Lecția 1Calculul benzii de frecvență și stabilității: banda în buclă închisă din GBW al op-amp, considerații privind marja de fază și tehnici de compensareDerivăm banda în buclă închisă din produsul câștig-bandă a op-amp și factorul de reacție, apoi relacionăm marja de fază cu stabilitatea și răspunsul tranzient. Sunt introduse opțiuni de compensare pentru sarcini capacitive și câștiguri mari cu ghiduri de proiectare.
Relatează GBW, factorul de reacție și bandaInterpretarea graficelor Bode și țintele marjei de fazăIdentificarea semnelor de bucle marginale sau instabileProiectarea compensării pentru sarcina capacitivăVerificarea stabilității în funcție de proces și temperaturăLecția 2Selecția practică a componentelor: găsirea și interpretarea fișelor tehnice ale op-amp (exemple de amplificatoare de clasă senzor)Această secțiune învață cum să citiți și să comparați fișele tehnice ale op-amp pentru condiționarea senzorilor. Veți pune accent pe zgomot, offset, gama de intrare, opțiuni de alimentare și ambalaj, și veți învăța să selectați rapid piesele în funcție de cerințele sistemului.
Identificarea familiilor de amplificatoare de clasă senzorInterpretarea specificațiilor de offset și derivă de intrareEvaluarea parametrilor de zgomot, CMRR și PSRRVerificarea gamei de tensiuni de intrare și ieșireEvaluarea constrângerilor de ambalaj, putere și costLecția 3Plan de simulare SPICE pentru blocul amplificator: surse de stimulare (sinus diferențial, mod comun, surse de zgomot), analiză AC, tranzient, analiză de zgomot și măsurători de offset/eroareAceastă secțiune dezvoltă un plan structurat SPICE pentru blocul amplificator, definind stimulări, analize și măsurători. Veți învăța cum să verificați câștigul, banda, zgomotul, offsetul și comportamentul în mod comun înainte de a trece la layout PCB.
Definirea obiectivelor de simulare și metricilor cheieConfigurarea surselor diferențiale și de mod comunPlanificarea analizelor AC, tranzient și de zgomotMăsurarea câștigului, offsetului și linearității în SPICEOrganizarea bancurilor de test pentru reutilizare și revizuireLecția 4Proiectarea pentru impedanța de intrare: tehnici pentru obținerea impedanței diferențiale și de mod comun înalteExaminăm cum să obținem impedanță de intrare înaltă pentru semnale diferențiale și de mod comun folosind structuri de intrare op-amp, etaje tampon și alegeri de rezistoare, controlând curenții de polarizare, căile de scurgeri și limitările de bandă.
Definirea impedanței diferențiale și de mod comunUtilizarea etajelor tampon pentru izolarea sarcinii senzoruluiControlul curenților de polarizare și căilor de scurgeriTehnici de gardă și PCB pentru Z înaltăCompromisuri între impedanță și bandăLecția 5Checklist de documentație pentru proiectare: listarea calculelor, ipotezelor, numerelor de piese și analiza marjelor pentru predarea PCBAceastă secțiune definește un pachet riguros de documentație pentru proiecte de amplificatoare și front-end senzor, capturând calculele, ipotezele, alegerile de piese și marjele astfel încât echipele de PCB, layout și test să poată implementa și revizui circuitul cu încredere.
Listarea ipotezelor de proiectare și condițiilor de funcționareÎnregistrarea ecuațiilor cheie și calculelor intermediareDocumentarea numerelor de piese și parametrilor criticiCapturarea analizei marjelor și alegerilor de deratingDefinirea testelor necesare și criteriilor de acceptareLecția 6Parametrii cheie ai op-amp și procesul de selecție: densitatea zgomotului de intrare, curentul de polarizare, offsetul de intrare, GBW, rata de urcare, CMRR, PSRR și gama de alimentareRevizuim parametrii critici ai op-amp pentru interfețe senzor de semnal mic și construim un proces repetabil de selecție. Accentul este pus pe densitatea zgomotului, curentul de polarizare, GBW, rata de urcare, CMRR, PSRR și gama de alimentare versus nevoile aplicației.
Relatarea GBW și ratei de urcare la banda semnaluluiÎnțelegerea densității zgomotului de intrare și filtrelorInteracțiunea curentului de polarizare cu impedanța surseiNecesități CMRR, PSRR și respingere alimentareChecklist pas cu pas pentru selecția op-ampLecția 7Rețele de rezistoare și calculul câștigului pentru amplificatoare diferențiale și instrumentale: derivarea ecuațiilor de câștig și efectele de sarcinăDerivăm ecuațiile de câștig pentru topologiile clasice de amplificatoare diferențiale și instrumentale, incluzând constrângerile rețelelor de rezistoare și sarcina. Accentul este pus pe potrivire, CMRR și modul în care impedanțele senzorului și ADC modifică câștigul efectiv.
Ecuații de câștig pentru etaje diferențiale de bazăProiectarea câștigului pentru amp instrumental cu trei op-ampImpactul potrivirii rezistoarelor asupra CMRR și câștiguluiSarcina din impedanța de intrare senzor și ADCSelecția valorilor rezistoarelor și puterilor nominaleLecția 8Stabilirea specificațiilor țintă pentru amplificator: câștig, bandă, impedanță de intrare, offset, derivă și buget de zgomotAceastă secțiune arată cum să traduceți cerințele la nivel de sistem senzor în ținte amplificator pentru câștig, bandă, impedanță de intrare, offset, derivă și zgomot. Veți crea un tabel concis de specificații pentru a ghida alegerea topologiei și pieselor.
Traducerea cerințelor senzor și ADCDefinirea câștigului, benzii și limitelor de headroomStabilirea constrângerilor de impedanță de intrare și sarcinăAlocarea obiectivelor de performanță offset și derivăCrearea unui tabel formal de specificații amplificatorLecția 9Înțelegerea semnalelor diferențiale senzor: impedanța sursă, mod comun și concepte diferențial-modAceastă secțiune explică comportamentul senzorilor diferențiali, incluzând impedanța sursă, nivelul de mod comun și gama semnalului diferențial. Veți învăța cum acești parametri afectează zgomotul, sarcina și alegerea topologiei amplificatorului și schemei de referință.
Definirea componentelor diferențiale și de mod comunCaracterizarea impedanței sursă senzor vs frecvențăDeterminarea gamei permise de tensiune de mod comunRelatarea specificațiilor senzor la limitele de intrare amplificatorPlanificarea cablajului, blindajului și rutării referințeiLecția 10Selecția topologiei pentru semnale diferențiale mici: amplificator instrumental, amplificator diferențial și etaj diferențial cu tampon front-end — compromisuri și cazuri de utilizareAceastă secțiune compară amplificatoarele instrumentale, amplificatoarele diferențiale clasice și etajele diferențiale tamponate pentru semnale diferențiale mici. Veți învăța compromisurile în CMRR, zgomot, gama de intrare, cost și complexitate layout pentru fiecare topologie.
Revizuirea etajului amplificator diferențial clasicUtilizarea amplificatorului instrumental cu trei op-ampEtaj diferențial tamponat cu câștig front-endComparația CMRR, zgomot și gama de intrareGhiduri pentru selecția topologiei după senzorLecția 11Bugetarea offsetului și derivatei: calculul erorii DC așteptate din offsetul de intrare, curenții de polarizare, toleranțele rezistoarelor și efectele termiceAici construim un buget cantitativ de eroare DC, combinând offsetul op-amp, curenții de polarizare, nepotrivirea rezistoarelor și deriva termică. Veți învăța să alocați limite de eroare, să calculați totalurile worst-case și RSS și să le relacionați cu precizia senzorului.
Definirea preciziei DC și bugetului de eroare permisModelarea efectelor offsetului de intrare și curentului de polarizareIncluderea termenilor de toleranță și nepotrivire rezistoareȚinând cont de coeficienții de temperatură și derivăComparația metodelor de eroare worst-case versus RSSLecția 12Surse de zgomot în semnale de nivel scăzut: zgomot Johnson, zgomot referit la intrarea amplificatorului și interferențe ambientaleIdentificăm și cuantificăm sursele de zgomot în semnale senzor de nivel scăzut, incluzând zgomotul termic al rezistoarelor, zgomotul de intrare al amplificatorului și interferențele ambientale. Sunt introduse tehnici pentru modelare, bugetare și reducerea zgomotului total.
Zgomot Johnson al rezistoarelor și senzorilorModele de zgomot de tensiune și curent op-ampConcepte zgomot referit la intrare versus ieșireCăi de cuplaj ambiental și interferențeStrategii de bugetare și reducere a zgomotuluiLecția 13Grafice și măsurători așteptate din simulare: câștig vs frecvență, fază, zgomot referit la intrare, spectru zgomot ieșire, răspuns tranzient la sinus 1 kHz și scenarii worst-case offsetAceastă secțiune definește graficele și măsurătorile cheie așteptate din simulare și lucrul pe banc. Veți conecta graficele Bode, spectrele de zgomot, răspunsurile tranziente și razele offset la specificațiile originale și bugetele de eroare ale proiectului.
Grafice Bode câștig și fază versus frecvențăSpectre de zgomot referit la intrare și ieșireRăspuns tranzient la intrări sinus și treaptăOffset versus mod comun și temperaturăComparația performanței simulate și măsurate
