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第1章 集成电路的基本制造工艺1

1.1 双极集成电路的基本制造工艺1

1.1.1 典型的双极集成电路工艺1

1.1.2 双极集成电路中元件的形成过程和元件结构2

1.2 MOS集成电路的基本制造工艺5

1.2.1 N沟硅栅E/D MOS集成电路工艺6

1.2.2 CMOS集成电路工艺7

1.3.1 以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺11

1.3 Bi-CMOS工艺11

1.3.2 以双极工艺为基础的Bi-CMOS工艺12

复习思考题14

第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应16

2.1 理想本征集成双极晶体管的埃伯斯-莫尔(EM)模型16

2.2 集成双极晶体管的有源寄生效应18

2.2.1 NPN管工作于正向工作区和截止区的情况18

2.2.2 NPN管工作于反向工作区的情况18

2.2.3 NPN管工作于饱和区的情况19

2.3.1 集成NPN晶体管中的寄生电阻20

2.3 集成双极晶体管的无源寄生效应20

2.3.2 集成NPN晶体管中的寄生电容25

2.4 集成电路中的PNP管28

2.4.1 横向PNP管28

2.4.2 衬底PNP管33

2.4.3 自由集电极纵向PNP管34

2.5 集成二极管35

2.5.1 一般集成二极管35

2.5.2 集成齐纳二极管和次表面齐纳管36

2.6.1 肖特基势垒二极管37

2.6 肖特基势垒二极管(SBD)和肖特基箝位晶体管(SCT)37

2.6.2 肖特基箝位晶体管38

2.6.3 SBD和SCT的设计40

2.7 MOS集成电路中的有源寄生效应40

2.7.1 场区寄生MOSFET41

2.7.2 寄生双极型晶体管41

2.7.3 寄生PNPN效应42

2.8 集成电路中的MOS晶体管模型45

2.8.1 MOSI模型45

2.8.3 MOS3模型47

2.8.2 MOS2模型47

复习思考题48

第3章 集成电路中的无源元件50

3.1 集成电阻器50

3.1.1 基区扩散电阻50

3.1.2 其他常用的集成电阻器55

3.1.3 MOS集成电路中常用的电阻59

3.2 集成电容器60

3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器60

3.2.2 MOS集成电路中常用的MOS电容器62

3.3 互连(内连线)63

3.3.1 金属膜互连63

3.3.2 扩散区连线64

3.3.3 多晶硅连线64

3.3.4 交叉连线64

复习思考题65

第4章 晶体管-晶体管逻辑(TTL)电路67

4.1 一般的TTL与非门67

4.1.1 标准TTL与非门(四管单元)67

4.1.2 54H/74H五管单元与非门68

4.1.3 六管单元与非门69

4.2 STTL和LSTTL电路70

4.2.1 六管单元STTL与非门电路70

4.2.2 低功耗肖特基TTL(LSTTL)电路71

4.3 LSTTL门电路的逻辑扩展72

4.3.1 OC门72

4.3.2 三态逻辑(TSL)门74

4.4 ASTTL和ALSTTL电路75

4.5.1 简化逻辑门77

4.5 中、大规模集成电路中的简化逻辑门77

4.5.2 单管逻辑门78

4.6 LSTTL电路的版图设计82

复习思考题83

第5章 发射极耦合逻辑(ECL)电路89

5.1 ECL门电路的工作原理89

5.1.1 射极耦合电流开关90

5.1.2 射极输出器90

5.1.3 参考电压源91

5.2 ECL电路的逻辑扩展92

5.3.2 元器件的设计93

5.3 ECL电路的版图设计特点93

5.3.1 划分隔离区93

5.3.3 布局布线95

复习思考题96

第6章 集成注入逻辑(I2L)电路99

6.1 I2L电路基本单元的结构99

6.2 I2L基本单元电路的工作原理100

6.2.1 当前级的输出为1态时的情况100

6.2.2 当前级的输出为0态时的情况100

6.3.1 I2L电路中的器件分析101

6.3 I2L电路分析101

6.3.2 I2L电路分析103

6.4 I2L电路的逻辑组合105

6.5 I2L电路的工艺与版图设计105

6.5.1 I2L电路的工艺设计105

6.5.2 I2L电路的版图设计107

复习思考题111

第7章 MOS反相器113

7.1 自举反相器113

7.2 耗尽负载反相器(E/D反相器)115

7.3 CMOS反相器116

7.3.1 CMOS反相器的直流特性116

7.3.2 噪声容限119

7.3.3 开关特性120

7.3.4 功耗123

7.4 静态内部反相器的设计125

7.4.1 有比反相器的设计125

7.5.1 动态有比反相器126

7.5 动态反相器126

7.4.2 CMOS反相器的设计126

7.5.2 动态无比反相器127

7.5.3 漏举电路128

7.6 按比例缩小理论129

7.6.1 器件和引线按CE理论缩小的规则129

7.6.2 按比例缩小的CV理论131

7.6.3 按比例缩小的QCV理论132

复习思考题133

8.1.1 NMOS或非门电路135

8.1 NMOS逻辑结构135

第8章 MOS基本逻辑单元135

8.1.2 NMOS与非门电路137

8.1.3 NMOS组合逻辑电路139

8.2 CMOS逻辑结构140

8.2.1 CMOS互补逻辑140

8.2.2 伪NMOS逻辑141

8.2.3 动态CMOS逻辑142

8.2.4 钟控CMOS逻辑145

8.2.5 CMOS多米诺逻辑146

8.3 级联级的负载147

8.4 影响门的电气和物理结构设计的因素148

8.4.1 MOS管的串联和并联148

8.4.2 衬偏调制效应149

8.4.3 源漏电容149

8.4.4 电荷的再分配151

8.5 各种逻辑类型的比较152

8.6 传输门逻辑152

8.7.1 NMOS RS触发器154

8.7 RS触发器154

8.7.2 CMOS RS触发器156

8.8 时钟脉冲控制触发器157

8.8.1 NMOS结构的时钟脉冲控制触发器157

8.8.2 CMOS结构的时钟脉冲控制触发器158

8.9 D触发器159

8.9.1 NMOSD触发器159

8.9.2 CMOSD触发器159

8.10 施密特触发器161

复习思考题164

第9章 MOS逻辑功能部件166

9.1 多路开关166

9.2 加法器和进位链167

9.2.1 组合逻辑加法器168

9.2.2 传输门加法器169

9.2.3 进位链170

9.3 算术逻辑单元172

9.3.1 以E/D NMOS反相器为主体的算术逻辑单元172

9.3.2 以传输门为主体的算术逻辑单元174

9.4.1 双港寄存器175

9.4 寄存器175

9.4.2 移位寄存器176

9.4.3 堆栈移位寄存器177

9.4.4 动态移位寄存器178

复习思考题180

第10章 存储器182

10.1 存储器的结构183

10.2 掩模编程ROM184

10.3 现场可编程ROM(PROM)187

10.4 可擦除可编程ROM(EPROM)189

10.5 电可擦除可编程ROM(E2PROM)190

10.5.1 TEE8502的总体结构和工作模式190

10.5.2 存储单元和存储矩阵194

10.5.3 外围电路195

10.6 静态随机存取存储器(SRAM)207

10.7 动态随机存取存储器(DRAM)216

复习思考题219

11.1.1 ECL和TTL之间的接口电路220

11.1 双极逻辑系列间的接口电路220

第11章 接口电路220

11.1.2 FL和TTL之间的接口电路224

11.2 TTL和MOS逻辑系列间的接口电路228

11.2.1 TTL到CMOS的接口电路228

11.2.2 CMOS到TTL的接口电路228

11.2.3 E/DNMOS与TTL之间的接口电路229

复习思考题229

12.1.1 双极晶体管复合器件及双管放大级231

12.1 单管、复合器件及双管放大级231

第12章 模拟集成电路中的基本单元电路231

12.1.2 MOS管放大级235

12.2 恒流源电路239

12.2.1 精密匹配电流源239

12.2.2 PNP恒流源240

12.3 偏置电压源和基准电压源电路241

12.3.1 双极型三管能隙基准源241

12.3.2 双极型二管能隙基准源243

12.3.3 E/D NMOS基准电压源244

主要参考文献245

12.3.4 CMOS基准电压源247

复习思考题249

第13章 集成运算放大器253

13.1 运算放大器的输入级253

13.1.1 双极晶体管射耦对差分输入级254

13.1.2 MOS源耦对差分输入级256

13.2 输出级电路259

13.2.1 双极型输出级电路259

13.2.2 MOS输出级电路260

13.3 双极型集成运算放大器263

13.3.1 741型通用集成运放263

13.3.2 其他特殊运放264

13.4.1 MOS集成运放的特点266

13.4 MOS集成运算放大器266

13.4.2 E/DNMOS集成运放267

13.4.3 全增强型NMOS集成运放272

13.4.4 CMOS集成运放273

13.5 集成运算放大器的版图设计278

13.5.1 双极型集成运放的版图设计278

13.5.2 MOS集成运放的版图设计282

复习思考题285

14.1.1 并联型开关电容等效电阻电路291

第14章 MOS开关电容电路291

14.1 开关电容等效电阻电路291

14.2 开关电容积分器293

14.1.2 串联型开关电容等效电阻电路293

14.3 开关电容低通滤波器295

复习思考题296

第15章 集成稳压器298

15.1 集成稳压器的基本结构298

15.2 启动电路299

15.2.1 JFET启动电路299

15.3.1 调整管的过流及安全工作区保护300

15.2.2 晶体管隔离启动电路300

15.3 保护电路300

15.3.2 过热保护302

15.4 三端固定输出电压式稳压电源303

15.4.1 启动电路304

15.4.2 保护电路305

15.4.3 基准电压源和误差放大器305

15.5.1 调整管的版图设计306

15.4.4 取样电阻306

15.5 集成稳压器的版图设计306

15.5.2 集成稳压器版图设计的热对称考虑309

复习思考题310

第16章 D/A，A/D变换器311

16.1 D/A变换器的基本原理311

16.2 D/A变换器的基本类型313

16.2.1 电流定标D/A变换器314

16.2.2 电压定标D/A变换器315

16.2.3 电荷定标D/A变换器316

16.3 A/D变换器的变换原理317

16.3.1 A/D变换器的方框图318

16.3.2 主要变换误差319

16.4 A/D变换器的基本类型321

16.4.1 积分型A/D变换器321

16.4.2 逐次逼近式A/D变换器324

复习思考题326

第17章 集成电路设计概述329

复习思考题335

18.1.1 74HC139电路简介336

第18章 集成电路的正向设计336

18.1 MOS集成电路的正向设计336

18.1.2 电路设计337

18.1.3 工程估算343

18.1.4 电路模拟347

18.1.5 版图设计349

18.1.6 版图检查350

18.2.2 双极型集成电路中元件的图形设计351

18.2.1 双极型集成电路设计的特点351

18.2 双极型集成电路的正向设计351

18.2.3 双极型集成电路的版图设计原则355

18.2.4 双极型集成电路版图设计举例357

复习思考题362

第19章 集成电路的芯片解剖363

19.1 MOS集成电路的芯片解剖363

19.1.1 74HC193芯片概况363

19.1.2 芯片解剖过程364

19.1.3 电路分析365

19.1.4 逻辑功能的分析367

19.1.5 版图设计规则的分析372

19.1.6 抑制Latch-up效应的措施374

19.1.7 版图的布局布线375

19.2 双极型集成电路的芯片解剖376

复习思考题377

第20章 集成电路设计方法382

20.1 全定制设计方法382

20.2 符号法版图设计382

20.3 半定制设计方法384

20.3.1 标准单元设计法384

20.3.2 门阵列设计方法385

20.4 可编程逻辑器件(PLD)设计法389

20.5 现场可编程门阵列(FPGA)设计法392

复习思考题394

第21章 集成电路的可靠性设计和可测性设计简介395

21.1 可靠性设计395

21.1.1 集成电路的固有可靠性395

21.1.2 电路设计中提高可靠性的措施397

21.1.3 版图设计中提高可靠性的措施401

21.1.4 工艺设计中提高可靠性的措施403

21.2 可测性设计404

21.2.1 可测性设计的重要性404

21.2.2 可测性设计简介405

复习思考题407

22.1 概述408

第22章 集成电路的计算机辅助设计简介408

22.2 集成电路CAD中常用的工具简介410

22.2.1 器件模拟410

22.2.2 电路模拟411

22.2.3 逻辑模拟413

22.2.4 版图设计阶段416

22.3 VHDL简介416

22.3.1 VHDL术语417

22.3.2 VHDL的主体结构417

22.3.3 VHDL描述举例420

复习思考题424