美國斯坦福(Stanford)大學電機工程系教授Thomas H Lee的"CMOS射頻集成電路設計"一書在1998年由英國劍橋大學出版社出版時就受到了普遍的關注和讀者的青睞。至今該書己成為從事射頻集成電路設計的技術人員和有關電路專業學生少數的必讀和必備的參考書和教科書之一。該書的巨大成功其原因是多方面的。一方面是對這方面的專著( CMOS射頻集成電路)大量的,不斷增長的需求,另一方面則是作者嚴謹,活潑的寫作風格和選題的恰當。閱讀該書就似在科學的殿堂和歷史的隧道來回漫游,既學到了用CMOS來設計射頻集成電路,又了解了無線電學科漫長的發展經過。
無線通信技術是繼計算機技術之后近幾十年來在信息技術(IT)領域中發展最快的二個部門之一。無線通信的發展大致可分為兩個階段:移動通信(以手機的廣泛使用為標志)和移動計算。后者的起飛則是以無線局域網(WLAN)為代表,并且和CMOS射頻電路的設計技術和CMOS工藝的成熟密切相關的。由于數字集成電路多年來一直是集成電路設計的主流,大學的教育和工程業界對射頻電路集成到數字及數模混合信號電路的技術缺乏足夠的準備和訓練。Lee的這本書正好彌補了這個知識上的空檔。
該書除了介紹足夠多的微波,電磁場和無線電知識以讓讀者有必要的基礎來了解和掌握對射頻電路的分析和設計外,還用了大量的篇幅討論了CMOS器件的工作原理和模型化。作者擅長用簡潔明了的直觀思維"圖象"來闡述問題的物理本質。使讀者很快能理解和學會電路分析的方法。舉個例子來說,盡管作者是一個電路背景出身的學者,他對MOS短溝,長溝器件的定義區分不以物理長度而以電場大小(沿溝道方向)為標尺,一下子就點明了問題的本質所在。書中對衡量器件高頻特性兩個代表品質因子的特征頻率,fT和fmax,的討論也十分深刻,不僅使讀者學會了如何去計算它們,而且了解到為什么在電路分析中往往要用品質因子來表征一個繁雜電路或系統的性能(因為它是一個綜合的指標)。這樣的寓一般原理于個案研究的例子在書中不乏少數。
本書的側重點是講述電路的工作原理和分析方法,射頻電路可看作是一個講解的載體。將該書作為模擬電路分析和設計課程的后續課來教授或自修通讀,會大大增強理解和分析電子電路的能力。全書組織合理,材料由淺入深,電路,系統層次由底而上(bottom up)。作者從無源元件講起,再介紹MOS器件原理包括噪聲模型,直到射頻收發器的各個單元電路(低噪聲放大器,混頻器,功率放大器,鎖相環,振蕩器和頻率綜合器),最后以介紹射頻收發器的總體結構結束全書的技術內容討論。
除了該書卓著的專業內容外,尚有兩個非技術特色不可不提。一是本書提供了極佳的無線電通信的發展歷史的回顧。作者引用的材料準確仔細(連有關發明專利的號碼都提供),描述生動(例如真空管發明時期的一些軼聞),讀起來如同看科普文章,容易記憶。另一個特點是作者文筆風趣,遣詞“平民”化,但表達的專業內容又無失真。例如作者將A類(classA)功率放大器比喻為"吃了激素"的通用的小信號放大器,令人忍俊不己。但事實上這個比方技術上是十分準確的。讀者如想學習現代美式英語,不妨在攻讀這本中文譯本時,參照閱讀英文原版(電子工業出版社有英文原版出版),必定收益不淺。
譯者連續三年用該書(英文原版)在清華大學教授研究生課程,期間也發現和糾正了原文中的一些錯誤(大多系排版類的錯誤)。這些錯誤都在中文譯本中得到了糾正。這本書的翻譯工作大多為年輕人完成,特別要感謝的是周研(清華大學電子工程系畢業生,現美國UC Berkeley博士研究生),她承擔了大部分章節的翻譯。清華大學微電子學研究所博士研究生高巍,邵雪,葉佐昌和焦超幫助結束了第15章到第19章的翻譯工作,在此深表謝意。
余志平,周潤德
清華大學
2003年7月
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