北大模拟集成电路原理与设计教学大纲

模拟集成电路原理与设计 PrincipleofAnalogIntegratedCircuitsPrereq:AnIntroductiontoMicroelectronicsandCircuits，SemiconductorDevicePhysics，PrincipleofIntegratedCircuitsProcessCredits:3Mission：Understandfundamentalprincipleofanalogintegratedcircuit,abletoanalysisanddesignanalogcircuits,abletodopracticalapplications.Coversmicroelectronicsandelectronicsengineering.TopicsincludeMOSdevicephysics;single-stageamplifiers;differentialamplifiers;currentmirrors;frequencyresponseofamplifiers;noise;feedback;operationalamplifiers;stabilityandfrequencycompensation.ZhongjianChen一、课程基本情况课程名称模拟集成电路原理与设计PrincipleofAnalogIntegratedCircuits开课时间一年级二年级三年级四年级秋春夏秋春夏秋春夏秋春夏适用院系微电子学系、电子学系、元培学院课程定位专业必修课学分3学分总学时64学时先修课程微电子与电路基础，半导体器件物理，集成电路工艺原理后续课程集成电路设计实习，集成电路计算机辅助设计教学方式课堂授课为主，配合作业、实习和习题课课时分配课堂授课（50学时）＋习题课（12学时）+期中考试（2学时）考核方式期末考试50%＋期中考试20%＋作业和考勤30%主要教材陈贵灿等译，“模拟CMOS集成电路设计”，西安交通大学出版社，2003。参考资料1.Paul R Gray等，“Analysis and Design of Analog Integrated Circuits(Fourth Edition) ”，影印本，高教出版社，2003; 2.Philip E. Allen等，“CMOS Analog Circuits Design（Second Edition）”，电子工业出版社（影印版），2002; 3.陈中建等译，“CMOS电路设计、布局和仿真”，机械工业出版社，2005。其它信息大纲提供者陈中建二、教学目的和基本要求1.了解模拟集成电路的重要作用，掌握CMOS晶体管的结构、原理、模型及工艺；2.掌握CMOS模拟电路基本模块的结构、工作原理；3.掌握CMOS模拟集成电路的基本分析和设计方法；4.掌握CMOS模拟集成电路版图设计技术；5.为学生从事CMOS模拟集成电路及相关领域的设计与研究奠定坚实基础。三、课程大纲和知识点章节顺序章节名称课时建议知识点KeyPoints1绪论、器件物理基础(IntroductionandbasicMOSdevicephysics)4模拟集成电路的重要性，MOSFET结构、工作原理和模型。ImportanceofAnalogIntegratedCircuits,structureandprincipleofMOSFET,modelofMOSFET2单级放大器(single-stageamplifiers)8共源、共栅、共漏、共源共栅放大级的结构、工作原理。StructureandprincipleofCS/CD/CG/Cascodestages3差分放大器(differentialamplifiers)4差分放大器的结构、工作原理，Gilbert单元。StructureandprincipleofdifferentialamplifiersandGilbertcell4电流镜(currentmirrors)4基本和共源共栅电流镜的结构、工作原理，电流镜做负载的差分放大器分析。Structureandprincipleofbasicandcascadecurrentmirrors,analysisofdifferentialamplifierswithcurrentmirrorload5放大器的频率特性(frequencyresponseofamplifiers)8单级和差分放大器的频率特性Frequencyresponseofsingle-stageanddifferentialamplifiers6噪声(noise)6噪声的类型，单级和差分放大器的噪声特性。Typesofnoise,noiseofsingle-stageanddifferentialamplifiers7反馈(feedback)8反馈原理，四种反馈结构，负载的影响。Principleoffeedback,fourfeedbacktopologies,effectofloading8运算放大器(operationalamplifiers)8单级运放，两级运放，增益提升，共模反馈，转换速率，电源抑制，运放的噪声。One-stageOPA,two-stageOPA,gain-boosting,common-modefeedback,slewrate,powersupplyrejection,noiseinOPA9稳定性与频率补偿(stabilityandfrequencycompensation)8多极点系统的稳定性，频率补偿的原理，两级运放的频率补偿，其他补偿技术。Stabilityofmulti-polesystem,principleoffrequencycompensation,frequencycompensationoftwo-stageOPA,othercompensationtechniques10版图设计(layoutdesign)4版图设计规则和模拟电路版图设计技术。Designrulesoflayoutandanaloglayouttechniques.四、课程特色1、授课目标明确，基础性强。本科生通过本课程学习应掌握CMOS模拟运算放大器的分析与设计技术。针对此目标，先后讲授构成CMOS模拟集成电路的基础元器件——MOSFET、基础电路模块（单级和差分放大级、电流镜、运算放大器）、基础分析方法（直流特性、交流特性、频率特性、噪声特性、反馈特性、稳定性）。通过上述内容的学习，可使学生奠定坚实的模拟集成电路设计基础。2、强调所讲授知识的实用性。针对CMOS模拟集成电路在实际设计中应用最广泛这一现实和技术前景，在安排讲授内容时专讲CMOS模拟集成电路的分析与设计知识，不讲双极型集成电路的设计知识。这样做有利于在有限的课时内讲透模拟集成电路的共性分析与设计方法，让学生掌握今后最有可能实际应用的知识。若将来学生需要设计双极或BiCMOS模拟集成电路，则可基于本课程所学到的基础的模拟集成电路分析和设计方法，自学即可解决。3、采用了比较适合的教材。授课小组参阅了国内外本领域的各种教材，经讨论、比较后，决定选用中译本的《模拟CMOS集成电路设计》（BehzadRazavi原著）。该书概念清楚，内容全面，且反映了工艺技术发展对模拟集成电路设计所提出的新要求及相应解决方法，因此，为UCLA、Berkeley等国外名校普遍采用。采用中译版避免了本科生在英文阅读、理解上耗费太多精力，使他们能把学习的重心转移到模拟集成电路分析和设计本身上来。4、强调理论和实践紧密结合。结合所讲授的知识，补充了大量例题，供学生做作业题时参考。每章均安排了必做的作业题和选作的设计实习，督促学生课下进一步理解所授内容，并通过做作业题和设计实习来应用所学知识，从而加深对知识的掌握，唤起学习兴趣。