本书全面地介绍了计算机辅助电路设计的基本理论和算法。全书分10章，内容包括：电路方程的建立和求解，稀疏矩阵技术，半导体器件模型与宏模型，线性和非线性电路直流、频域和时域的分析原理和计算方法，灵敏度计算，容差分析，最优化设计，以及目前大规模集成电路的一些新的分析方法。本书在注重讲述基本概念和基本原理的同时，还结合当前纳米集成电路的特点，介绍了BSIM3V3．2模型、遗传算法、混合仿真技术等新技术。书中所涉及的每一种分析方法都结合实际电路给出了相应的计算实例，并附有习题，便于读者阅读和理解。

本书适于作高等院校电类专业本科生和研究生的教材，也可供从事电路设计和计算机辅助设计软件开发的科技人员参考。

全书分10章。第1章介绍电子设计自动化和电路CAD技术的发展概况。第2章阐述电路CAD的基础知识：建立电路方程的方法和求解方法。第3章以电路中以有源器件为核心给出二极管、BJT晶体管和MOS场效应管等半导体器件模型和一些常用的集成电路宏模型。第4章介绍线性和非线性电路的直流分析方法，它是电路CAD中所有其他分析功能的基础。第5章论述瞬态分析方法。第6章介绍频域分析方法。第4章至第6章是本书的重点，这3章所介绍的直流分析、频域分析和瞬态分析，是电路CAD中应用最为广泛的3种分析方法。第7章讨论如何计算电路输出变量对电路元器件参数的灵敏度值。第8章阐述电路的容差分析算法和功能。第9章介绍目前求解大规模电路的一些新进展和算法。第10章简要地论述在电路设计中常用的最优化算法。全书中各种分析方法都给出了计算实例，并附有设计工具的应用实例，便于读者理解和掌握。

1 绪论

 1．1 邑子设计自动化的发展概况

 1．2 模拟电路CAD的发展概况

1．2．1 模拟集成电路的特点和设计自动化方法

1．2．2 模拟集成电路的设计工具

 1．3 数字系统设计流程的演变

2 电路方程的建立和求解方法

 2．1 建立电路方程的常用方法

2．1．1 表矩阵法

2．1．2 拓扑矩阵法

2．1．3 节点法

2．1．4 改进节点法

2．1．5 双图法

 2．2 线性代数方程组的数值解法

2．2．1 高斯消去法

2．2．2 LU分解法

2．2．3 稀疏矩阵技术

2．2．4 复数方程组解法

习题

3 半导体器件模型

 3．1 二极管模型

 3．2 双极型晶体管模型¨

3．2．1 EM1模型

3．2．2 EM2模型

3．2．3 EM3模型

3．2．4 GP模型

 3．3 结型场效应晶体管模型

 3．4 长沟道MOS场效应晶体管模型

3．4．1 非线性电流源IDS

3．4．2 电荷存储效应

 3．5 短沟道MOS场效应晶体管模型

3．5．1 阈值电压

3．5．2 I-U特性的统一模型

3．5．3 MOS电容的统一模型

3．5．4 噪声模型

3．5．5 MOS二极管模型

 3．6 宏模型

3．6．1 宏模型的建立方法

3．6．2 运算放大器的宏模型

3．6．3 其他一些模拟电路单元的宏模型

 3．7 分段线性模型

 习题

4 直流分析

 4．1 线性直流分析

4．1．1 直流分析功能

4．1．2 线性直流分析流程

4．1．3 线性直流分析实例

 4．2 非线性直流分析的数值方法

4．2．1 简单迭代法

4．2．2 牛顿一拉夫森方法

 4．3 非线性器件的直流伴随模型

4．3．1 二极管直流伴随模型

4．3．2 双极型晶体管的直流伴随模型

4．3．3 MOS场效应晶体管的直流伴随模型

 4．4 N—R方法的收敛性

 4．5 改进的N—R方法

4．5．1 “横取”N—R方法

4．5．2 “四象限”算法

4．5．3 阻尼算法

4．5．4 高阶校正法

 4．6 其他改善收敛性的算法

 4．7 直流非线性分析流程和分析实例

 习题

5 瞬态分析

 5．1 引言

 5．2 常用的数值积分方法

5．2．1 向前欧拉法

5．2．2 向后欧拉法

5．2．3 梯形法

5．2．4 多步法

 5．3 储能元件的瞬态离散化模型

5．3．1 电容的离散化电路模型

5．3．2 电感的离散化电路模型

5．3．3 互感的离散化电路模型

 5．4 局部截断误差与稳定性

5．4．1 局部截断误差的计算

5．4．2 变步长策略

5．4．3 起步与导数不连续点的处理

5．4．4 绝对稳定和stiff稳定

 5．5 基尔算法

 5．6 瞬态分析程序及分析实例

5．6．1 瞬态分析程序介绍

5．6．2 分析实例

 习题

6 频域分析

 6．1 交流小信号分析

6．1．1 元器件的交流小信号模型

6．1．2 交流小信号分析流程与实例

 6．2 零极点分析

 习题

7 灵敏度分析

 7．1 引言

 7．2 伴随网络法

7．2．1 特勒根定理和伴随网络的构成

7．2．2 线性网络的伴随网络法

7．2．3 非线性网络的伴随网络法

7．2．4 伴随网络方程的建立及求解

 7．3 网络灵敏度的应用

7．3．1 寄生参数的灵敏度

7．3．2 对于频率的灵敏度

7．3．3 SPICE程序中的直流灵敏度分析

 7．4 导数网络法

7．4．1 线性网络的导数网络法

7．4．2 非线性网络的导数网络法

7．4．3 导数网络方程的建立与求解

习题

8 容差分析

 8．1 引言

 8．2 器件参数的统计分布规律

8．2．1 随机变量及其描述方法

8．2．2 随机变量的数字特征

8．2．3 几种常用器件参数的统计分布

 8．3 多个器件参数变化对电路性能的影响

 8．4 最坏情况分析

 8．5 蒙特卡罗分析

8．5．1 随机数的产生

8．5．2 随机变量的抽样

8．5．3 蒙特卡罗法在电路仿真中的应用

 习题

9 大规模电路的仿真技术

 9．1 引言

 9．2 撕裂法

9．2．1 支路撕裂法

9．2．2 节点撕裂法

 9．3 松弛技术

9．3．1 线性松弛方法

9．3．2 非线性松弛方法

9．3．3 波形松弛方法

 9．4 多级牛顿算法

 9．5 混合仿真技术

10 优化设计

 10．1 概述

 10．2 电路优化问题的特点

 10．3 收敛判据

 10．4 正交设计法

10．4．1 正交拉丁方与正交表

10．4．2 正交表与正交优化设计

 10．5 下降单纯形法

 10．6 拟牛顿算法

 10．7 模拟退火算法

10．7．1 基本思想

10．7．2 算法要素

10．7．3 算法实例

 10．8 进化计算法

10．8．1 适应值函数

10．8．2 交叉算子

10．8．3 变异算子

10．8．4 选择算子

10．8．5 进化计算的高级策略

10．8．6 进化计算实例——遗传算法

 10．9 小结

习题

附录A 教学软件

参考文献