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半導体シリーズ 【シリーズ一覧へ】

CMOS回路はSPICEを使ってトランジスタでこうつくる

CMOSアナログ/ディジタルIC設計の基礎

泰地 増樹 著
A5判 192ページ
定価2,376円(税込)
JAN9784789830690

2010年3月15日発行

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 本書は,CMOS回路をトランジスタ・レベルから理解したいと考えている方々に向けて,広い範囲で分かりやすい説明をするよう意図しています.アナログ回路は,いちばんシンプルな2段のOPアンプ回路に重点を置き,その派生回路としてバンドギャップ回路,定電流回路などを説明しています.ディジタル回路はロジックの基礎からステート・マシンまでをコンパクトにまとめました.小信号解析の章では基本的な回路について小信号等価回路を示し,加えて位相余裕の広げ方について詳細な説明をしています.
 読者が今後SPICEでのシミュレーションをいろいろと試してみる可能性も大いにあると考え,最後のデバイスの章で最低限必要な知識が得られるようにしています.

本書で紹介したSPICE回路のデータをダウンロードして使えるようにしました.
LTspiceデータはzipに圧縮してありますので,フリーの解凍ツールで解凍して使ってください.解凍したら,ドキュメントの本文に沿って作業をしてください.大部分の回路が入力してあります.約30の回路図です.


■ファイルのダウンロード(ZIPファイル)

目次

序章 CMOSアナログ回路をSPICEを使って設計しよう

第1章 CMOSアナログ回路の基礎
 1.1 MOSトランジスタの基礎
 1.2 トランジスタを使った簡単な回路ブロック
 1.3 OPアンプ回路の設計
 1.4 OPアンプの応用回路
 1.5 OPアンプを応用した定電圧源と定電流源
 1.6 GND(または VDD)に近い電圧どうしを比較する差動アンプ回路
 1.7 ΔVGS電流源回路(バイアス回路)
 1.8 三角波生成回路(オシレータ回路)
 1.9 カレント・ミラー回路

第2章 CMOSディジタル回路
 2.1 インバータ,NAND,NOR
 2.2 データを保持する回路DラッチとDフリップフロップ
 2.3 カウンタ回路
 2.4 ステート・マシン(State Machine)
 2.5 その他のディジタル回路

第3章 小信号解析
 3.1 小信号解析の目的
 3.2 基本回路のゲインと出力抵抗を求める
 3.3 周波数応答
 3.4 ポールとゼロ
 3.5 ボルテージ・フォロワの小信号解析(手計算)
 3.6 SPICEを使用したAC解析

第4章 CMOSデバイスの基礎知識
 4.1 自由電子とホール
 4.2 PN接合,空乏層,ダイオード
 4.3 MOSトランジスタの構造と動作

Appendix 半導体に関わる基本式の導出とLTspiceの使い方
 A.1 PN接合のビルトイン・ポテンシャルを導出する
 A.2 空乏層の電界,空乏層幅,空乏層容量(=接合容量)の導出
 A.3 基板バイアス効果(Body Effect)について
 A.4 MOSトランジスタの電流の式を導出する
 A.5 チャネルが形成されているときのゲート-ソース間容量CGSの導出
 A.6 バンドギャップ電圧はどうして1.2Vになるのか
 A.7 PWM制御昇圧DC-DCコンバータのSPICEシミュレーション
 A.8 トランスコンダクタンスgm,寄生容量,出力抵抗の手計算での導出方法
 A.9 LTspiceの設定方法



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