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第1章 放大器基础1

1.1激励点和传递函数1

1.2频率响应2

1.3稳定性判据4

1.4运算放大器用于负反馈5

1.5相位裕度7

1.6瞬态响应10

1.7反馈放大器12

1.8反馈的作用14

1.9左半平面和右半平面零点16

1.10反馈放大器的稳定性19

第2章 放大器的设计23

2.1晶体管的低频抽象模型23

2.1.1大信号23

2.1.2小信号24

2.1.3跨导gm和输出电阻ro25

2.1.4小信号模型26

2.1.5体效应27

2.2低频激励点电阻27

2.3电阻反射定律29

2.4三种基本放大器组态34

2.5九种组合放大器35

2.5.1共源-共源结构35

2.5.2共源-共栅结构36

2.5.3共源-共漏结构38

2.5.4共栅-共源、共栅-共栅、共栅-共漏结构38

2.5.5共漏-共源结构39

2.5.6共漏-共栅结构39

2.5.7共漏-共漏结构39

2.6差分对40

2.6.1共模抑制40

2.6.2对称的传递函数41

2.7增益自举42

2.7.1零极点对的约束43

2.7.2其他增益自举的概念44

2.8偏置44

2.8.1最大化信号摆幅的套筒结构的偏置45

2.8.2电流源的匹配46

2.9电压源和电流源47

2.9.1以V GS和△VGS为参考的电流源47

2.9.2带隙参考48

参考文献51

第3章 运算放大器53

3.1运算放大器的小信号模型53

3.2运算放大器的频率补偿55

3.2.1并联补偿56

3.2.2极点分裂米勒补偿56

3.3两级米勒补偿运算放大器的相位裕度60

3.4两级运算放大器右半平面零点的消除技术61

3.4.1插入串联电阻62

3.4.2利用源极跟随器形成反馈63

3.4.3利用附加的增益级对Gm自举63

3.5负反馈运算放大器的瞬态响应64

3.5.1压摆率64

3.5.2全功率带宽66

3.6运算放大器设计举例67

3.6.1三级套筒式运算放大器67

3.6.2折叠套筒式运算放大器69

3.6.3增益自举套筒式运算放大器70

3.6.4两级运算放大器70

3.7共模反馈72

3.7.1共模反馈环路的要求73

3.7.2连续时间共模反馈73

3.8失调消除74

3.9运算放大器的输入电容77

3.10运算放大器的失调78

3.11运算放大器的噪声79

3.12运算放大器的共模抑制81

参考文献82

第4章 数据转换器基础83

4.1模拟数字转换器基础83

4.1.1采样的混叠效应83

4.1.2量化噪声84

4.1.3信号噪声比86

4.1.4微分和积分非线性88

4.1.5 DNL相关的低幅度失真89

4.1.6奈奎斯特采样和过采样90

4.2采样保持92

4.2.1电荷注入和时钟馈通93

4.2.2采样开关的非线性94

4.2.3底板采样95

4.2.4时钟自举97

4.2.5时钟馈通效应对失调的影响101

4.2.6 kT/C噪声和时钟抖动101

4.3并行模拟数字转换器104

4.3.1回踢噪声和火花噪声106

4.4比较器107

4.4.1前置放大器107

4.4.2再生式锁存器109

4.4.3比较器的设计111

4.5模拟数字转换器的测试113

4.6平均和插值技术115

4.6.1失调平均116

4.6.2插值117

4.7低电压电路技术120

4.7.1模拟电源电压的下限120

4.7.2开关运算放大器技术121

4.7.3电流模电路技术123

4.8数字模拟转换器基础123

4.8.1数字模拟转换器精度的考虑125

4.8.2压摆率的限制125

4.8.3码字相关的时间常数126

4.8.4毛刺127

4.8.5数字码同步时钟的抖动127

参考文献128

第5章 奈奎斯特数据转换器131

5.1模拟数字转换器的架构131

5.2斜率式模拟数字转换器133

5.3逐次逼近模拟数字转换器135

5.3.1精度考虑137

5.3.2基于R＋C、C＋R、C＋C组合的数字模拟转换器的逐次逼近模拟数字转换器138

5.4子区间和多步式模拟数字转换器140

5.4.1余差信号141

5.4.2多步结构和流水线结构142

5.5流水线模拟数字转换器143

5.5.1余差曲线144

5.5.2电容阵列式乘法及数字模拟转换器145

5.5.3精度考虑147

5.5.4数字校正149

5.5.5一般化的N比特流水线级151

5.5.6三个参考电压的乘法及数字模拟转换器152

5.5.7电容匹配156

5.5.8运算放大器的增益要求157

5.5.9运算放大器的带宽要求159

5.5.10噪声的设计考虑160

5.5.11级电路的最佳分辨率161

5.5.12逐级缩减的流水线模拟数字转换器161

5.5.13无采样保持的流水线模拟数字转换器162

5.6折叠式模拟数字转换器164

5.6.1精度考虑165

5.6.2级联折叠167

5.7其他模拟数字转换器169

5.7.1算术模拟数字转换器170

5.7.2时间交织模拟数字转换器170

5.7.3运算放大器共享的模拟数字转换器173

5.7.4低电压低功耗的动态电路设计176

5.7.5时域模拟数字转换器177

5.8分立的数字模拟转换器179

5.8.1电阻串型数字模拟转换器179

5.8.2电流舵数字模拟转换器181

5.8.3单调的分段数字模拟转换器182

参考文献183

第6章 过采样数据转换器185

6.1反馈环路中的量化器185

6.1.1用在反馈环中的有源滤波器185

6.1.2环路稳定性187

6.1.3量化噪声整形187

6.1.4环路滤波器及其带宽的要求189

6.2 △Σ调制器191

6.2.1量化误差估计192

6.2.2量化误差整形193

6.2.3信号对量化噪声比194

6.2.4稳定性和积分器的过载195

6.3高阶调制器架构197

6.3.1直接级联多反馈环路式结构197

6.3.2单反馈环路式结构198

6.3.3级联式调制器200

6.4离散时间和连续时间调制器的比较201

6.5离散时间调制器的设计203

6.5.1开关电容积分器203

6.5.2多比特积分器和乘法及数字模拟转换器205

6.5.3多反馈电平的数字模拟转换器207

6.5.4设计考虑208

6.5.5宽带调制器209

6.6带通调制器设计213

6.7连续时间调制器设计215

6.7.1连续时间△Σ调制器215

6.7.2内在的抗混叠和干扰信号滤除机制216

6.7.3数字模拟转换器输出脉冲位置和宽度的抖动217

6.7.4电流数字模拟转换器和开关电容数字模拟转换器220

6.7.5开关电容数字模拟转换器中的积分器222

6.7.6量化器的亚稳态223

6.7.7连续时间调制器的架构224

6.7.8积分器的设计考虑226

6.7.9跨导-电容积分器227

6.7.10电阻-电容积分器227

6.7.11反馈路径的设计230

6.7.12滤波器时间常数的校准231

6.8内插式过采样数字模拟转换器235

6.8.1利用△Σ调制器做数字信号的截断236

6.8.2单比特或多比特数字模拟转换器236

6.8.3单片集成的过采样数字模拟转换器237

6.8.4模拟信号重建滤波的要求238

参考文献238

第7章 高精度数据转换器241

7.1模拟数字转换器的非线性241

7.1.1流水线模拟数字转换器中非精确的余差信号242

7.1.2失码和非单调性243

7.2高精度模拟数字转换器设计的发展244

7.2.1器件尺寸和电源电压等比例缩减244

7.2.2宽带高无杂散动态范围的应用245

7.2.3高精度模拟数字转换器的设计技术245

7.2.4本质线性的模拟技术246

7.2.5逐次逼近寄存器模拟数字转换器的自校准247

7.3模拟数字转换器的数字校准249

7.3.1数字校准的概念249

7.3.2乘法及数字模拟转换器中电容误差的校准250

7.3.3乘法及数字模拟转换器的线性增益误差校准251

7.3.4乘法及数字模拟转换器的非线性增益误差校准253

7.4模拟数字转换器的数字校准253

7.4.1电容误差的后台测量255

7.4.2基于伪随机扰动的增益误差测量256

7.4.3伪随机扰动方法的限制因素258

7.4.4依赖信号的伪随机扰动方法259

7.5校准增益非线性的数字信号处理方法261

7.5.1弱非线性增益误差262

7.5.2利用伪随机扰动测量增益非线性项263

7.5.3利用信号相关法进行测量263

7.5.4多级伪随机扰动264

7.5.5后台误差测量的精度考虑265

7.6利用迫零最小均方根反馈法进行校准267

7.6.1最小均方根反馈的概念267

7.6.2自修正267

7.6.3数字后台校准中的自适应最小均方根算法269

7.7时间交织型模拟数字转换器的校准271

7.7.1失调失配271

7.7.2增益失配271

7.7.3采样时刻误差272

7.8连续时间△Σ调制器的校准274

7.8.1流水线结构和连续时间△Σ调制器的比较274

7.8.2级联△Σ调制器中的噪声泄漏275

7.8.3连续时间-离散时间变换276

7.8.4积分器的连续时间-离散时间变换276

7.8.5谐振器的连续时间-离散时间变换278

7.8.6半时钟周期延迟效应279

7.8.7单环连续时间△Σ调制器的噪声传递函数280

7.8.8连续时间级联△Σ调制器的噪声消除函数281

7.8.9连续时间级联△Σ调制器的信号传递函数和内建抗混叠特性282

7.8.10连续时间级联△Σ调制器的噪声泄漏消除283

7.8.11运算放大器有限直流增益和带宽的影响285

7.9电流舵数字模拟转换器的校准286

7.9.1数字模拟转换器的静态非线性误差286

7.9.2数字模拟转换器的动态非线性误差287

7.9.3反馈环路中的数字模拟转换器288

参考文献289

第8章 锁相环基础291

8.1相位噪声291

8.1.1抖动和积分均方根相位噪声292

8.1.2幅度调制到相位调制的转换292

8.1.3压控振荡器的相位噪声293

8.1.4单边带（SSB）和双边带（DSB）相位噪声294

8.1.5分频对相位噪声的影响296

8.2锁相环的工作原理296

8.2.1 PLL的线性化模型297

8.2.2二阶PLL298

8.2.3二阶PLL的稳定性300

8.2.4单极点单零点的环路滤波器301

8.3相位噪声的传递函数302

8.3.1 SSB相位噪声对干扰信号的作用304

8.3.2积分均方根相位噪声对相位调制和频率调制的影响304

8.3.3利用PLL做调频解调器306

8.4鉴相器307

8.4.1利用乘法器实现鉴相器307

8.4.2上/下状态机实现鉴相器308

8.4.3鉴相鉴频器309

8.5电荷泵锁相环310

8.5.1电荷泵锁相环的稳定性310

8.5.2电荷泵锁相环的环路滤波器311

8.5.3参考杂散312

8.5.4电荷泵电路313

8.6锁相环的带宽限制315

8.6.1捕捉带和锁定带315

8.6.2建立时间要求316

8.6.3 PLL和二阶△Σ调制器的类比316

8.7高Q值的LC型VCO317

8.7.1 CMOS工艺中的电感电容元件317

8.7.2 LC型VCO的振荡条件318

8.7.3 LC型VCO的相位噪声320

8.7.4 1/f噪声的上变频321

8.7.5 LC型VCO的低相位噪声设计322

8.7.6电流和电压的限制323

8.7.7 PLL中的其他噪声源324

8.8低Q值的环振型VCO325

8.8.1环振型VCO的振荡条件325

8.8.2环振型VCO的相位噪声326

8.8.3品质因子对相位噪声的影响327

8.8.4环振型VCO的低相位噪声设计328

8.9预分频器331

参考文献332

第9章 频率综合和时钟恢复333

9.1相位锁定环路的应用333

9.1.1一般的时钟产生技术334

9.1.2低抖动的时钟产生335

9.2数字锁相环335

9.3频率综合337

9.3.1整数分频综合器和分数分频综合器的对比338

9.3.2分数杂散339

9.3.3利用数字模拟转换器实现杂散消除340

9.3.4采用△Σ分频比调制器对杂散进行整形341

9.3.5鉴频鉴相器/电荷泵的非线性342

9.3.6分数频率综合器的带宽要求343

9.4分数分频频率综合器的杂散消除技术345

9.4.1基于数字模拟转换器的杂散消除技术345

9.4.2自适应数字模拟转换器的增益校准技术347

9.4.3数字模拟转换器的最小脉冲宽度348

9.4.4用于杂散消除数字模拟转换器的量化噪声349

9.4.5双符号最小均方根算法350

9.4.6△Σ分频比调制器350

9.4.7压控振荡器的频率校准351

9.5数据符号352

9.5.1冲激符号353

9.5.2双极性脉冲符号355

9.6数据信道的均衡356

9.6.1线性均衡器356

9.6.2判决反馈均衡器357

9.6.3零点均衡和余弦均衡358

9.7时钟数据恢复359

9.7.1采用带通滤波器的时钟数据恢复电路360

9.7.2过采样数字式时钟数据恢复电路361

9.7.3时钟数据恢复电路中的延迟锁定环路361

9.7.4时钟数据恢复电路中的锁相环361

9.8非归零型鉴相器362

参考文献364