数字集成电路--电路

上篇 电路原理

第一章电路的基本概念及基本定律

第二章直流电路的基本分析方法

第三章三项正弦交流电路

第四章三相交流电路

第五章线形电路中的过渡过程

中篇 模拟电路

第六章半导体二极管和三极管

二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

第七章放大电路基础

第八章放大电路中的负反馈

反馈又称回馈，是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。另外有电流负反馈的理论。

第九章继承运算放大器

第十章震荡电路2100433B

这本习题全解的内容分为三大部分:电路原理习题解析，模拟电子电路习题解析和数字集成电路习题解析.电路原理习题解析内容包括电路的基本概念及基本定律，直流电路的基本分析方法，单相正弦交流电路，三相交流电路和线性电路中的过渡过程.模拟电子电路习题解析内容包括半导体二极管和三极管，放大电路基础，放大电路中的负反馈，集成运算放大器，振荡电路，功率放大器和直流稳压电源.数字集成电路习题解析内容包括逻辑代数基础与基本逻辑门电路，集成逻辑门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，存储器，脉冲波形的产生与变换以及数模和模数转换等。

《数字集成电路:电路、系统与设计》：自《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》第一版于1996年出版以来，CMOS制造工艺继续以惊人的速度向前推进，工艺特征尺寸越来越小，而电路也变得越来越复杂，这对设计者的设计技术提出了新的挑战。器件在进入深亚微米范围后有了很大的不同，从而带来了许多影响数字集成电路的成本、性能、功耗和可靠性的新问题。《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》第二版反映了进入深亚微米范围后所引起的数字集成电路领域的深刻变化和新进展，特别是深亚微米晶体管效应、互连、信号完整性、高性能与低功耗设计、时序及时钟分布等，起着越来越重要的作用。与第一版相比，这个版本更全面集中地介绍了CMOS集成电路。

数字集成电路产品的种类很多，若按电路结构来分，可分成TTL和MOS 两大系列。

TTL 数字集成电路是利用电子和空穴两种载流子导电的，所以又叫做双极性电路。MOS 数字集成电路是只用一种载流子导电的电路，其中用电子导电的称为NMOS 电路;用空穴导电的称为PMOS 电路:如果是用NMOS 及PMOS 复合起来组成的电路，则称为CMOS 电路。

CMOS 数字集成电路与TTL 数字集成电路相比，有许多优点，如工作电源电压范围宽，静态功耗低，抗干扰能力强，输入阻抗高，成本低，等等。因而， CMOS 数字集成电路得到了广泛的应用。

数字集成电路品种繁多，包括各种门电路、触发器、计数器、编译码器、存储器等数百种器件。数字集成电路产品的系列见下表 。

国家标准型号的规定，是完全参照世界上通行的型号制定的。国家标准型号中的第一个字母"C" 代表中国;第二个字母"T" 代表TTL ， "C" 代表CMOS。CT 就是中国的TTL数字集成电路， CC 就是中国的CMOS 数字集成电路。其后的部分与国际通用型号完全一致。

自从美国加州大学伯克利分校的Jan M. Rabaey教授所著的《数字集成电路——电路、系统与设计》一书的第一版于1996年出版以来，一直深受国内外广大读者（包括本科生、研究生、教师和工程技术人员）的欢迎。然而自那时侯起，CMOS的制造工艺继续以惊人的步伐前进，目前已经达到了前所未有的深亚微米的精度。进入到深亚微米范围后，器件特性的变化引起了一系列的问题，它影响到数字集成电路的可靠性、成本、性能以及功耗。对这些问题的深入讨论是本书第二版（以0.25微米的CMOS工艺作为讨论的基础）与第一版（以1.2微米工艺作为讨论的基础）之间的主要区别。考虑到MOS电路现已占有99%的数字集成电路市场份额，第二版删去了第一版中有关双极型和GaAs的内容，从而完全集中在CMOS集成电路上。

第二版保留了第一版的写作基本精神和编写目的——在数字设计中建立起电路和系统之间的桥梁。不同于其他有关数字集成电路设计的教科书，本书不是孤立地介绍“数字电路”、“数字系统”和“设计方法”，而是把这三者有机地结合起来。全书共12章，分为三部分：基本单元、电路设计、系统设计。在对MOS器件和连线的特性做了简要的介绍之后，深入分析了数字设计的核心——反相器，并逐步将这些知识延伸到组合逻辑电路、时序逻辑电路（锁存器与寄存器）、控制器、运算电路（加法器、乘法器）以及存储器这些复杂数字电路单元的设计。为了反映数字集成电路设计进入深亚微米领域后正在发生的深刻变化，第二版增加了许多新的内容，包括深亚微米器件效应、电路最优化、互连线建模和优化、信号完整性、时序分析、时钟分配、高性能和低功耗设计、设计验证、对实际制造芯片的确认和测试。在阐述所有这些内容时都列举了现今最先进的设计例子，以着重说明深亚微米数字集成电路设计面临的挑战和启示。本书特别把设计方法学单独列出并分插在有关的各章之后，以强调复杂电路设计者共同面临的感兴趣的问题，即起决定作用的设计参数是什么，设计的哪些部分需要着重考虑而哪些部分又可以忽略，此外还强调了在进行数字电路设计时一定要同时注意电路和系统两方面的问题。每章后面都对未来的发展趋势给出了综述和展望。通过这一独特的介绍分析技术和综合技术的方法，第二版最有效地为读者带来了处理复杂问题所需要的基本知识和设计技能。

本书可作为高等院校电子科学与技术（包括微电子与光电子）、电子与信息工程、计算机科学与技术、自动化等专业高年级本科生和研究生有关数字集成电路设计方面课程的教科书。由于涉及面广并且增加了当前最先进的内容，也使这本教材成为对这一领域的工程技术人员非常有用的参考书。

本书在翻译过程中得到了电子工业出版社的大力支持，得到了清华大学微电子学研究所领导和多位教师的关心，特别是得到了朱钧教授、贺祥庆教授、吴行军副教授、李树国副教授以及海燕、韦莹、钱欣、郝效孟、陆自强、郭磊等多位老师的帮助与指正。我的博士研究生戴宏宇、张盛、王乃龙、杨骞、肖勇、张建良以及博士研究生董良等在完成译稿过程中给予了我很大的支持。我的妻子金申美和女儿周晔不仅帮助翻译修改了部分章节，而且完成了全部的文字输入和文稿整理。在此一并深表谢意。

最后，本书虽经仔细校对，但由于译者水平有限，文中定会有不当或欠妥之处，望读者批评指正。2100433B