
图1-0 Lab_top 原理图上图中的运算放大器（opam）电路如下图所示，值得注意的是，该运算放大器需要一个current sink做偏置，该current sink由上图中的NM1来提供。
其中的bandgap电路如下图。
Schematic 到layout的Quick start一、Schematic (opam)1. 运行虚拟机vmware；2. 在虚拟机界面中打开并运行CentOS.vmx；3. 用户登陆，登录名：eda，登录密码：123456；4. 界面按鼠标右键->选Open Terminal进入eda根目录下的命令行界面；5. 输入csh并回车；6. 输入icfb&命令后台运行Cadence的工具进入icfb界面。
图1-1 icfb的主界面在icfb中，任何一个电路，不论是已经存在的可以引用的库，还是用户新建立的一个电路，都是一个library. 一个library一般有若干个Cell(单元电路)，每个cell由多个CellView组成，CellView可以是schematic(电路原理)和layout（版图）或symbol（符号），或者其他Cadence工具所调用的hspiceS等。
《模拟集成电路》课件
，以便对设计的电路进行全面的测试和评估。
PART 05
模拟集成电路的制造工艺
REPORTING
半导体材料
硅材料
硅是最常用的半导体材料，具有 稳定的物理和化学性质，成熟的 制造工艺以及低成本等优点。
化合物半导体
如砷化镓、磷化铟等化合物半导 体材料，具有高电子迁移率、宽 禁带等特点，常用于高速、高频 和高温电子器件。
《模拟集成电路》课 件
REPORTING
• 模拟集成电路概述 • 模拟集成电路的基本元件 • 模拟集成电路的分析方法 • 模拟集成电路的设计流程 • 模拟集成电路的制造工艺 • 模拟集成电路的优化与改进
目录
PART 01
模拟集成电路概述
REPORTING
定义与特点
定义
模拟集成电路是指由电阻、电容、电 感、晶体管等电子元件按一定电路拓 扑连接在一起，实现模拟信号处理功 能的集成电路。
围和失真。
信号分析方法
01
02
03
04
频域分析
将时域信号转换为频域信号， 分析信号的频率成分和频谱特
性。
时域分析
研究信号的幅度、相位、频率 和时间变化特性，分析信号的
波形和特征参数。
调制解调分析
研究信号的调制与解调过程， 分析信号的调制特性、解调失
真等。
非线性分析
研究电路的非线性效应，分析 信号的非线性失真和互调失真
音频领域
模拟集成电路在音频领域中主要用于 音频信号的放大、滤波、音效处理等 功能，如音响设备、耳机等产品中的 模拟集成电路。
模拟集成电路的发展趋势
集成度不断提高
随着半导体工艺的不断发展，模 拟集成电路的集成度不断提高， 能够实现更加复杂的模拟信号处
《模拟集成电路设计》教学大纲
《模拟集成电路设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits3、学时/学分：56学时/3.5学分4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺5、开课单位：微电子学院6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋7、课程类别：专业核心课程8、课程简介（中/英文）：本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
9、教材及教学参考书：教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著教学参考书：1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.2）《CMOS模拟集成电路设计》二、课程教学目标本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。
主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。
现代模拟集成电路设计
《现代模拟集成电路设计》是2024年清华大学出版社出版的图书，作者是孙楠、刘佳欣、揭路。
本书围绕先进工艺节点,基于跨导效率的设计方法介绍现代模拟集成电路的分析与设计方法。
全书大体上分为三部分: 第一部分(第1~7章)对模拟集成电路中的基本元件晶体管,以及基本的分析与设计方法进行介绍,包括晶体管的长沟道模型与小信号模型、晶体管的基本电路结构、晶体管的性能指标、基于跨导效率的模拟电路设计方法、模拟电路的带宽分析方法、模拟电路中的噪声等。
第二部分(第8~10章)介绍模拟电路设计中常见的一些问题与设计技巧,如器件偏差、差分结构、负反馈技术等,并引入模拟电路中最常见的电路结构,即运算放大器与开关电容电路。
第三部分(第11~14章)详细介绍了运算放大器的分析与设计方法,并提供完整的运算放大器设计实例作为参考。
此外,第15章和第16章还介绍了基准源电路以及集成电路的工艺演进。
analysis and design of analog integrated中文版
analysis and design of analog integrated中文版分析和设计模拟集成电路是电子工程领域中的重要课题。
模拟集成电路是指电子设备中用于处理连续信号的电路，它在许多应用中起着至关重要的作用，包括音频信号处理、通信系统以及传感器接口等等。
本文将从分析和设计的角度，详细介绍模拟集成电路的原理、方法和流程。
希望能够帮助读者对模拟集成电路的工作原理和设计步骤有更深入的理解。
第一部分：模拟集成电路的基本原理首先，我们需要了解模拟集成电路的基本原理。
模拟集成电路是使用电荷、电流或电压来表示和处理连续信号的电路。
在模拟集成电路中，我们通常使用模拟电子元件（比如电容、电感和电阻）和可控元件（如晶体管和运算放大器）来实现信号放大、滤波、混频等功能。
通过这些基本的电子元件和电路，我们可以将物理世界中的连续信号转换为可处理的电压、电流或电荷形式，从而实现我们所需的功能。
第二部分：模拟集成电路的设计方法设计模拟集成电路需要详细的方法和流程。
首先，我们需要明确设计的目标和要求。
例如，我们需要设计一个低噪声放大器或一个高精度滤波器。
然后，我们需要根据目标和要求选择适当的电路拓扑结构。
常见的电路拓扑结构包括共射极放大器、共基极放大器、共集极放大器等等。
我们可以根据具体应用的要求选择不同的电路拓扑结构。
在选择了电路拓扑结构之后，接下来是选择合适的电子元件。
电子元件的选择需要考虑导通电阻、电流增益和频率响应等参数。
常见的电子元件包括电容、电感、晶体管和操作放大器等。
在选择电子元件时，需要平衡性能和成本，同时保证设计的可行性。
在选择了电路拓扑结构和电子元件之后，我们需要进行电路的分析和仿真。
使用电路分析软件，我们可以对电路进行直流和交流的分析，以验证电路的性能。
通过仿真，我们可以获得电路的频率响应、增益和相位等信息。
通过仿真结果，我们可以对电路进行优化。
根据优化的结果，我们可能需要调整电路的拓扑结构、电子元件的参数或者引入补偿电路。
模拟集成电路设计 相关课程
模拟集成电路设计相关课程模拟集成电路设计是电子工程领域中一门重要的课程，涉及到模拟电子电路的设计、分析和优化。
本文将从课程的基本概念、设计流程、常用工具和技术以及实际应用等方面，对模拟集成电路设计进行介绍。
一、基本概念模拟集成电路是指由多个电子元件（如晶体管、电容、电阻等）组成的集成电路，它能够对连续变化的信号进行处理和放大。
模拟集成电路设计是指根据特定的功能需求，设计出能够满足这些需求的集成电路。
二、设计流程模拟集成电路设计的一般流程包括需求分析、电路拓扑设计、参数选择、电路仿真、电路布局和版图设计等步骤。
1. 需求分析：确定电路的功能需求，并对输入输出信号的特性进行分析和量化。
2. 电路拓扑设计：根据需求分析的结果，选择合适的电路拓扑结构，确定电路中各个元件的连接方式。
3. 参数选择：根据电路的性能指标要求，选择合适的元件参数，如晶体管的工作点、电容的容值等。
4. 电路仿真：使用专业的电路仿真工具对设计的电路进行仿真，验证电路的性能指标是否满足要求。
5. 电路布局：将电路中的元件进行布局，考虑元件之间的连接方式、电源线的走向等因素。
6. 版图设计：根据电路布局的结果，进行版图设计，确定元件的具体位置和尺寸，并进行连线。
三、常用工具和技术在模拟集成电路设计中，常用的工具和技术包括电路仿真软件、版图设计软件、器件参数测量仪器等。
1. 电路仿真软件：如Cadence、SPICE等，可以对设计的电路进行仿真，分析电路的性能指标。
2. 版图设计软件：如Cadence Virtuoso、Mentor Graphics等，用于进行电路的版图设计和布局。
3. 器件参数测量仪器：如示波器、频谱仪等，用于对电路中的元件进行性能测试和分析。
四、实际应用模拟集成电路设计在各个领域中都有广泛的应用，例如通信、医疗、汽车等。
1. 通信：模拟集成电路在通信系统中起着重要的作用，例如射频收发器、功率放大器等。
2. 医疗：模拟集成电路在医疗设备中的应用非常广泛，如心电图机、血压计等。
模拟电子基础-清华大学-全套完整版
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器
• 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床
• 交通：飞机、火车、轮船、汽车
• 军事：雷达、电子导航
• 航空航天：卫星定位、监测
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照
版
华成英
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
模拟电子基础-清华大学-全套完整 版
华成英
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
模拟电子基础-清华大学-全套完整 版
华成英
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）
他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
清华大学微电子与纳电子学本科课程介绍
微电子与纳电子学系00260011 晶体管的发明和信息时代的诞生1学分16学时The Invention of Transistors and the Birth of Information Age晶体管的发明，是二十世纪最重要的科技进步。
晶体管及以晶体管核心的集成电路是现代信息社会的基础，对社会的进步起着无以伦比的作用。
晶体管的发明，源于19世纪末20世纪初物理学、电子学以及相关技术科学的迅速成熟。
晶体管的发明造就了一大批物理学家、工程师。
晶体管的发明，也随之产生了许多著名的研究机构与重要的公司，如贝尔实验室、仙童公司、Intel等都与晶体管的发明密切相关。
“以铜为鉴，可正衣冠；以古为鉴，可知兴替；以人为鉴，可明得失”。
晶体管发明作为现代科技史上的重大事件发生过鲜为人知的重要经验和教训，涉及科研管理、人才和科学方法等诸多方面，可以从成功和失败两个方面为后人提供十分重要的借鉴与启示。
本课程试图从晶体管的发明到信息社会的诞生，探讨技术革命和创新的方向，为大学低年级学生将来从事科学研究建立正确的思想观。
所讨论的课题包括，科学预见和准确选题的重要性、科学研究的方法、放手研究的政策、知人善任和合理配备专业人才等。
00260051 固体量子计算器件简介1学分16学时Introduction to Solid-State Quantum Computing Devices作为量子力学和信息学的交叉，量子信息学是最近二十多年迅速发展起来的新兴学科，量子信息处理技术能够完成许多经典信息技术无法实现的任务。
比如，一旦基于量子信息学的量子计算机得以实现，其在几分钟内就可解决数字计算机几千年才能解决的问题，那么用它就可及时地破解基于某些数学问题复杂性假定之上的传统保密通信的密钥，从而对建立于经典保密系统行业的信息安全构成根本性的威胁。
这种新兴技术的实现可以直接地应用于国防，政治，经济和日常生活。
本课程在此大的学术背景下展开，主要介绍最有希望成为量子比特的固体量子相干器件的基本原理和目前的研究状况，以及如何用这些器件实现量子计算。
集成电路课程设计(范例)
集成电路课程设计1. 目的与任务本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用相关软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计→电路设计及模拟→版图设计→版图验证等正向设计方法。
2. 设计题目与要求2.1设计题目及其性能指标要求器件名称：含两个2-4译码器的74HC139芯片 要求电路性能指标：（1） 可驱动10个LSTTL 电路（相当于15pF 电容负载）； （2） 输出高电平时，|I OH |≤20μA ，V OH ，min =4.4V ； （3） 输出底电平时，|I OL |≤4mA ，V OL ，man =0.4V ； （4） 输出级充放电时间t r =t f ，t pd ＜25ns ；（5） 工作电源5V ，常温工作，工作频率f work =30MHz ，总功耗P max ＝150mW 。
2.2设计要求1. 独立完成设计74HC139芯片的全过程；2. 设计时使用的工艺及设计规则： MOSIS:mhp_n12；3. 根据所用的工艺，选取合理的模型库；4. 选用以lambda(λ)为单位的设计规则；5. 全手工、层次化设计版图；6. 达到指导书提出的设计指标要求。
3. 设计方法与计算 3.1 74HC139芯片简介74HC139是包含两个2线-4线译码器的高速CMOS 数字电路集成芯片，能与TTL 集成电路芯片兼容，它的管脚图如图1所示，其逻辑真值表如表1所示：图1 74HC139芯片管脚图 表1 74HC139真值表片选 输入数据输出 C s A 1 A 0 Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1××1111从图1可以看出74HC139芯片是由两片独立的2—4译码器组成的，因此设计时只需分析其中一个2—4译码器即可，从真值表我们可以得出Cs 为片选端，当其为0时，芯片正常工作，当其为1时，芯片封锁。
北大微电子
清华大学微电子所研究生课程一、简介我所研究生一级学科名称为电子科学与技术，二级学科名称为微电子学与固体电子学。
研究方向有以下四个方面：微/纳电子器件及微系统；系统的芯片集成；微/纳米工艺学；微/纳器件和系统的CAD方法。
我所现有博士生导师13名；研究生课程共设置19门；目前在校学生数：博士生77人；硕士生:235人（包括工程硕士125人）。
2005年度录取人数：博士生14人；硕士生102人。
2005年度毕业人数：博士生8人；硕士生33人。
二、博士生导师情况介绍姓名职称研究方向李志坚院士教授半导体新器件、器件物理和器件模型、微电子机械系统陈弘毅教授超大规模集成电路设计技术(多媒体数字信号处理、算法的VLSI实现和系统的芯片集成技术)周润德教授超大规模集成电路设计技术(微处理器与嵌埋式系统设计，加密算法，低压,低功耗电路设计)许军教授SiGe/Si微波功率HBT器件与集成电路以及超高速应变硅MOS器件刘理天教授半导体新器件、器件物理和器件模型、微电子机械系统魏少军教授超大规模集成电路设计技术(多媒体数字信号处理、算法的VLSI实现和系统的芯片集成技术)陈炜教授纳米加工、纳米电子器件、超导量子器件和量子计算实现孙义和教授超大规模集成电路设计技术（多媒体DSP技术、VLSI测试方法和可测性设计、网络安全）陈培毅教授半导体新器件、器件物理和器件模型、新型半导体材料余志平教授半导体器件和电路计算机模拟(包括亚100nm硅CMOS器件模型；纳电子器件量子输运模型；基于版图和衬底耦合的RF(射频)电路分析，验证软件和电路单元自动生成。
王志华教授模拟与数模混合集成电路设计，生物与医疗微系统芯片设计，射频电子标签电路技术，集成电路设计方法学任天令教授新型微电子器件、微电子机械系统(MEMS)、新型半导体存储器、纳电子与自旋电子学王燕教授纳电子器件的量子输运模型，化合物半导体器件和电路计算机模拟三、课程设置本年度共开设研究生课程23门，新开课4门。
模拟电路课程设计
模拟电路课程设计篇一：模拟电路课程设计模拟电子技术课程设计任务书一、课程设计的任务通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。
二、课程设计的基本要求1、掌握电子电路分析和设计的基本方法。
包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。
2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。
包括：学会自己分析解决问题的方；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。
3、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。
4、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。
5、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。
三、课程设计任务课题4 逻辑信号电平测试器的设计（一）设计目的1、学习逻辑信号电平测试器的设计方法；2、掌握其各单元电路的设计与测试方法；3、进一步熟悉电子线路系统的装调技术。
（二）设计要求和技术指标在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表和示波器对电路中的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。
使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。
本课题所设计的仪器采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无须分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。
清华大学微电子本科生培养课程设置
一、简介微纳电子系本科生一级学科名称为电子科学与技术,二级学科名称为微电子学。
二、课程设置课程编号:30260093 课程名称:固体物理学课程属性:专业核心课开课学期:09秋任课教师:王燕内容简介:固体物理学是固体材料和固体器件的基础。
该课程主要研究晶体的结构及对称性,晶体中缺陷的形成及特征,晶格动力学,能带理论的基础知识以及晶体中的载流子输运现象等。
是微纳电子专业的核心课。
课程编号:40260103 课程名称:数字集成电路分析与设计课程属性:专业核心课开课学期:09秋任课教师:吴行军内容简介:本课程从半导体器件的模型开始, 然后逐渐向上进行, 涉及到反相器, 复杂逻辑门 (NAND , NOR , XOR , 功能模块(加法器,乘法器,移位器,寄存器和系统模块(数据通路,控制器,存储器的各个抽象层次。
对于这些层次中的每一层,都确定了其最主要的设计参数,建立简化模型并除去了不重要的细节。
课程编号:40260173 课程名称:数字集成电路分析与设计(英课程属性:专业核心课开课学期:09秋任课教师:刘雷波内容简介:数字集成电路的分析与设计,包括:CMOS 反相器、组合和时序逻辑电路分析与设计、算术运算逻辑功能部件、半导体存储器的结构与实现、互连线模型与寄生效应的分析。
并介绍常用数字集成电路的设计方法和流程。
课程编号:30260072 课程名称:微电子工艺技术课程属性:专业核心课开课学期:09秋任课教师:岳瑞峰内容简介:本课程授课目的是使学生掌握微电子制造的各单项工艺技术, 以及亚微米 CMOS 集成电路的工艺集成技术。
本课程讲授微电子制造工艺各单项工艺的基本原理(包括氧化、扩散、离子注入、薄膜淀积、光刻、刻蚀、金属化工艺等,并介绍常用的工艺检测方法和 MEMS 加工技术、集成电路工艺集成技术和工艺技术的发展趋势等问题。
另通过计算机试验,可学习氧化、扩散、离子注入等工艺设备的简单操作和模拟。
课程编号:40260054 课程名称:半导体物理与器件课程属性:专业核心课开课学期:09春任课教师:许军内容介绍:主要讲授半导体材料的基本物理知识,半导体器件的工作原理以及现代半导体器件的新进展。
模拟集成电路设计与分析
模拟集成电路设计与分析随着科技的不断进步，集成电路在现代电子产品中扮演着至关重要的角色。
特别是模拟集成电路，它们被广泛应用于各种电子设备中，为我们提供了更多功能和便利。
本文将介绍模拟集成电路的设计与分析过程，帮助读者了解这个领域的基本原理和实践技巧。
一、模拟集成电路设计1. 模拟电路特点模拟电路是以连续的信号为基础，通过模拟元器件实现信号的放大、滤波、调节等功能。
与数字电路相比，模拟电路更注重信号的精确度和连续性。
2. 模拟集成电路概述模拟集成电路是将各种模拟元器件（如电阻、电容、二极管、晶体管等）集成在一个芯片上，以实现更高级的功能。
它可以减小电路的体积、降低功耗，并提高信号的稳定性和抗干扰能力。
3. 模拟集成电路设计流程（1）需求分析：了解客户需求，明确电路功能和性能要求。
（2）电路拓扑设计：选择适合的电路结构，分析电路的工作原理，确定核心元器件。
（3）元器件选择：根据电路需求，选择合适的模拟元器件，并进行参数模拟。
（4）版图设计：将电路元器件进行布局，优化版图，确保电路的稳定性和可靠性。
（5）电路仿真与验证：使用电路仿真软件对设计的电路进行验证，发现并解决潜在问题。
（6）样品制作与调试：生产样品芯片，并进行实验验证和调试。
（7）量产与测试：将电路交由工厂进行批量生产，并进行质量测试和性能验证。
二、模拟集成电路分析1. 电路分析方法（1）DC分析：分析电路在直流工作状态下的电压、电流等参数。
（2）AC分析：分析电路在交流工作状态下的频率响应、增益、相位等。
（3）时域分析：分析电路中信号的波形变化和响应时间。
（4）频域分析：分析电路中信号的谱分布和频率特性。
2. 电路性能指标（1）增益：电路输出信号与输入信号之比，用于衡量电路的放大能力。
（2）带宽：电路能够工作的频率范围，通常指的是放大器的3dB带宽。
（3）失真：电路输出信号与输入信号之间的差异，失真越小表示电路工作越稳定。
（4）噪声：电路在工作过程中产生的无用信号，影响信号的清晰度和准确性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
清华大学微电子学研究所Feb. 25, 2008模拟集成电路分析与设计课程概况z微电子学专业核心课程之一z3学分48学时：每周3学时X16周z目标：培养学生具有初步的模拟集成电路分析能力和设计能力，了解模拟集成电路基本模块的分析方法和设计过程z上课时间：每周一上午第二大节（9：50～12：15）z上课地点：六教6A301z习题课：四次习题课习题课z答疑时间：周三下午2：00～3：30z答疑地点：任课教师办公室答疑地点教材与参考书z教材：Behzad Razavi，“Design of Analog CMOSIntegrated Circuits”, 西安电子科技大学出版社英版中版（英文影印版或者中文版），2001年池保勇,“模拟集成电路分析与设计”,（编写中）z参考书：P R Gray“Analysis and Design of AnalogP.R. Gray, Analysis and Design of AnalogIntegrated Circuits”, Fourth Edition，高等教育出版社英文影印版或者中文版，2001年()P.E. Allen, “CMOS Analog Circuit Design”,Second Edition, 电子工业出版社，2002年,课程内容CMOS电路为主，适当介绍Bipolar电路考核z总原则：学到东西、相对公平总原则学到东西相对公平z平时表现（5％）＋作业（10％）＋课程设计（25％）＋期中考试（开卷，25％）＋期末考试（闭卷，35％）试（闭卷z作业：10次作业，每次1分z课程设计：设计思路和结果、口头报告及文档z期中考试：开卷考试(Lecture 1-7)期中考试(Lecture17)z期末考试：闭卷考试(期中考试后的内容)课程设计z课程设计全差分运算放大器的设计（第十四周前递交中期进展报告、第十六周前完成全部电路设计）z三人为一组，根据项目水平以及各人贡献给分人为组，根据项目水平以及各人贡献给分z时间：课后完成，16周习题课上作口头报告（5分钟）,期末考试后提交完整书面设计报告z提供的资源：SUE安装文件和帮助文档（画电路图）、Hspice安装文件、Hspice完整的帮助文档、Hspice的简单帮助文档（中文）、仿真工艺库文件、库文件使用说明、课程设计说明文件Hspice ToolBox明文件、Hspice ToolBox（与Matlab的接口文件）及部分数据后处理源文件模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础模拟信号与数字信号集成电路与分立电路SUN华硕P5K-E/WIFI-AP主板P5K E/WIFI AP集成电路与分立电路模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础模拟电路分析与设计z电路分析：已知电路拓扑结构和元器件尺寸的基础上应用简单、但足器件尺寸的基础上应用简单但足够精确的元器件模型来分析该电路所具有的各种性能z电路设计：根据一组给定的性能指标设计出满足指标要求的路拓标，设计出满足指标要求的电路拓扑结构并确定各种元器件的尺寸z电路分析是电路设计的前提和基础电路分析可以帮助设计者增强电路知识，了解各种拓扑结构的优势和缺点，为设计者选择合适的电路结构提供参考电路分析是进行电路设计的前提，只有对电路进行了全面的分析，设计者才能明确如何在各种设计指标之间进行权衡，明确如何在各种设计指标之间进行权衡从而确定各元器件的尺寸模拟电路的基本分析方法z基尔霍夫电压定理：任何个电路环路上基尔霍夫电压定理：任何一个电路环路上的各元器件电压降之和等于0模拟电路的基本分析方法（续）z基尔霍夫电流定理：在电路中流进某个节点各支路等点的各支路电流之和等于0模拟电路的基本分析方法（续）z欧姆定理：电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值欧姆定理电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值模拟电路的基本分析方法（续）z戴维营诺顿电源等效定理：如果个网络不包含非线性戴维营－诺顿电源等效定理：如果一个网络不包含非线性受控源和非线性元件，则向该网络的输出端口看过去，网络的行为都可以等效为一个电压源和一个阻抗的串联，也可以等效为该阻抗和一个电流源的并联，该阻抗等于向该网络输出端看过去的输出阻抗，电压源等于该端口上的开路电压，而电流源的大小等于该端口的短路电流路电压而电流源的大小等于该端口的短路电流模拟电路的基本分析方法（续）z电路分析基本步骤析本步确定电路的直流工作点确定各元器件的小信号模型及其中的参数值画小信号等效电路（在这一步中，要注意交流与画小信号等效电路（在这步中要注意交流与直流的划分，直流偏置点都是交流地）应用KVL、KCL定理和欧姆定理列电路方程求解方程组得到该电路的分析结果（在这一步中通常要做简化处理）模拟电路的基本分析方法（续）z上述求解过程可能会很复杂，得到的结果可能不能揭示结果能不能揭示电路的本质特征z在课程的学习中，在课程的学习中需要培养对模拟电路的直观分析能力，只有这样，在分析较复杂电路时，才能抓住电路的主要特征，简化分析过程，而且可以更好程而且可以更好的理解电路并用以指导电路的具体设计过程模拟集成电路的设计流程模拟集成电路设计的难点z数字电路：离散信号；模拟电路：连续信号数字电路离散信号模拟电路数字电路速度与功耗；模拟电路速度z数字电路：模拟电路：速度、功耗、增益、精度、线性度、电源电压等z模拟电路对噪声、串绕、其它干扰等更敏感z模拟电路受到元器件二阶效应的影响z EDA工具支持力度不如数字电路z模拟电路的建模与仿真存在困难z现代工艺针对数字电路优化模拟集成电路设计是一门艺术，优秀的模拟电路设计工程师是一个艺术家模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础自然信号处理z声音信号、图像信号、生物信号、地震信号等z特点：动态范围大，带外干扰强数字通信数字信号恢复多级信号处理¾级数与带宽磁盘驱动器头读取制信转化为信号 磁头读取二进制信息，转化为电信号 含有强噪声成分与失真无线收发机z无线接收机微弱信号、强干扰、高频微弱信号强干扰高频z无线发射机输出强信号、高频光纤通信z高速、宽带信号（10－40Gbps）传感器z传感器各种传感器感知外界信号加速度计高速数字设计z微处理器与存储器、高速数字设计时钟分布与重定时互连线延迟、封装寄生、衬底耦合存储器中的灵敏放大器z高速数字设计本质上就是模拟设计分频器/计数器⋅K+=NPS模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础直流信号z直流信号：不随时间变化的信号电路中任何一个节点的信号如果不随时间变化，均可认为是直流信号直流分析就是确定电路中各节点的直流信号大小的过程，该过程通常也被称为确定电路的直流（或静态）工作点交流信号z交流信号：随时间变化的信号电路中任何个节点的信号如果随时间会发生变化，则该电路中任何一个节点的信号如果随时间会发生变化，则该信号中必定包含有交流信号成分交流分析是用不同频率的正弦型信号（平均值为0）激励电路，确定电路中各节点对不同频率激励信号所发生的响应的过程由于任何一个交流信号均可等效为不同幅度、不同频率正弦型信号的加权求和，因此模拟电路中通常说的交流信号指的就是平均值为0的正弦型信号一旦采用交流分析方法确定了电路对不同频率正弦型信号的响应，采用叠加定理就可以确定该电路对不同波形信号的响应电路节点信号分析z电路中任何个节点的信号等于该节点的电路中任何一个节点的信号等于该节点的直流信号与该节点的交流信号之和z先采用直流分析方法确定电路中各节点的直流信号（直流工作点），在这一步中假设所有的交流激励信号源均等于0z再采用交流分析方法来得到电路中各节点的交流信号，在这一步中假设所有的直流将两次分析的结果加激励信号源均等于0，将两次分析的结果加在一起，就是该节点的总信号小信号分析z小信号分析：当各节点的交流信号幅度足够小，对电路直流工作点的扰动影响近似可以忽略时可以采用的一种分析方法z大信号分析：当各节点的交流信号幅度很大，对电路直流工作点的扰动影响不可忽略时要采用的分析方法a是一个只与电路的静态工作点相关的参数，它是电路传输曲线在静态工作点Q处的斜率静斜率知道了电路的静态工作点信息，就可以确定a的大小在静态工作点周围，电路的输出信号与输入信号之间的关系就由a唯一确定，这样给电路分析和设计带来很大方便小信号分析与大信号分析z小信号分析是一种线性化的分析方法它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化，并用来描述电路在静它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化并用来描述电路在静态工作点一定范围内的行为，在这一小段范围内，输出信号与输入信号之间成线性关系该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关。
对电路线性度的要该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关对电路线性度的要求越高，该线性化范围越小超出此范围时，就不能再采用小信号分析方法，电路不再是线性的了，只能采用大信号分析方法进行分析小信号分析一般基于元器件的小信号模型来进行分析，所得到的结果可以用来描述电路在静态工作点一定范围内的线性行为z大信号分析一般基于元器件的大信号I -V 特性进行分析，分析过程很复杂，但却描述了电路在整个空间析分析过程很复杂但却描述了电路在整个空间的行为z大信号与小信号分析是一个整体与部分之间的关系大信号与小信号分析是个整体与部分之间的关系模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础放大器的两端口网络模型2121111vvivyvyi+=+=2221212yy22221221111v v y i v v y i ==1=i放大器的两端口网络模型：低频宏模型单向放大器：输出端口所加信号不会对输入端口的输入阻抗的计算方法般情况下，令输出开路。
若输出接有一般情况下，令输出开路。
若输出接有负载，应将负载考虑在内输出阻抗的计算方法一般情况下，令输入短路。
若输入信号源带有源内阻，应将信号源内阻考虑在内短路跨导和开路电压增益的计算方法z 短路跨导：令输出短路到地在定的信号电压激励下计算流过输出端 在一定的信号电压v in 激励下，计算流过输出端短路线的电流i out短路跨导G m ＝i out /v inz 开路电压增益：若输入信号源带有源内阻，应将信号源内阻考虑在内 电压增益a v ＝－G m ×Z o一般情况下令输出开路若输出接有负载应将负载考般情况下，令输出开路。