CMOS模拟集成电路设计
CMOS模拟集成电路设计
CMOS模拟集成电路设计CMOS模拟集成电路是一种基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术实现的集成电路，主要用于设计和制造各种模拟电路，如运放、滤波器、振荡器、功率放大器等。
本文将介绍CMOS模拟集成电路设计的原理、方法和相关技术。
CMOS模拟集成电路的设计原理是基于CMOS技术中的n型和p型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS和PMOS)。
这两种晶体管互补工作在导通和截止之间，通过改变栅极电压来控制电流的流动。
此外，CMOS技术还使用了源沟道结构和金属氧化物半导体(MOS)的结构特性，以提供可靠的电流和电压增益。
CMOS模拟集成电路设计的方法涉及到几个关键的步骤。
首先，设计师需要进行电路架构设计，确定电路所需的功能和性能指标。
然后，根据电路的需求，设计师需要选择和设计适当的基本电路单元，如差分放大器、共源共极放大器等。
接下来，设计师需要利用各种仿真工具对电路进行模拟和验证，以确保电路的稳定性和可靠性。
最后，设计师需要进行版图设计和布线，生成最终的集成电路布局。
在CMOS模拟集成电路设计过程中，设计师需要考虑到多种因素。
首先，设计师需要选择适当的工艺和器件参数，以满足电路性能和功率需求。
其次，设计师需要进行功耗和噪声分析，以优化电路的能耗和信号质量。
此外，设计师还需要考虑温度和工作条件下电路的性能稳定性。
CMOS模拟集成电路设计中的一项重要任务是电路的性能评估和优化。
设计师可以使用各种技术和工具来提高电路的性能，如电流镜设计、电源抑制技术、反相器结构优化等。
此外，设计师还可以通过器件和工艺的改进来提高电路的性能。
总结起来，CMOS模拟集成电路设计是一项复杂的任务，需要设计师具备深厚的电路和器件知识，以及熟练的仿真和设计工具的使用。
通过深入理解电路原理和方法，设计师可以设计出高性能和可靠的模拟集成电路。
在未来，随着CMOS技术的不断发展和改进，CMOS模拟集成电路将在各种应用领域发挥越来越重要的作用。
cmos模拟集成电路设计与仿真实例——基于cadence ic617
cmos模拟集成电路设计与仿真实例——基于cadence ic617CMOS（互补金属氧化物半导体）模拟集成电路是现代电子设备中常见的一种设计和制造技术。
在本文中，我们将介绍基于Cadence IC617的CMOS模拟集成电路设计和仿真实例，以便读者了解CMOS电路设计的基本流程和重要步骤。
步骤1：设计电路首先，我们需要确定所设计的电路的功能和性能指标。
例如，我们可以设计一个运算放大器电路来放大输入的电压信号。
然后，我们可以使用Cadence IC617中的设计工具创建原始的电路图。
在Cadence IC617中，我们可以选择所需的电路元件，如MOS管、电容器和电阻器，并将它们放置在电路图中。
然后，我们可以将它们连接起来，以实现所需的电路功能。
在设计电路时，我们需要注意元件的尺寸和位置，以及电路的布局，以确保性能和可靠性。
步骤2：参数化模型完成电路设计后，接下来我们需要为每个元件选择适当的参数化模型。
这些模型是描述元件行为和特性的数学表达式。
例如，我们可以选择MOS管的Spice模型，该模型可以描述其转导和容性特性。
在Cadence IC617中，我们可以通过浏览模型库，选择适合我们电路的元件模型。
然后，我们可以将这些模型与电路元件关联起来，以便在仿真过程中使用。
步骤3：电路布局完成参数化模型的选择后，我们需要进行电路布局。
电路布局是将电路元件实际放置在芯片上的过程。
在Cadence IC617中，我们可以使用布局工具来配置电路元件的位置和尺寸。
在电路布局过程中，我们需要考虑元件之间的互连和布线。
我们可以使用布线工具来连接元件的引脚，并确保布线符合规定的电气规范。
同时，我们还需要遵循布线规则，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
步骤4：参数抽取和后仿真完成电路布局后，我们可以进行参数抽取和后仿真。
参数抽取是从电路布局中提取出元件的真实特性和物理参数的过程。
在Cadence IC617中，我们可以使用抽取工具来自动提取电路布局中各个元件的参数。
cmos模拟集成电路工程实例设计
cmos模拟集成电路工程实例设计标题：CMOS模拟集成电路工程实例设计一、引言CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种互补型金属氧化物半导体，是目前主流的集成电路技术。
本文将通过一个具体的工程实例来展示如何进行CMOS模拟集成电路的设计。
二、实例选择为了使讨论更具实践性，我们选择了低噪声运算放大器作为我们的设计实例。
运算放大器是最基本也是最重要的模拟电路元件之一，广泛应用于信号处理、电源管理等领域。
三、设计流程1. 确定设计指标：首先，我们需要明确运算放大器的设计指标，包括增益、带宽、输入失调电压等参数。
2. 设计电路架构：根据设计指标，我们可以选择合适的电路架构，例如折叠共源共栅、共源共栅等。
3. 设计版图：在确定电路架构后，我们需要使用EDA工具进行版图设计，以确保电路性能的同时满足工艺限制。
4. 仿真验证：完成版图设计后，我们需要进行电路仿真，以验证电路性能是否满足设计指标。
5. 制造测试：最后，我们需要将设计好的版图发送给晶圆厂进行制造，并对制造出的芯片进行测试，以确认其实际性能。
四、设计细节在这个实例中，我们将采用折叠共源共栅架构。
这种架构具有高增益、低噪声和良好的线性度等优点，非常适合用于低噪声运算放大器的设计。
五、结论通过对低噪声运算放大器的实例设计，我们展示了CMOS模拟集成电路的设计流程和技术要点。
这只是一个基础的示例，实际的设计过程中可能会遇到更多的挑战和复杂的问题。
但只要遵循正确的设计流程，结合理论知识和实践经验，我们就能够成功地设计出高性能的CMOS模拟集成电路。
六、参考文献[1] Gray, P.R., Hurst, P.J., Lewis, S.H., Meyer, R.G. (2001). Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons.[2] Razavi, B. (2001). Design of Analog CMOS Integrated Circuits. McGraw-Hill Education.[3] Sedra, A.S., Smith, K.C. (2014). Microelectronic Circuits. Oxford University Press.。
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计 (2)
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计一、设计目标本次课程设计目标是：通过对CMOS模拟集成电路设计第二版中的一个电路设计实例进行仿真分析、电路优化及布局设计，深入理解和掌握CMOS模拟集成电路的基本原理及设计方法，培养学生分析和设计模拟集成电路的能力。
二、课程设计内容1.复习：基本模拟电路的分析和设计方法在进行CMOS模拟集成电路设计前，学生需要具备基本模拟电路的分析和设计方法。
本节将对常见的放大电路（比如共射放大电路，共基放大电路和共集放大电路等）的分析和设计方法进行复习。
2.CMOS反相器设计实例讲解本部分将讲解CMOS反相器的结构及原理，并通过具体的例子进行电路设计分析和仿真。
帮助学生了解CMOS反相器的设计方法、电路特性及其影响因素。
3.电路优化与参数选择在本部分，我们将重点介绍电路优化及参数选择的方法。
从电路的性能和稳定性等方面进行优化选择，并通过仿真结果来证明优化参数的效果。
4.布局设计与模拟验证本部分将介绍CMOS模拟集成电路的布局设计及模拟验证方法。
布局设计不仅可以影响电路的性能，也会影响电路的稳定性和可靠性。
通过模拟验证对电路进行分析验证。
三、设计评分方案本次课程设计采用滚动评分的方式，共计100分，具体评分如下：1.复习及设立问题：10分2.设计实例介绍及分析：20分3.参数选择及电路优化：30分4.布局设计及模拟验证：40分四、设计要求1.学生需要独立完成所有实验任务，不允许抄袭2.电路模拟软件使用HSPICE或者Spectre等，本节课程以HSPICE为例3.学生需要提交电路仿真截图、仿真结果以及电路设计原理图等作为实验报告。
五、总结通过本次课程设计的学习，学生可以深入了解CMOS模拟集成电路设计的基本原理及设计方法，并且培养分析和设计模拟集成电路的能力，为以后的研究或工作打下更好的基础。
同时，通过本次课程设计，学生能进一步加深对学过的知识的理解，增强把理论知识转化为实际工程应用的能力，提高实际应用能力和工程素质。
模拟cmos集成电路设计课后题
模拟CMOS集成电路设计课后题在现代电子科学领域中，模拟CMOS集成电路设计是一门重要的课程，它涉及到电子工程中的基本原理和技术，对从事电子电路设计和集成电路制造的专业人员来说，具有非常重要的意义。
而课后题作为知识的巩固和扩展，对于深入理解和掌握这门课程也至关重要。
接下来，我将针对模拟CMOS集成电路设计课后题进行深度和广度兼具的全面评估，并据此撰写一篇有价值的文章。
一、基本概念解释1. 什么是模拟CMOS集成电路设计？模拟CMOS集成电路设计即使用CMOS工艺制作的模拟电路。
它在数字电路的基础上加入了模拟电路。
2. 课后题的重要性课后题是对课堂所学知识的巩固和拓展，通过解答课后题可以帮助学生更深入地理解和掌握课程内容，提高解决问题的能力。
二、课后题解析1. 请列举一些模拟CMOS集成电路设计的常见应用？模拟CMOS集成电路设计常见的应用包括放大电路、滤波电路、比较器、运算放大器等。
2. 什么是CMOS工艺？CMOS是指互补型金属氧化物半导体技术，它是当今集成电路工艺的主流之一。
CMOS工艺具有低功耗、高集成度和良好的抗干扰能力等特点。
3. 请解释CMOS集成电路的工作原理。
CMOS集成电路由N型金属氧化物半导体场效应晶体管和P型金属氧化物半导体场效应晶体管组成。
当输入电压改变时，两个晶体管的导通状态都会随之改变，从而实现信号的放大和处理。
4. 请说明模拟CMOS集成电路设计中需要考虑的主要因素？在模拟CMOS集成电路设计中，需要考虑的主要因素包括功耗、速度、噪声、线性度、稳定性等。
5. 如何进行模拟CMOS集成电路的性能指标评估？模拟CMOS集成电路的性能指标评估包括静态指标和动态指标两部分，静态指标包括增益、带宽、输入输出阻抗等；动态指标包括上升时间、下降时间、过冲、欠冲等。
三、个人观点和总结从我个人的观点来看，模拟CMOS集成电路设计是电子工程领域中非常重要的一门课程，通过课后题的解答可以更好地理解和掌握课程中的知识点，培养自己的问题解决能力。
模拟cmos集成电路设计知识点总结
模拟cmos集成电路设计知识点总结模拟CMOS集成电路设计是一个涉及多个学科领域的复杂课题，包括电子工程、物理、材料科学和计算机科学等。
以下是一些关键知识点和概念的总结：1. 基础知识：半导体物理：理解半导体的基本性质，如本征半导体、n型和p型半导体等。
MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）工作原理：理解MOSFET的基本构造和如何通过电压控制电流。
2. CMOS工艺：了解基本的CMOS工艺流程，包括晶圆准备、热氧化、扩散、光刻、刻蚀、离子注入和退火等步骤。
理解各种工艺参数对器件性能的影响。
3. CMOS电路设计：了解基本的模拟CMOS电路，如放大器、比较器、振荡器等。
理解如何使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）进行电路模拟。
4. 噪声：理解电子器件中的噪声来源，如热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。
了解如何减小这些噪声的影响。
5. 功耗：理解CMOS电路中的功耗来源，如静态功耗和动态功耗。
了解降低功耗的方法，如电源管理技术和低功耗设计技术。
6. 性能优化：理解如何优化CMOS电路的性能，如提高速度、减小失真和提高电源效率等。
7. 可靠性问题：了解CMOS电路中的可靠性问题，如闩锁效应和ESD（静电放电）等。
8. 版图设计：了解基本的版图设计规则和技巧，以及如何使用EDA（Electronic Design Automation）工具进行版图设计和验证。
9. 测试与验证：理解如何测试和验证CMOS集成电路的性能。
10. 发展趋势与挑战：随着技术的进步，模拟CMOS集成电路设计面临许多新的挑战和发展趋势，如缩小工艺尺寸、提高集成度、应对低功耗需求等。
持续关注最新的研究和技术进展是非常重要的。
以上是对模拟CMOS集成电路设计的一些关键知识点的总结，具体内容可能因实际应用需求和技术发展而有所变化。
深入学习这一领域需要广泛的知识基础和持续的研究与实践。
CMOS模拟集成电路设计-单级放大器(一)
第 3 章 单级放大器（一）
分离器件构成的音频放大器
2
用CMOS集成电路实现的音频放大器
二者有哪些区别？
3
4
3.1 共源级放大器
电阻做负载的共源级放大器
大信号分析
cutoff active triode
MOS管工作在饱和区时
5
线性区时
6
小信号分析
用小信号模型求解小信号增益
30
Av
gm RD 1 gm RS
RD 1/ gm RS
Av = “在漏极节点看到的电阻”/ “在源
极通路上看到的电阻”
这是一个经验结果，仅适合带源级负反馈的共源级 的分析，但是这个结论可以极大地简化电路的分析。
31
1 从MOS源极看到的阻抗约等于 gm gmb
证明如下：
漏端的电阻被大大衰减了，这 个特性被称为阻抗变换特性
W L
(VIN
VTH
)
跨导随着Vin的变化而变化，引入非线性
如果RS较大， Av
1/
RD gm RS
RD RS
增加源级负反馈电阻，使增益是gm的弱函数，实现线性 的提高。线性化的获得是以牺牲增益为代价的。
25
考虑沟道长度调制及体效应时，电路的交流小信号模型为
计算的复杂性大大增加… 我们需要建立一种直观的联系来分析问题
思考：
随着放大倍数的 提高，输入电压 范围越来越小， 我们真的能保证 输入信号在这么 小的范围内吗？
反馈
22
电流增大，增益怎么变化？
| Av | gmro
2nCox
ID
W
cmos模拟集成电路设计-实验报告
cmos模拟集成电路设计-实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京邮电大学实验报告实验题目：cmos模拟集成电路实验姓名：何明枢班级：2013211207班内序号：19学号：2013211007指导老师：韩可日期：2016 年 1 月16 日星期六目录实验一:共源级放大器性能分析 (1)一、实验目的 (1)二、实验内容 (1)三、实验结果 (1)四、实验结果分析 (3)实验二:差分放大器设计 (4)一、实验目的 (4)二、实验要求 (4)三、实验原理 (4)四、实验结果 (5)五、思考题 (6)实验三：电流源负载差分放大器设计 (7)一、实验目的 (7)二、实验内容 (7)三、差分放大器的设计方法 (7)四、实验原理 (7)五、实验结果 (9)六、实验分析 (10)实验五：共源共栅电流镜设计 (11)一、实验目的 (11)二、实验题目及要求 (11)三、实验内容 (11)四、实验原理 (11)五、实验结果 (15)六、电路工作状态分析 (15)实验六：两级运算放大器设计 (17)一、实验目的 (17)二、实验要求 (17)三、实验内容 (17)四、实验原理 (22)五、实验结果 (23)六、思考题 (24)七、实验结果分析 (25)实验总结与体会 (26)一、实验中遇到的的问题 (26)二、实验体会 (26)三、对课程的一些建议 (27)实验一:共源级放大器性能分析一、实验目的1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响二、实验内容1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。
模拟cmos集成电路设计
模拟CMOS集成电路设计1. 引言模拟CMOS集成电路设计是现代集成电路设计的重要领域之一。
随着电子技术的不断发展和进步，集成电路在各个领域都有着广泛的应用，尤其是模拟领域。
模拟CMOS集成电路设计是一门综合性学科，需要掌握深厚的电路理论知识和数理基础。
本文将介绍模拟CMOS集成电路设计的基本原理、常用工具和设计流程。
2. 模拟CMOS集成电路基本原理模拟CMOS集成电路是由大量的MOS晶体管和电阻电容等元件组成的电路。
它能够处理连续变化的电压信号，具有很高的放大和处理能力。
模拟CMOS集成电路设计的基本原理包括以下几个方面：2.1 MOSFET的基本原理模拟CMOS集成电路主要采用NMOS和PMOS两种类型的MOSFET。
NMOS晶体管工作在负电压下，电子流的导通；PMOS晶体管工作在正电压下，空穴流的导通。
MOSFET的基本原理和参数是设计模拟CMOS电路的基础。
2.2 CMOS反相放大器CMOS反相放大器是模拟CMOS电路的基本模块。
它能够将输入电压放大并反向输出。
通过设计合适的电路结构和参数，可以实现不同的放大倍数和频率响应。
2.3 模拟CMOS电路的环路增益模拟CMOS电路的环路增益是指电路反馈回路的增益。
环路增益对电路的稳定性和性能有重要影响。
通过选择合适的电路结构和控制参数，可以提高电路的稳定性和性能。
3. 模拟CMOS集成电路设计工具3.1 SPICE仿真工具SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种广泛使用的电路仿真工具。
它能够模拟和分析模拟CMOS电路的性能，帮助设计师进行电路参数优化和性能评估。
3.2 Cadence工具套件Cadence是一套综合性的集成电路设计工具套件。
它包括了原理图设计、布局设计、电路仿真和物理验证等模块，可以实现从概念到最终产品的全流程设计。
3.3 ADS高频仿真工具ADS（Advanced Design System）是一种专业的高频电路仿真工具。
CMOS模拟集成电路设计
《CMOS模拟集成电路设计》一书是一本非常优秀的集成电路设计著作。它不 仅全面介绍了CMOS模拟集成电路设计的原理和方法，还提供了大量的实例和案例 分析，使读者能够更好地理解和掌握这一领域的知识。本书还具有很高的实用价 值，对于从事集成电路设计的工程师和技术人员来说，是一本非常值得一读的著 作。
阅读感受
《CMOS模拟集成电路设计》这本书的目录结构合理、清晰，有助于读者理解 和掌握CMOS模拟集成电路设计的基本原理和方法。本书的作者在介绍这些原理和 方法时，也充分考虑了读者的背景和需求，使得无论是初学者还是专业人士都能 从中受益。
作者简介
这是《CMOS模拟集成电路设计》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
在书中，作者艾伦博士以其深厚的学术功底和丰富的实践经验，将复杂的 CMOS模拟集成电路设计问题化繁为简，使读者能够更好地理解和掌握这一领域的 知识。同时，书中还提供了大量的实例和案例分析，使读者能够更好地将理论知 识应用到实际工程中去。
本书还具有很高的实用价值。书中不仅对CMOS模拟集成电路的设计和实现进 行了全面的介绍，还对CMOS工艺、CMOS器件模型、电路仿真工具等进行了详细的 介绍。这些内容对于从事集成电路设计的工程师和技术人员来说，都是非常宝贵 的资源。
目录分析
《CMOS模拟集成电路设计》是一本由艾伦所著，于2007年8月由电子工业社 的书籍。本书主要介绍了关于CMOS模拟集成电路设计的特点、原理和方法。为了 更好地理解这本书的内容，我们可以首先通过分析其目录来了解其结构和主题。
我们可以看到这本书的目录非常清晰，分为三个主要部分：引言、主体和结 论。这种结构使得读者可以很容易地了解这本书的整体框架和主要内容。
《CMOS模拟集成电路设计》这本书是一本内容丰富、结构严谨、深入浅出的 专业书籍。无论大家是初入此领域的学子，还是已在此领域有所建树的专业人士， 我相信大家都能从中获得有价值的启示和帮助。这本书对于我来说，不仅仅是一 本书，更是一座知识的宝库，它将持续地指引我在CMOS模拟集成电路设计的道路 上不断前行。
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17
模型的误差 （你在使用哪种二级管？） 模型的应用范围 （史上最强运算放大器） 算法的误差 （1019的误差算不算收敛？） 工艺与材料的限制（亚理士多德的杠杆）
大连理工大学 电信学院
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CMOS集成电路截面示意图
图片来自P.E.Allen的讲义
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CMOS集成电路SEM图像
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关于模型
❖ 工程师的误区：
3，5，7， ，11，13
❖ 同一事物的多种建模方式： 你会烧饭吗？
❖ 模型的等级与适用范围： 牛顿还是爱因斯坦？
大连理工大学 电信学院
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13
关于仿真
❖ 仿真器的用处 x 常识 ＝常数 ❖ 仿真结果最多与所用模型一样好，且要求设
计者对模型充分的理解 ❖ 只有你已经知道答案时，仿真器才是好用的
电路级设计
系统级设计
基本·器件尺度连续
基本器件尺度固定
定制化设计
标准化设计
较难应用CAD工具
成熟的CAD设计软件
需要精确建模
可使用时序模型
性能需要优化
可由软件编程
模块非通用
模块通用
难以自动布线
容易自动布线
动态范围由电源和噪声及线性度决定
没有动态范围的限制
“如果能用数字电路比较经济的完成，不要使用模拟电路”
课程背景
❖ 教材：
CMOS模拟集成电路设计（第二版） P.E.Allen等
❖ 参考书：
CMOS Analog Circuit Design（SE）P.E.Allen等 CMOS Circuit Design，Layout，and Simulation 电路教材 模拟电子线路教材 概率统计教材
R.J.Baker等
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5
课程背景
❖ 模拟集成电路设计所需技能
模拟集成电路通常较数字集成电路复杂 同时注意多种概念的能力 进行合理的简化和近似的能力 较广的知识面（很少有只是面对模拟电路的课题） 学会从失败中学习 正确的应用仿真软件
大连理工大学 电信学院
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6
课程背景
❖ 考核方式：
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10
模拟集成电路的应用范围
Paul Grey 的“蛋壳”图
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11
模拟集成电路设计的主要挑战
❖ 功耗 ❖ 速度 ❖ 噪声容限 ❖ 面积 ❖ 可测试性 ❖ 可靠性 ❖ 封装
可能对电路设计提出截然 相反的要求，因此是一个 多指标优化问题
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3
课程背景
❖ 章节组织
图片来自 P.E.Allen的 CMOS Analog Circuit Design
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4
课程背景
❖ CMOS模拟 集成电路设 计流程
图片来自 P.E.Allen的 CMOS Analog Circuit Design
CMOS 模拟集成电路设计
大连理工大学 电信学院
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巢明
1
课程背景
❖ 课程目的：
掌握构成CMOS模拟集成电路的基本器件模型 理解运算放大器的性能指标 能够正确使用仿真工具进行分析，仿真和设计 了解CMOS集成电路的设计流程 完成一个两级运算放大器的设计和仿真
大连理工大学 电信学院
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2
大连理工大学 电信学院
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8
பைடு நூலகம்
课程背景
❖ 信号带宽对应用领域
大连理工大学 电信学院
图片来自P.E.Allen的CMOS Analog Circuit Design
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9
课程背景
❖ 信号带宽对应用技术
大连理工大学 电信学院
图片来自P.E.Allen的CMOS Analog Circuit Design
期中考试：15％ 作业与出勤：15％ 课程设计：20％ 期末考试：50％
平时成绩
❖ 提示：
基于过程控制的考核方式 若总平时成绩少于10分则没有参加期末考试的必要 每周二交作业，不接受补交
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7
模拟与数字电路的比较
模拟集成电路
数字集成电路
信号在幅值和时间上连续
信号在时间上离散，幅值上量化
图片来自P.E.Allen的讲义
大连理工大学 电信学院
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16
课后作业
❖ 复习电路与模拟电子的知识 ❖ 复习数学方面的相关知识 ❖ 自学（复习）关于CMOS工艺的相关知识 ❖ 确保自己能够读懂SPICE程序 ❖ 确保自己理解附录A中的全部内容 ❖ P14 1.1-11,1.1-12
大连理工大学 电信学院