本書(shū)是我多年來(lái)在半導(dǎo)體行業(yè)從事設(shè)計(jì)工作的成果。我的職業(yè)生涯始于理論物理學(xué)，研究稠密物質(zhì)理論和天體物理環(huán)境中的電磁場(chǎng)。幾年后，我的興趣轉(zhuǎn)向了集成電路設(shè)計(jì)，其中也有電磁場(chǎng)，于是就一直工作于這個(gè)領(lǐng)域。作為一個(gè)理論物理學(xué)家，我總是試圖通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)建模來(lái)獲得實(shí)驗(yàn)和觀(guān)測(cè)結(jié)果。20世紀(jì)90年代，我在加州理工學(xué)院的理論物理小組做博士后的時(shí)候，參與了數(shù)量級(jí)物理學(xué)項(xiàng)目103c班。該班要求同學(xué)們估計(jì)一些事物，比如洛杉磯高速公路上汽車(chē)排放到空氣中的廢膠量，以及在一定的降水和陽(yáng)光下，一根草莖一周能生長(zhǎng)多長(zhǎng)。該班由Peter Goldreich教授和Sterl Phinney教授執(zhí)教，這讓我見(jiàn)識(shí)到了估計(jì)的力量。在我的職業(yè)生涯中，總是試圖通過(guò)先評(píng)估某種影響，然后再驗(yàn)證它來(lái)理解事物。這種分析方法對(duì)我個(gè)人和我指導(dǎo)的人都有很大的幫助。我還遇到了許多其他工程師和學(xué)術(shù)專(zhuān)家，他們都非常善于遵循同樣的原則。本書(shū)就是一個(gè)嘗試，把這種思維方式應(yīng)用于通用設(shè)計(jì)，特別是面向更廣泛受眾的電路設(shè)計(jì)。我將這種分析方法稱(chēng)為估計(jì)分析，但是許多人使用“手工計(jì)算”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，我認(rèn)為這是一種誤導(dǎo)。簡(jiǎn)單而言，就是人們考慮復(fù)雜問(wèn)題的方式不需要精確的完整解決方案。本書(shū)將表明這種方法可以適用于幾乎所有問(wèn)題，如電路分析、高頻現(xiàn)象、采樣概念或抖動(dòng)等。本書(shū)的領(lǐng)域涵蓋大多數(shù)工程師熟悉的簡(jiǎn)單電路理論、以集成電路應(yīng)用為重點(diǎn)的高頻理論以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和鎖相環(huán)(PLL)等系統(tǒng)。與其他類(lèi)似書(shū)籍相比，本書(shū)的不同之處在于它采用了一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢矸椒�，在這種方法中所有情況都經(jīng)過(guò)仔細(xì)建模，通常是從基本原理開(kāi)始，然后是實(shí)用性的解決方案和用以說(shuō)明解釋的關(guān)系代數(shù)式。一旦建立了這樣的模型，就可以將其作為模擬仿真的起點(diǎn)，采用模擬仿真對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行微調(diào)。
假設(shè)讀者熟悉基本的電磁學(xué)和電路理論，對(duì)高級(jí)電路系統(tǒng)（如鎖相環(huán)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器）等不需要有任何前期的接觸與了解。同時(shí)假設(shè)讀者的微積分和向量分析等數(shù)學(xué)能力應(yīng)達(dá)到大學(xué)一年級(jí)水平。
本書(shū)開(kāi)篇是簡(jiǎn)短的一章，概述基本的建模概念，接著兩章用這種建模方法來(lái)描述基本電路分析。大多數(shù)讀者應(yīng)該熟悉這些內(nèi)容，目的是在一個(gè)熟悉的環(huán)境中使用分析技術(shù)作為例證。然后，在第4～6章中將建模概念重點(diǎn)應(yīng)用于高頻集成電路。在這里，也將借此機(jī)會(huì)定義電容和電感的概念，在某種程度上顯示了它們的二元（對(duì)偶）性。通過(guò)使用建模技術(shù)，可以進(jìn)一步重點(diǎn)討論高頻問(wèn)題的其他有趣且較少討論的方面。本書(shū)的后一章描述了應(yīng)用相同原理的更高級(jí)別的系統(tǒng)應(yīng)用，涵蓋了PLL和ADC及其標(biāo)準(zhǔn)模塊和屬性。希望這將有助于電子工程師減少對(duì)模擬仿真器的需求，并幫助他們更快地聚焦關(guān)鍵問(wèn)題。每一章還包含一套練習(xí)，幫助讀者加深對(duì)概念的理解，并驗(yàn)證對(duì)知識(shí)要點(diǎn)的掌握程度。
這些章之間或多或少是相互獨(dú)立的，在一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)中，可以很輕松地學(xué)完所有知識(shí)。對(duì)于興趣在于電磁學(xué)和應(yīng)用的學(xué)生而言，第4～6章將非常有用。第7章介紹了更多關(guān)于估計(jì)分析技術(shù)的系統(tǒng)級(jí)方面的知識(shí)。第2章和第3章中帶非線(xiàn)性效應(yīng)的電路分析對(duì)于簡(jiǎn)單的通用性知識(shí)介紹是有幫助的。
沒(méi)有大家的幫助，本書(shū)的寫(xiě)作是不可能完成的。我的家人Nancy和Nicole，對(duì)我的耐心和支持從未動(dòng)搖。我的經(jīng)理Pirooz Hojabri和泰克公司的技術(shù)人員也是本書(shū)的支持者。特別感謝Vincent Tso和Behdad Youssefi閱讀了本書(shū)的初稿并提出了修改意見(jiàn)，Garen Hovakimyan和Patrik Satarzadeh對(duì)一些數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)提供了反饋意見(jiàn)。我非常感謝他們的支持和幫助。此外，來(lái)自劍橋大學(xué)出版社審稿者的意見(jiàn)使本書(shū)從純粹的理論提升為對(duì)工程技術(shù)人員更有用的知識(shí)。后，我要感謝劍橋大學(xué)出版社的編輯們?cè)谡麄�(gè)出版過(guò)程中給予的鼓勵(lì)和支持。他們的協(xié)作風(fēng)格和對(duì)寫(xiě)作的許多有益的注釋大大提高了本書(shū)的質(zhì)量，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了我一個(gè)人所能取得的成就。