书籍介绍

信号处理与集成电路简介

译者序
原书前言
第一部分综述1
1模拟、数字和混合信号处理2
1 1数字信号处理2
1 2摩尔定律和“机敏”技术2
1 3片上系统2
1 4模拟和混合信号处理3
1 5知识架构4
第二部分模拟（连续时间）和数字信号处理5
2模拟连续时间信号系统6
2 1绪论6
2 2信号分析中的傅里叶级数和函数逼近6
2 2 1定义6
2 2 2时域和离散频域7
2 2 3卷积8
2 2 4帕斯瓦尔定理与功率谱8
2 2 5吉布斯现象8
2 2 6窗口函数10
2 3傅里叶变换与基本信号10
2 3 1定义与性质10
2 3 2帕斯瓦尔定理与能量谱12
2 3 3相关函数12
2 3 4单位脉冲与基本信号13
2 3 5冲激响应与系统函数14
2 3 6周期信号14
2 3 7不确定性原理14
2 4拉普拉斯变换与模拟系统15
2 4 1复频15
2 4 2拉普拉斯变换的性质16
2 4 3系统函数17
2 5基本的信号处理电路模块19
2 5 1采用运算放大器电路的基本模块实现19
2 6模拟系统函数的实现23
2 6 1运算放大器的基本原理与应用23
2 6 2运用OTAs和Gm-C电路实现积分器26
2 7小结28
习题28
3模拟滤波器设计31
3 1绪论31
3 2理想滤波器31
3 3振幅导向型设计34
3 3 1通带和阻带的最平坦化响应35
3 3 2切比雪夫响应37
3 3 3椭圆函数响应39
3 4频率转换40
3 4 1低通向低通转换40
3 4 2低通向高通转换40
3 4 3低通向带通转换41
3 4 4低通向带阻转换42
3 5示例42
3 6相位导向型设计44
3 6 1相位及延迟函数44
3 6 2最大平坦延迟响应45
3 7无源滤波器47
3 8有源滤波器50
3 9MATLAB在模拟滤波器设计中的应用51
3 9 1巴特沃斯滤波器52
3 9 2切比雪夫滤波器52
3 9 3椭圆滤波器53
3 9 4贝塞尔滤波器53
3 10MATLAB应用的例子54
3 11一个综合应用：数据传输的脉冲整形57
3 12小结61
习题61
4离散信号与系统62
4 1绪论62
4 2模拟信号的数字化62
4 2 1采样63
4 2 2量化和编码69
4 3离散信号与系统71
4 4数字滤波器73
4 5小结77
习题78
5数字滤波器设计80
5 1绪论80
5 2总则80
5 3IIR滤波器的振幅导向型设计83
5 3 1低通滤波器83
5 3 2高通滤波器89
5 3 3带通滤波器91
5 3 4带阻滤波器92
5 4相位导向型IIR滤波器设计92
5 4 1总则92
5 4 2最大平坦群延迟响应93
5 5FIR滤波器95
5 5 1精确的线性相位特征95
5 5 2傅里叶系数滤波器设计101
5 5 3最优约束数量下的单调振幅响应109
5 5 4通带和阻带中的最优等纹波响应110
5 6IIR和FIR滤波器的比较114
5 7MATLAB在数字滤波器设计中的应用114
5 7 1巴特沃斯IIR滤波器114
5 7 2切比雪夫IIR滤波器115
5 7 3椭圆IIR滤波器117
5 7 4滤波器的实现120
5 7 5线性相位FIR滤波器121
5 8一个综合应用：数据传输的脉冲整形122
5 8 1最优设计122
5 8 2运用MATLAB设计数据传输滤波器123
5 9小结126
习题126
6快速傅里叶变换及其应用128
6 1绪论128
6 2周期信号129
6 3非周期信号132
6 4离散傅里叶变换136
6 5快速傅里叶变换算法138
6 5 1按时间抽取的快速傅里叶变换138
6 5 2按频率抽取的快速傅里叶变换143
6 5 3基-4快速傅里叶变换144
6 6离散傅里叶变换的性质147
6 6 1线性147
6 6 2圆周卷积147
6 6 3周期序列的移位148
6 6 4对称性和共轭对148
6 6 5帕塞伐尔定理和功率谱149
6 6 6圆周相关150
6 6 7离散傅里叶变换与z变换之间的关系151
6 7利用FFT进行频谱分析151
6 7 1傅里叶积分的计算152
6 7 2傅里叶系数的计算154
6 8频谱窗155
6 8 1连续时间信号155
6 8 2离散时间信号159
6 9利用FFT的快速卷积、滤波和相关160
6 9 1圆周（周期）卷积160
6 9 2非周期卷积160
6 9 3滤波和分段卷积161
6 9 4快速相关163
6 10MATLAB软件的使用164
6 11小结165
习题165
7随机信号和功率谱166
7 1绪论166
7 2随机变量166
7 2 1概率分布函数166
7 2 2概率密度函数166
7 2 3联合分布167
7 2 4统计参数168
7 3模拟随机过程169
7 3 1随机过程统计170
7 3 2平稳过程172
7 3 3时间均值172
7 3 4遍历性173
7 3 5随机信号的功率谱174
7 3 6线性系统信号178
7 4离散时间随机过程179
7 4 1统计参数180
7 4 2平稳过程180
7 5功率谱估计183
7 5 1连续时间信号183
7 5 2离散时间信号186
7 6小结187
习题187
8数字信号处理器的有限字长效应189
8 1绪论189
8 2输入信号的量化误差191
8 3量化系数的影响195
8 4舍入累积的影响196
8 4 1忽略量化误差的舍入累积197
8 4 2考虑量化误差的舍入累积203
8 5自激：溢出和极限周期206
8 5 1溢出振荡206
8 5 2极限周期和死区效应209
8 6小结211
习题211
9线性估计、系统建模和自适应滤波器212
9 1绪论212
9 2均方近似212
9 2 1模拟信号212
9 2 2离散信号214
9 3线性估计、系统建模与最佳滤波器215
9 4最小均方误差的模拟估计216
9 4 1非因果的平滑维纳滤波器216
9 4 2因果的维纳滤波器219
9 5匹配滤波器219
9 6离散时间线性估计221
9 6 1非递归维纳滤波222
9 6 2采用最小均方误差梯度算法的自适应滤波225
9 6 3最小均方误差梯度算法228
9 7自适应IIR滤波器和系统建模228
9 8自适应滤波器的一个应用：卫星语音传播信号的回声消除器231
9 9小结232
第三部分应用于信号处理的模拟MOS集成电路233
10MOS晶体管与集成电路工艺234
10 1绪论234
10 2MOS晶体管234
10 2 1工作条件234
10 2 2跨导239
10 2 3沟道长度调制效应240
10 2 4PMOS晶体管和CMOS电路241
10 2 5耗尽型MOSFET242
10 3集成电路制造工艺242
10 3 1晶圆制备242
10 3 2扩散和离子注入243
10 3 3氧化245
10 3 4光刻246
10 3 5化学气相淀积247
10 3 6金属化248
10 3 7MOSFET的制备步骤248
10 4集成电路的MOS场效应晶体管的布局与面积考虑249
10 5MOSFET中的噪声251
10 5 1散粒噪声251
10 5 2热噪声251
10 5 3闪烁噪声251
10 5 4噪声模型251
习题252
11集成电路基本单元电路253
11 1绪论253
11 2MOS有源电阻和负载器件253
11 3MOS放大器255
11 3 1采用增强型负载的NMOS放大器255
11 3 2衬底效应255
11 3 3带耗尽型负载的NMOS放大器257
11 3 4源极跟随器257
11 4基于高频应用的设计考虑260
11 4 1寄生电容260
11 4 2共源共栅放大器261
11 5电流镜264
11 6CMOS放大器266
11 7小结267
习题267
12两级CMOS运算放大器268
12 1绪论268
12 2运算放大器的性能参数268
12 3反馈放大器的基本原理270
12 4CMOS差分放大器272
12 5两级CMOS运算放大器276
12 5 1直流电压增益278
12 5 2频率响应278
12 5 3调零电阻279
12 5 4压摆率和建立时间280
12 5 5输入共模范围和共模抑制比281
12 5 6两级CMOS运算放大器的设计计算综述282
12 6一个完整的运放设计实例284
12 7运算放大器设计中的实际问题和非理想效应286
12 7 1电源抑制287
12 7 2直流失调电压287
12 7 3噪声特性287
12 8小结289
习题289
13高性能CMOS运算放大器和运算跨导放大器290
13 1绪论290
13 2CMOS共源共栅运算放大器290
13 3折叠共源共栅运算放大器291
13 4低噪声运算放大器293
13 4 1通过控制器件几何尺寸进行低噪声设计295
13 4 2通过相关双采样降低噪声295
13 4 3斩波稳定运算放大器295
13 5高频运算放大器297
13 5 1基于建立时间的设计考虑297
13 6全差分平衡拓扑结构299
13 7跨导运算放大器304
13 8小结306
习题306
14电容、开关和无源电阻308
14 1绪论308
14 2MOS电容308
14 2 1电容结构308
14 2 2寄生电容310
14 2 3电容比误差310
14 3MOS开关312
14 3 1一种简单的开关电路312
14 3 2时钟馈通313
14 3 3CMOS开关：传输门314
14 4MOS无源电阻315
14 5小结316
第四部分开关电容和混合信号处理317
15微电子开关电容滤波器的设计318
15 1绪论318
15 2采样信号和保持信号320
15 3振幅导向无损离散积分型滤波器322
15 3 1状态变量梯型滤波器322
15 3 2杂散不敏感型LDI梯型滤波器329
15 3 3一种近似的设计方法333
15 4基于无源集总原型的滤波器设计335
15 5级联设计342
15 6移动通信中的应用：语音编解码器和数字调制解调器344
15 6 1语音编解码器344
15 6 2数字调制解调器345
15 7小结346
习题346
16微电子开关电容滤波器中的非理想效应和实际设计考虑348
16 1绪论348
16 2运算放大器有限增益效应348
16 3运算放大器的有限带宽和有限压摆率效应349
16 4运算放大器的有限输出电阻效应350
16 5最大动态范围缩放351
16 6最小电容缩放352
16 7全差分平衡设计352
16 8其他关于寄生电容和开关噪声的讨论354
16 9预滤波和后置滤波的设计要求356
16 10可编程滤波器358
16 11基于滤波器版图的设计考虑359
16 12小结360
17集成Sigma-Delta数据转换器：模拟和数字信号处理的拓展及综合应用361
17 1研究动机和综合考虑361
17 2一阶转换器362
17 3二阶转换器366
17 4抽取和数字滤波370
17 4 1原理370
17 4 2抽取数字滤波器结构373
17 5仿真和性能评估376
17 6实例分析：四阶Sigma-Delta转换器设计378
17 7小结381
部分习题答案382
参考文献389