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《模拟电路》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称: 模拟电路；所属专业: 微电子科学与工程专业；课程性质: 专业基础课；学分: 4学分。
（二）课程简介、目标与任务；《模拟电路》是微电子专业本科生在电子技术方面入门性质的基础课, 具有自身的体系和很强的实践性。
本课程通过对常用半导体器件、模拟电路的学习, 使学生获得模拟电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能, 为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。
（三）先修课程要求, 与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程应开设在高等数学、电路分析（未开设）课程之后, 是微电子专业本科生系统学习电子技术知识的基础课程之一。
也是后续数字电路、模拟电路实验、集成电路分析与设计等课程的先修课程。
（四）教材: 《模拟电子技术基础》童诗白华成英主编（第四版）高等教育出版社参考书目: 《模拟电子技术基础简明教程》清华大学电子学教研室编高等教育出版社《电于技术基础》(模拟部分) 康华光主编高等教育出版社《电子线路线性部分》谢嘉奎主编高等教育出版社二、课程内容与安排第一章常用半导体元器件（要求列出章节名）第一节半导体基础知识第二节半导体二极管第三节双极型晶体管第四节场效应管第五节晶闸管（一）教学方法与学时分配课堂教学, 8学时（二）内容及基本要求主要内容: 半导体基础知识；二极管的结构、伏安特性及主要参数；双极型晶体管的结构、伏安特性及主要参数；场效应管的结构、伏安特性及主要参数；晶闸管的结构、伏安特性及主要参数。
【重点掌握】: PN结特性及PN结方程；二极管、晶体管、场效应管、晶闸管的伏安特性。
【了解】: 二极管、晶体管、场效应管、晶闸管的结构及主要参数。
【难点】: 二极管、晶体管、场效应管、晶闸管的伏安特性。
第二章基本放大电路第一节放大电路的组成及工作原理第二节放大电路的分析方法第三节放大电路静态工作点的稳定第四节共集电极放大电路和共基极放大电路第五节场效应管放大电路（一）教学方法与学时分配课堂教学, 12学时（二）内容及基本要求主要内容: 放大的概念；放大电路的组成及工作原理；放大电路的性能指标；放大电路的分析方法：直流通路与甲流通路, 图解法, 微变等效电路法；放大电路静态工作点的稳定；晶体管共集电极放大电路和共基极放大电路；场效应管放大电路。
模拟集成电路设计实习培训内容介绍培训目的经过本培训，学员将会学到在模拟集成电路设计过程中的绝大部分环节。
1.学会使用数模混合集成电路设计EDA工具进行简单的模拟集成电路设计的流程，包括Cadence的Virtuoso原理图输入、版图设计，Cadence的Spectre电路仿真，及Mentor Graphics 的Calibre版图规则检查（DRC）、电路图版图一致性检查（LVS）。
2.学会使用三大常用的仿真方式（DC，AC，以及Transient）来对电路进行性能的验证与设计参数的调整培训内容本培训首先设计一个运算放大器，在该放大器中采用了一个理想的电流源做偏置。
接着设计一个带隙基准源（Bandgap reference）来提供这个运算放大器中用到的电流源，然后对整个电路进行仿真验证。
整个电路Lab_top电原理图以及仿真激励如下图所示。
最后，参加培训的学员要求对所设计的Bandgap reference进行版图设计以及DRC、LVS检查，时间充裕的学员进一步设计运算放大器的版图及对其进行DRC/LVS的检查。
图1-0 Lab_top 原理图上图中的运算放大器（opam）电路如下图所示，值得注意的是，该运算放大器需要一个current sink做偏置，该current sink由上图中的NM1来提供。
其中的bandgap电路如下图。
Schematic 到layout的Quick start一、Schematic (opam)1. 运行虚拟机vmware；2. 在虚拟机界面中打开并运行CentOS.vmx；3. 用户登陆，登录名：eda，登录密码：123456；4. 界面按鼠标右键->选Open Terminal进入eda根目录下的命令行界面；5. 输入csh并回车；6. 输入icfb&命令后台运行Cadence的工具进入icfb界面。
图1-1 icfb的主界面在icfb中，任何一个电路，不论是已经存在的可以引用的库，还是用户新建立的一个电路，都是一个library. 一个library一般有若干个Cell(单元电路)，每个cell由多个CellView组成，CellView可以是schematic(电路原理)和layout（版图）或symbol（符号），或者其他Cadence工具所调用的hspiceS等。
《模拟集成电路设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits3、学时/学分：56学时/3.5学分4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺5、开课单位：微电子学院6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋7、课程类别：专业核心课程8、课程简介（中/英文）：本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
9、教材及教学参考书：教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著教学参考书：1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.2）《CMOS模拟集成电路设计》二、课程教学目标本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。
主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。
《现代模拟集成电路设计》是2024年清华大学出版社出版的图书，作者是孙楠、刘佳欣、揭路。
本书围绕先进工艺节点,基于跨导效率的设计方法介绍现代模拟集成电路的分析与设计方法。
全书大体上分为三部分: 第一部分(第1~7章)对模拟集成电路中的基本元件晶体管,以及基本的分析与设计方法进行介绍,包括晶体管的长沟道模型与小信号模型、晶体管的基本电路结构、晶体管的性能指标、基于跨导效率的模拟电路设计方法、模拟电路的带宽分析方法、模拟电路中的噪声等。
第二部分(第8~10章)介绍模拟电路设计中常见的一些问题与设计技巧,如器件偏差、差分结构、负反馈技术等,并引入模拟电路中最常见的电路结构,即运算放大器与开关电容电路。
第三部分(第11~14章)详细介绍了运算放大器的分析与设计方法,并提供完整的运算放大器设计实例作为参考。
此外,第15章和第16章还介绍了基准源电路以及集成电路的工艺演进。
analysis and design of analog integrated中文版分析和设计模拟集成电路是电子工程领域中的重要课题。
模拟集成电路是指电子设备中用于处理连续信号的电路，它在许多应用中起着至关重要的作用，包括音频信号处理、通信系统以及传感器接口等等。
本文将从分析和设计的角度，详细介绍模拟集成电路的原理、方法和流程。
希望能够帮助读者对模拟集成电路的工作原理和设计步骤有更深入的理解。
第一部分：模拟集成电路的基本原理首先，我们需要了解模拟集成电路的基本原理。
模拟集成电路是使用电荷、电流或电压来表示和处理连续信号的电路。
在模拟集成电路中，我们通常使用模拟电子元件（比如电容、电感和电阻）和可控元件（如晶体管和运算放大器）来实现信号放大、滤波、混频等功能。
通过这些基本的电子元件和电路，我们可以将物理世界中的连续信号转换为可处理的电压、电流或电荷形式，从而实现我们所需的功能。
第二部分：模拟集成电路的设计方法设计模拟集成电路需要详细的方法和流程。
首先，我们需要明确设计的目标和要求。
例如，我们需要设计一个低噪声放大器或一个高精度滤波器。
然后，我们需要根据目标和要求选择适当的电路拓扑结构。
常见的电路拓扑结构包括共射极放大器、共基极放大器、共集极放大器等等。
我们可以根据具体应用的要求选择不同的电路拓扑结构。
在选择了电路拓扑结构之后，接下来是选择合适的电子元件。
电子元件的选择需要考虑导通电阻、电流增益和频率响应等参数。
常见的电子元件包括电容、电感、晶体管和操作放大器等。
在选择电子元件时，需要平衡性能和成本，同时保证设计的可行性。
在选择了电路拓扑结构和电子元件之后，我们需要进行电路的分析和仿真。
使用电路分析软件，我们可以对电路进行直流和交流的分析，以验证电路的性能。
通过仿真，我们可以获得电路的频率响应、增益和相位等信息。
通过仿真结果，我们可以对电路进行优化。
根据优化的结果，我们可能需要调整电路的拓扑结构、电子元件的参数或者引入补偿电路。
模拟集成电路设计相关课程模拟集成电路设计是电子工程领域中一门重要的课程，涉及到模拟电子电路的设计、分析和优化。
本文将从课程的基本概念、设计流程、常用工具和技术以及实际应用等方面，对模拟集成电路设计进行介绍。
一、基本概念模拟集成电路是指由多个电子元件（如晶体管、电容、电阻等）组成的集成电路，它能够对连续变化的信号进行处理和放大。
模拟集成电路设计是指根据特定的功能需求，设计出能够满足这些需求的集成电路。
二、设计流程模拟集成电路设计的一般流程包括需求分析、电路拓扑设计、参数选择、电路仿真、电路布局和版图设计等步骤。
1. 需求分析：确定电路的功能需求，并对输入输出信号的特性进行分析和量化。
2. 电路拓扑设计：根据需求分析的结果，选择合适的电路拓扑结构，确定电路中各个元件的连接方式。
3. 参数选择：根据电路的性能指标要求，选择合适的元件参数，如晶体管的工作点、电容的容值等。
4. 电路仿真：使用专业的电路仿真工具对设计的电路进行仿真，验证电路的性能指标是否满足要求。
5. 电路布局：将电路中的元件进行布局，考虑元件之间的连接方式、电源线的走向等因素。
6. 版图设计：根据电路布局的结果，进行版图设计，确定元件的具体位置和尺寸，并进行连线。
三、常用工具和技术在模拟集成电路设计中，常用的工具和技术包括电路仿真软件、版图设计软件、器件参数测量仪器等。
1. 电路仿真软件：如Cadence、SPICE等，可以对设计的电路进行仿真，分析电路的性能指标。
2. 版图设计软件：如Cadence Virtuoso、Mentor Graphics等，用于进行电路的版图设计和布局。
3. 器件参数测量仪器：如示波器、频谱仪等，用于对电路中的元件进行性能测试和分析。
四、实际应用模拟集成电路设计在各个领域中都有广泛的应用，例如通信、医疗、汽车等。
1. 通信：模拟集成电路在通信系统中起着重要的作用，例如射频收发器、功率放大器等。
2. 医疗：模拟集成电路在医疗设备中的应用非常广泛，如心电图机、血压计等。
微电子与纳电子学系00260011 晶体管的发明和信息时代的诞生1学分16学时The Invention of Transistors and the Birth of Information Age晶体管的发明，是二十世纪最重要的科技进步。
晶体管及以晶体管核心的集成电路是现代信息社会的基础，对社会的进步起着无以伦比的作用。
晶体管的发明，源于19世纪末20世纪初物理学、电子学以及相关技术科学的迅速成熟。
晶体管的发明造就了一大批物理学家、工程师。
晶体管的发明，也随之产生了许多著名的研究机构与重要的公司，如贝尔实验室、仙童公司、Intel等都与晶体管的发明密切相关。
“以铜为鉴，可正衣冠；以古为鉴，可知兴替；以人为鉴，可明得失”。
晶体管发明作为现代科技史上的重大事件发生过鲜为人知的重要经验和教训，涉及科研管理、人才和科学方法等诸多方面，可以从成功和失败两个方面为后人提供十分重要的借鉴与启示。
本课程试图从晶体管的发明到信息社会的诞生，探讨技术革命和创新的方向，为大学低年级学生将来从事科学研究建立正确的思想观。
所讨论的课题包括，科学预见和准确选题的重要性、科学研究的方法、放手研究的政策、知人善任和合理配备专业人才等。
00260051 固体量子计算器件简介1学分16学时Introduction to Solid-State Quantum Computing Devices作为量子力学和信息学的交叉，量子信息学是最近二十多年迅速发展起来的新兴学科，量子信息处理技术能够完成许多经典信息技术无法实现的任务。
比如，一旦基于量子信息学的量子计算机得以实现，其在几分钟内就可解决数字计算机几千年才能解决的问题，那么用它就可及时地破解基于某些数学问题复杂性假定之上的传统保密通信的密钥，从而对建立于经典保密系统行业的信息安全构成根本性的威胁。
这种新兴技术的实现可以直接地应用于国防，政治，经济和日常生活。
本课程在此大的学术背景下展开，主要介绍最有希望成为量子比特的固体量子相干器件的基本原理和目前的研究状况，以及如何用这些器件实现量子计算。
清华大学微电子学研究所Feb. 25, 2008模拟集成电路分析与设计课程概况z微电子学专业核心课程之一z3学分48学时：每周3学时X16周z目标：培养学生具有初步的模拟集成电路分析能力和设计能力，了解模拟集成电路基本模块的分析方法和设计过程z上课时间：每周一上午第二大节（9：50～12：15）z上课地点：六教6A301z习题课：四次习题课习题课z答疑时间：周三下午2：00～3：30z答疑地点：任课教师办公室答疑地点教材与参考书z教材：Behzad Razavi，“Design of Analog CMOSIntegrated Circuits”, 西安电子科技大学出版社英版中版（英文影印版或者中文版），2001年池保勇,“模拟集成电路分析与设计”,（编写中）z参考书：P R Gray“Analysis and Design of AnalogP.R. Gray, Analysis and Design of AnalogIntegrated Circuits”, Fourth Edition，高等教育出版社英文影印版或者中文版，2001年()P.E. Allen, “CMOS Analog Circuit Design”,Second Edition, 电子工业出版社，2002年,课程内容CMOS电路为主，适当介绍Bipolar电路考核z总原则：学到东西、相对公平总原则学到东西相对公平z平时表现（5％）＋作业（10％）＋课程设计（25％）＋期中考试（开卷，25％）＋期末考试（闭卷，35％）试（闭卷z作业：10次作业，每次1分z课程设计：设计思路和结果、口头报告及文档z期中考试：开卷考试(Lecture 1-7)期中考试(Lecture17)z期末考试：闭卷考试(期中考试后的内容)课程设计z课程设计全差分运算放大器的设计（第十四周前递交中期进展报告、第十六周前完成全部电路设计）z三人为一组，根据项目水平以及各人贡献给分人为组，根据项目水平以及各人贡献给分z时间：课后完成，16周习题课上作口头报告（5分钟）,期末考试后提交完整书面设计报告z提供的资源：SUE安装文件和帮助文档（画电路图）、Hspice安装文件、Hspice完整的帮助文档、Hspice的简单帮助文档（中文）、仿真工艺库文件、库文件使用说明、课程设计说明文件Hspice ToolBox明文件、Hspice ToolBox（与Matlab的接口文件）及部分数据后处理源文件模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础模拟信号与数字信号集成电路与分立电路SUN华硕P5K-E/WIFI-AP主板P5K E/WIFI AP集成电路与分立电路模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础模拟电路分析与设计z电路分析：已知电路拓扑结构和元器件尺寸的基础上应用简单、但足器件尺寸的基础上应用简单但足够精确的元器件模型来分析该电路所具有的各种性能z电路设计：根据一组给定的性能指标设计出满足指标要求的路拓标，设计出满足指标要求的电路拓扑结构并确定各种元器件的尺寸z电路分析是电路设计的前提和基础电路分析可以帮助设计者增强电路知识，了解各种拓扑结构的优势和缺点，为设计者选择合适的电路结构提供参考电路分析是进行电路设计的前提，只有对电路进行了全面的分析，设计者才能明确如何在各种设计指标之间进行权衡，明确如何在各种设计指标之间进行权衡从而确定各元器件的尺寸模拟电路的基本分析方法z基尔霍夫电压定理：任何个电路环路上基尔霍夫电压定理：任何一个电路环路上的各元器件电压降之和等于0模拟电路的基本分析方法（续）z基尔霍夫电流定理：在电路中流进某个节点各支路等点的各支路电流之和等于0模拟电路的基本分析方法（续）z欧姆定理：电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值欧姆定理电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值模拟电路的基本分析方法（续）z戴维营诺顿电源等效定理：如果个网络不包含非线性戴维营－诺顿电源等效定理：如果一个网络不包含非线性受控源和非线性元件，则向该网络的输出端口看过去，网络的行为都可以等效为一个电压源和一个阻抗的串联，也可以等效为该阻抗和一个电流源的并联，该阻抗等于向该网络输出端看过去的输出阻抗，电压源等于该端口上的开路电压，而电流源的大小等于该端口的短路电流路电压而电流源的大小等于该端口的短路电流模拟电路的基本分析方法（续）z电路分析基本步骤析本步确定电路的直流工作点确定各元器件的小信号模型及其中的参数值画小信号等效电路（在这一步中，要注意交流与画小信号等效电路（在这步中要注意交流与直流的划分，直流偏置点都是交流地）应用KVL、KCL定理和欧姆定理列电路方程求解方程组得到该电路的分析结果（在这一步中通常要做简化处理）模拟电路的基本分析方法（续）z上述求解过程可能会很复杂，得到的结果可能不能揭示结果能不能揭示电路的本质特征z在课程的学习中，在课程的学习中需要培养对模拟电路的直观分析能力，只有这样，在分析较复杂电路时，才能抓住电路的主要特征，简化分析过程，而且可以更好程而且可以更好的理解电路并用以指导电路的具体设计过程模拟集成电路的设计流程模拟集成电路设计的难点z数字电路：离散信号；模拟电路：连续信号数字电路离散信号模拟电路数字电路速度与功耗；模拟电路速度z数字电路：模拟电路：速度、功耗、增益、精度、线性度、电源电压等z模拟电路对噪声、串绕、其它干扰等更敏感z模拟电路受到元器件二阶效应的影响z EDA工具支持力度不如数字电路z模拟电路的建模与仿真存在困难z现代工艺针对数字电路优化模拟集成电路设计是一门艺术，优秀的模拟电路设计工程师是一个艺术家模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础自然信号处理z声音信号、图像信号、生物信号、地震信号等z特点：动态范围大，带外干扰强数字通信数字信号恢复多级信号处理¾级数与带宽磁盘驱动器头读取制信转化为信号 磁头读取二进制信息，转化为电信号 含有强噪声成分与失真无线收发机z无线接收机微弱信号、强干扰、高频微弱信号强干扰高频z无线发射机输出强信号、高频光纤通信z高速、宽带信号（10－40Gbps）传感器z传感器各种传感器感知外界信号加速度计高速数字设计z微处理器与存储器、高速数字设计时钟分布与重定时互连线延迟、封装寄生、衬底耦合存储器中的灵敏放大器z高速数字设计本质上就是模拟设计分频器/计数器⋅K+=NPS模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础直流信号z直流信号：不随时间变化的信号电路中任何一个节点的信号如果不随时间变化，均可认为是直流信号直流分析就是确定电路中各节点的直流信号大小的过程，该过程通常也被称为确定电路的直流（或静态）工作点交流信号z交流信号：随时间变化的信号电路中任何个节点的信号如果随时间会发生变化，则该电路中任何一个节点的信号如果随时间会发生变化，则该信号中必定包含有交流信号成分交流分析是用不同频率的正弦型信号（平均值为0）激励电路，确定电路中各节点对不同频率激励信号所发生的响应的过程由于任何一个交流信号均可等效为不同幅度、不同频率正弦型信号的加权求和，因此模拟电路中通常说的交流信号指的就是平均值为0的正弦型信号一旦采用交流分析方法确定了电路对不同频率正弦型信号的响应，采用叠加定理就可以确定该电路对不同波形信号的响应电路节点信号分析z电路中任何个节点的信号等于该节点的电路中任何一个节点的信号等于该节点的直流信号与该节点的交流信号之和z先采用直流分析方法确定电路中各节点的直流信号（直流工作点），在这一步中假设所有的交流激励信号源均等于0z再采用交流分析方法来得到电路中各节点的交流信号，在这一步中假设所有的直流将两次分析的结果加激励信号源均等于0，将两次分析的结果加在一起，就是该节点的总信号小信号分析z小信号分析：当各节点的交流信号幅度足够小，对电路直流工作点的扰动影响近似可以忽略时可以采用的一种分析方法z大信号分析：当各节点的交流信号幅度很大，对电路直流工作点的扰动影响不可忽略时要采用的分析方法a是一个只与电路的静态工作点相关的参数，它是电路传输曲线在静态工作点Q处的斜率静斜率知道了电路的静态工作点信息，就可以确定a的大小在静态工作点周围，电路的输出信号与输入信号之间的关系就由a唯一确定，这样给电路分析和设计带来很大方便小信号分析与大信号分析z小信号分析是一种线性化的分析方法它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化，并用来描述电路在静它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化并用来描述电路在静态工作点一定范围内的行为，在这一小段范围内，输出信号与输入信号之间成线性关系该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关。
对电路线性度的要该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关对电路线性度的要求越高，该线性化范围越小超出此范围时，就不能再采用小信号分析方法，电路不再是线性的了，只能采用大信号分析方法进行分析小信号分析一般基于元器件的小信号模型来进行分析，所得到的结果可以用来描述电路在静态工作点一定范围内的线性行为z大信号分析一般基于元器件的大信号I -V 特性进行分析，分析过程很复杂，但却描述了电路在整个空间析分析过程很复杂但却描述了电路在整个空间的行为z大信号与小信号分析是一个整体与部分之间的关系大信号与小信号分析是个整体与部分之间的关系模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础放大器的两端口网络模型2121111vvivyvyi+=+=2221212yy22221221111v v y i v v y i ==1=i放大器的两端口网络模型：低频宏模型单向放大器：输出端口所加信号不会对输入端口的输入阻抗的计算方法般情况下，令输出开路。
若输出接有一般情况下，令输出开路。
若输出接有负载，应将负载考虑在内输出阻抗的计算方法一般情况下，令输入短路。
若输入信号源带有源内阻，应将信号源内阻考虑在内短路跨导和开路电压增益的计算方法z 短路跨导：令输出短路到地在定的信号电压激励下计算流过输出端 在一定的信号电压v in 激励下，计算流过输出端短路线的电流i out短路跨导G m ＝i out /v inz 开路电压增益：若输入信号源带有源内阻，应将信号源内阻考虑在内 电压增益a v ＝－G m ×Z o一般情况下令输出开路若输出接有负载应将负载考般情况下，令输出开路。
