Introduction to Digital Audio Coding and Standards (The Springer International Series in Engineering pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Marina Bosi

出品人:

页数:434

译者:

出版时间:2002-12-31

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402073571

丛书系列:

图书标签:

计算机
2014
Digital Audio
Audio Coding
Digital Signal Processing
Audio Standards
Multimedia
Communications Engineering
Computer Science
Springer
Audio Compression
Signal Processing

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具体描述

深入探索高精度模拟电路设计与系统集成本书聚焦于现代电子系统中至关重要的模拟电路设计理论、实现技术及其在复杂系统中的集成应用。在当今技术飞速发展的时代，数字信号处理能力无疑占据了核心地位，但支撑起一切感知、交互和基础数据采集的，始终是高质量的模拟前端。本书旨在为电子工程师、高级技术人员以及研究生提供一本全面而深入的参考指南，用以掌握设计和优化高精度、低噪声、宽动态范围的模拟电路所需的所有关键知识和实践技能。第一部分：模拟基础与器件物理的深化理解本书的开篇部分将系统性地回顾并深化读者对半导体器件物理和模拟电路基本原理的理解，为后续的复杂电路设计打下坚实的理论基础。第一章：CMOS 晶体管的非理想特性精析本章将超越教科书中的理想模型，深入探讨在实际集成电路（IC）工艺中，MOSFET 晶体管所表现出的所有关键非理想效应。内容涵盖短沟道效应（如DIBL和阈值电压随长度的变化）、载流子速度饱和、亚阈值传导、陷阱效应引起的低频噪声（$1/f$ 噪声）的精确建模与影响分析。重点讨论如何通过器件几何结构（如栅极长度、宽度）和偏置点的选择，来最小化这些非理想特性对电路性能，尤其是噪声和失真引入的负面影响。此外，也将探讨 FinFET 等新型晶体管结构对模拟性能带来的挑战与机遇。第二章：无源元件的高精度建模与布局在模拟设计中，电阻器、电容器和电感器的寄生效应与温度稳定性是决定最终精度的主要因素。本章详尽阐述了集成工艺中制造的各种无源元件的等效电路模型，包括多晶硅电阻、扩散电阻、沟道电阻以及不同类型的电容器（如MOS电容、MOM电容）的寄生串联电阻（ESR）和电感（ESL）。特别关注了温度系数（TCR）的分析，以及如何通过匹配设计和布局技术来提高元件间的跟踪精度，这对于构建高稳定性的参考电压源和匹配网络至关重要。第三章：精确匹配与工艺偏差管理模拟电路的性能，尤其是差分电路，高度依赖于元件的精确匹配。本章系统地介绍了随机失配（随机变化）和确定性失配（形状效应、热点效应）的统计模型。我们将探讨诸如共质心布局（Common-Centroid Layout）、编码技术（Dummy/Guard Rings）等高级布局技巧，用于最小化晶体管和电阻网络间的空间相关性失配。同时，本书也引入了工艺、电压和温度（PVT）角分析在设计验证中的重要性，展示如何确保电路在所有预期的工作条件下都能满足性能指标。第二部分：关键模拟模块的设计与优化本部分是本书的核心，聚焦于构成高性能模拟前端和数据转换系统的基本模块的深入设计方法。第四章：精密电流镜与偏置电路设计电流镜是所有模拟电路的基石。本章超越了基本的镜像关系，深入探讨了高精度、高共模抑制比（CMRR）电流镜的设计。内容包括：如何使用多级镜像技术实现高输出阻抗、采用源跟随器/共源极辅助晶体管（MOS Cascode）结构来线性化输出阻抗。同时，详细分析了如何设计具有极低输出阻抗的电流源，以及如何构建对电源抑制比（PSRR）敏感的精密偏置网络，确保电路的静态工作点稳定可靠。第五章：运算放大器（Op-Amp）的高级拓扑结构本章全面涵盖了从单位增益缓冲器到高增益差分放大器的设计。重点分析了多种主流的Op-Amp拓扑结构，包括折叠式和密勒折叠式（Miller-folded）架构，以及利用负反馈实现高输出阻抗的共源共栅（Telescopic Cascode）结构。设计优化部分将聚焦于增益带宽积（GBW）、相位裕度（PM）和摆幅（Slew Rate）之间的权衡。此外，本书也将探讨如何有效补偿多极点系统，例如使用密勒补偿、Nulling-Point补偿以及米勒-DDA（Miller-DDA）技术来确保稳定性。第六章：低噪声与高线性度放大器设计本章专门针对射频（RF）和高保真音频应用中的需求，深入研究噪声优化和线性度提升技术。在噪声方面，详细分析了不同拓扑结构对输入电压噪声和输入电流噪声的贡献，并介绍了如何通过晶体管尺寸优化、偏置电流分配以及采用折叠式/共源共栅结构来最小化总输入参考噪声。在线性度方面，重点讨论了二阶谐波失真（HD2）和三阶谐波失真（HD3）的产生机制，以及如何通过引入高阶线性化技术（如背景偏置、源极/漏极的线性化反馈）和选择合适的偏置点来最大化二阶和三阶交点（IP2/IP3）。第七章：高性能开关电容器电路（Switched-Capacitor Circuits）开关电容器（SC）电路是实现模拟滤波、增益和数据转换的核心技术。本章详细介绍了SC电路的理论基础，包括电荷泵送、电容比的精确实现。内容深入探讨了SC滤波器的非理想效应，如时钟馈通（Clock Feedthrough）、开关注入（Charge Injection）和电容匹配误差的影响。本书提出了一系列缓解这些限制的先进技术，例如使用自举技术（Bootstrapping）来提高开关导通电阻的一致性，以及采用时钟重叠（Clock Overlap）技术来消除残留电荷。第三部分：数据转换器与系统集成最后一部分将这些基础模块的应用推向实际的系统层面，重点关注高性能模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的设计与集成挑战。第八章：高线性度数模转换器（DAC）的设计本章详细解析了主流DAC架构的优缺点，包括电阻梯形网络（R-2R）、单元电流源阵列（Current-Steering DAC）和电荷泵DAC。对于电流源阵列DAC，本书深入研究了失配误差对积分非线性度（INL）和微分非线性度（DNL）的影响，并重点介绍了消除这些失真效应的先进修正常见技术，如动态元素匹配（DEM）和校准技术。章节也探讨了对噪声整形和毛刺（Glitch）抑制至关重要的输出级设计。第九章：高速与高精度模数转换器（ADC）架构本章系统地比较了不同ADC架构的适用场景和性能极限，包括Flash型、流水线（Pipelined）型、逐次逼近寄存器（SAR）型以及Sigma-Delta（$SigmaDelta$）型转换器。对于流水线ADC，重点分析了级间缓冲器对整体性能的影响、失配的校准方法，以及如何实现高精度残余电荷转移。对于$SigmaDelta$转换器，将深入讲解调制器（Modulator）的设计，包括高阶量化器、噪声整形技术和数字下采样滤波器（Decimation Filter）的综合设计流程。第十章：模拟与数字的接口与隔离在实际SoC设计中，模拟电路的性能极易受到数字电路开关噪声的干扰。本章专门讨论了跨越模数边界的隔离技术。内容包括：电源轨的滤波与去耦策略、衬底噪声（Substrate Noise）的传播机制分析、以及如何设计隔离环（Guard Rings）和电荷泵来最小化数字耦合。此外，本书也将介绍片上低压差稳压器（LDO）在为敏感模拟模块提供干净电源方面的关键作用，确保整个系统的信噪比（SNR）不被电源波动所牺牲。附录：高级仿真与验证工具的使用指南本书最后附带了使用主流电路模拟器（如Spectre、Eldo）进行高级瞬态分析、噪声分析（如瞬态噪声积分）、失真分析（如Harmonic Balance）以及蒙特卡洛（Monte Carlo）工艺角仿真的详细流程和技巧，帮助读者将理论知识转化为可验证的物理设计。