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目录 1

第1章 概论 1

§1.1　微波集成电路 1

§1.2　微波集成电路仿真 2

§1.3 mwSPICE的电路仿真功能 3

§1.4　mwSPICE的电路仿真原理 6

§1.5　mwSPICE的程序结构和仿真过程 7

第2章　数学方法 10

§2.1 引言 10

§2.2　电路方程的建立 13

§2.2.1　基本节点分析法（NA） 14

§2.2.2　改进节点分析法（MNA） 15

§2.2.3　混合分析法（HAM） 18

§2.2.4　稀疏列表法（STF） 20

§2.3　线性代数方程的求解 22

§2.3.1　高斯消元法和LU分解法 22

§2.3.2　稀疏矩阵技术 27

§2.4　非线性电路直流分析 31

§2.4.1　牛顿-拉夫逊（Newton-Raphson）法 32

§2.4.2　收敛问题 34

§2.4.3　改进的N-R算法 36

§2.5　数值积分算法 37

§2.5.1　显式积分法和隐式积分法 38

§2.5.2　时间步长和稳定性问题 42

§2.5.3　变步长法和变阶法 43

§2.6　敏感度分析 45

§2.6.1　交流敏感度和直流敏感度 45

§2.6.2　敏感度计算 45

第3章　无源电路元件及其表征 54

§3.1　微波传输线 54

§3.1.1　理想传输线 54

§3.1.2　微传输线 67

§3.1.3　微带线的不连续性 74

§3.2　微耦合线 84

§3.2.1　微带耦合线 85

§3.2.2　郎格（Lange）耦合器 90

§3.2.3　微带耦合线的mwSPICE表征 92

§3.3 电感器 96

§3.3.1　微波集成电感器 96

§3.3.2　电感器的mwSPICE表征 98

§3.4　电容器 102

§3.4.1　微波集成电容器 102

§3.4.2　电容器的mwSPICE表征 104

§3.5.1　微波集成电阻器 105

§3.5 电阻器 105

§3.5.2　电阻器的噪声模型 109

§3.5.3　电阻器的mwSPICE表征 109

§3.6 气桥 112

第4章　半导体器件模型及其表征 113

§4.1　结型二极管（JD） 113

§4.1.1　结型二极管的静态特性 113

§4.1.2　结型二极管的动态特性 114

§4.1.3　结型二极管的温度特性 116

§4.1.4　结型二极管的小信号模型 117

§4.1.5　结型二极管的噪声模型 118

§4.1.6　结型二极管的mwSPICE表征 119

§4.2 肖特基势垒二极管（SBD） 121

§4.2.1　SBD二极管特性 121

§4.2.2　SBD二极管模型及其mwSPICE表征 123

§4.3 PIN二极管（PIN） 124

§4.3.1 PIN二极管特性 124

§4.3.2 PIN二极管模型 125

§4.3.3 PIN二极管的mwSPICE表征 127

§4.4 稳压二极管 129

§4.5 双极型晶体管（BJT）NPN PNP 129

§4.5.1 EM1模型 130

§4.5.2 EM2模型 134

§4.5.3 EM3模型 140

§4.5.4 GP模型 150

§4.5.5 SPICE模型 153

§4.5.6 双极型晶体管的mwSPICE表征 161

§4.6 结型场效应管（NJF,PJF） 166

§4.6.1 静态特性 167

§4.6.2 动态特性 170

§4.6.3 温度特性 171

§4.6.4 小信号模型 172

§4.6.5 噪声模型 174

§4.6.6 结型场效应管的mwSPICE表征 175

§4.7.1 静态特性 177

§4.7 MOS场效应管（NMOS,PMOS） 177

§4.7.2 动态特性 182

§4.7.3 温度特性 185

§4.7.4 小信号模型 185

§4.7.5 噪声模型 187

§4.7.6 MOS场效应管的mwSPICE表征 188

§4.8 镓砷场效应管（GaAs MESFET） 195

§4.8.1 结构和工作原理 195

§4.8.2 静态特性 200

§4.8.3 动态特性 206

§4.8.5　小信号模型 208

§4.8.4 温度特性 208

§4.8.6　噪声模型 210

§4.8.7　镓砷场效应管的mwSPICE表征 211

§4.9　双栅镓砷场效应管 220

§4.10　HEMT管 222

§4.10.1　结构和工作原理 222

§4.10.2　特性和等效电路 225

§4.10.3　噪声模型 227

§4.10.4　HEMT管DCFL非门电路 227

§4.11.2　HBT管的等效电路 229

§4.11.1　结构和工作原理 229

§4.11 HBT管 229

§4.11.3　HBT管逻辑电路 232

§4.12　mwSPICE的半导体器件模型库 233

第5章　子电路和自定义网络 235

§5.1 子电路 235

§5.1.1　集成PIN二极管（PIN） 235

§5.1.2　单独封装PIN二极管（PIN2） 236

§5.1.3　线性R、L、C子电路 237

§5.2 自定义网络 240

§6.1 独立源信号 244

§6.1.1　独立电压源 244

第6章　源信号及其表征 244

§6.1.2　独立电流源 246

§6.1.3　mwSPICE中的独立源信号 247

§6.1.4　功率源和功率表 258

§6.2　受控源 260

§6.2.1　压控电压源（VCVS）E 261

§6.2.2　流控电流源（CCCS）F 262

§6.2.3　压控电流源（VCCS）G 263

§6.2.4　流控电压源（CCVS）H 265

§6.2.5　小结 266

第7章　电路分析 268

§7.1 直流分析 269

§7.1.1　直流工作点分析（OP） 269

§7.1.2　直流小信号传输函数值分析（TF） 270

§7.1.3　直流传输曲线（DC） 270

§7.1.4　直流敏感度分析（SENS） 272

§7.2　交流分析 274

§7.2.1　交流小信号分析（AC） 274

§7.2.2　交流敏感度分析（SENSAC） 275

§7.2.3　失真度分析（DISTO） 275

§7.2.4　噪声分析（NOISE） 277

§7.2.5　S参数和Y参数（SP YP） 277

§7.3.1　瞬态分析（TRAN） 280

§7.3　瞬态分析 280

§7.3.2　快速傅里叶分析（FOUR） 282

§7.3.3　功率分析 282

§7.4　温度分析（TEMP） 286

§7.5　其它辅助功能 287

§7.5.1　初始条件设定（IC） 287

§7.5.2　节点电压设定（NODESET） 287

§7.5.3　引用其它文件（INCLUDE） 288

§7.5.4　辅助功能选择（OPTIONS） 289

§7.5.5　函数变换（FUNCTION） 292

§8.1 电路文件的结构 295

第8章　电路文件 295

§8.1.1　DIM块 296

§8.1.2　VAR块 298

§8.1.3　EQN块 300

§8.1.4　CKT块 301

§8.1.5　MODEL块 308

§8.1.6　SOURCE块 310

§8.1.7　CONTROL块 312

§8.1.8　SPICEOUT块 314

§8.1.9　FUNCT块 317

§8.1.10　OUT块 317

§8.1.11　FREQ块 319

§8.1.12　GRID块 320

§8.2 电路文件书写注意事项 324

§8.3　最简电路文件 327

第9章　应用 330

§9.1 晶体管单级放大器 330

§9.1.1　直流分析（OP和SENS） 330

§9.1.2　交流分析和瞬态分析 338

§9.2　可控多谐振荡器 342

§9.3　Colpits振荡器 345

§9.4　TTL与非门电路 348

§9.5 集成运算放大器μA741 350

§9.6　微带耦合线 355

§9.7 2～6GHz有耗匹配微波集成放大器 358

§9.8　2～20GHz分布放大器 362

附录 369

附录A　双端口网络的参数表征 369

§A.1　双端口网络的Z、Y、h和ABCD参数 369

§A.2　双端口网络的S参数 372

§A.3　双端口网络的T参数 376

§A.4　双端口网络参数之间的转换 377

附录B mwSPICE的指令菜单 382

参考文献 390

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