Lektion 1Beräkna bandbredd och stabilitet: sluten-loop-bandbredd från op-amp GBW, fas-marginalöverväganden och kompensationsmetoderVi härleder sluten-loop-bandbredd från op-amp gain-bandwidth-produkt och återkopplingsfaktor, sedan relaterar fas-marginal till stabilitet och transientrespons. Kompensationsalternativ för kapacitiva laster och höga förstärkningar introduceras med designriktlinjer.
Relatera GBW, återkopplingsfaktor och bandbreddTolka Bode-diagram och fas-marginalmålIdentifiera tecken på marginell eller instabil loopDesigna kompensering för kapacitiv belastningKontrollera stabilitet över process och temperaturLektion 2Praktiskt komponentval: hitta och tolka op-amp datablad (exempel på sensorgradsförstärkare)Denna sektion lär ut hur man läser och jämför op-amp datablad för sensor-konditionering. Du fokuserar på brus, offset, inmatningsområde, försörjningsalternativ och förpackning, och lär dig att snabbt screena komponenter mot systemkrav.
Identifiera sensorgradsförstärkarfamiljerTolka specifikationer för inmatnings-offset och driftUtvärdera brus, CMRR och PSRR-parametrarKontrollera in- och utspänningsområdenBedöma förpackning, effekt och kostnadsbegränsningarLektion 3SPICE-simuleringsplan för förstärkarblock: stimulans-källor (differentiel sinus, gemensam-läge, brus-källor), AC-analys, transient, brusanalys och offset/fel-mätningarDenna sektion utvecklar en strukturerad SPICE-plan för förstärkarblocket, definierar stimulans, analyser och mätningar. Du lär dig verifiera förstärkning, bandbredd, brus, offset och gemensam-läge-beteende innan PCB-layout.
Definiera simuleringsmål och nyckelmåttSätt upp differentiel- och gemensam-läge-källorPlanera AC-, transient- och brusanalyserMät förstärkning, offset och linjaritet i SPICEOrganisera testbänkar för återanvändning och granskningLektion 4Design för inmatningsimpedans: metoder för att uppnå hög differentiel- och gemensam-läge-inmatningsimpedansVi undersöker hur man uppnår hög inmatningsimpedans för differentiella och gemensamma signaler med op-amp inmatningsstrukturer, buffertsteg och resistorval, samtidigt som man kontrollerar biasströmmar, läckagevägar och bandbreddsbegränsningar.
Definiera differentiel- och gemensam-läge-impedansAnvänd buffertsteg för att isolera sensor-belastningKontrollera biasströmmar och läckagevägarSkydd och PCB-tekniker för hög ZAvvägningar mellan impedans och bandbreddLektion 5Design-dokumentationschecklista: lista beräkningar, antaganden, artikelnummer och marginalanalys för PCB-överlämningDenna sektion definierar ett rigoröst dokumentationspaket för förstärkare och sensor-front-end-designer, som fångar beräkningar, antaganden, komponentval och marginaler så att PCB-, layout- och testteam kan implementera och granska kretsen med förtroende.
Lista designantaganden och driftsförhållandenSpela in nyckelikvationer och mellanberäkningarDokumentera artikelnummer och kritiska parametrarFånga marginalanalys och nedskalningsvalDefiniera erforderliga tester och acceptanskriterierLektion 6Op-amp nyckeparametrar och urvalsprocess: inmatningsbrusdensitet, inmatningsbiasström, inmatnings-offset, GBW, slew rate, CMRR, PSRR och försörjningsområdeVi granskar kritiska op-amp parametrar för småsignalmätarsnitt och bygger en upprepningsbar urvalsprocess. Betoningen ligger på brusdensitet, biasström, GBW, slew rate, CMRR, PSRR och försörjningsområde mot applikationsbehov.
Relatera GBW och slew rate till signalbandbreddFörstå inmatningsbrusdensitet och filterBiasström och källimpedans-interaktionCMRR, PSRR och försörjningsundertryckningsbehovSteg-för-steg op-amp urvalschecklistaLektion 7Resistornätverk och förstärkningsberäkning för differentiella förstärkare och instrumentförstärkare: härleda förstärkningslikningar och belastningseffekterVi härleder förstärkningslikningar för klassiska differentiella och instrumentförstärkar-topologier, inklusive resistornätverksbegränsningar och belastning. Betoningen ligger på matchning, CMRR och hur sensor- och ADC-impedanser ändrar effektiv förstärkning.
Förstärkningslikningar för grundläggande differentiella stegTre-op-amp instrumentförstärkar-förstärkningsdesignPåverkan av resistor-matchning på CMRR och förstärkningBelastning från sensor- och ADC-inmatningsimpedansVälja resistorvärden och effektklassningLektion 8Sätta förstärkar-målspecifikationer: förstärkning, bandbredd, inmatningsimpedans, offset, drift och brusbudgetDenna sektion visar hur man översätter systemnivå-sensor-krav till förstärkar-mål för förstärkning, bandbredd, inmatningsimpedans, offset, drift och brus. Du skapar en koncist specifikationstabell för att vägleda topologi- och komponentval.
Översätt sensor- och ADC-kravDefiniera förstärkning, bandbredd och headroom-gränserSätt inmatningsimpedans och belastningsbegränsningarTilldela offset- och driftprestationsmålSkapa en formell förstärkar-specifikationstabellLektion 9Förstå differentiella sensorsignaler: källimpedans, gemensam-läge och differentiel-läge-konceptDenna sektion förklarar differentiellt sensorbeteende, inklusive källimpedans, gemensam-lägenivå och differentielsignalområde. Du lär dig hur dessa parametrar påverkar brus, belastning och valet av förstärkar-topologi och referensschema.
Definiera differentiel- och gemensam-läge-komponenterKarakterisera sensor-källimpedans vs frekvensFastställ tillåtet gemensam-läge-spänningsområdeRelatera sensorspecifikationer till förstärkarinmatningsgränserPlanera kablar, skärmning och referens-ledningLektion 10Topologival för små differentiella signaler: instrumentförstärkare, differentiel förstärkare och differenssteg med front-end-buffert — avvägningar och användningsfallDenna sektion jämför instrumentförstärkare, klassiska differentiella förstärkare och buffrade differenssteg för små differentiella signaler. Du lär dig avvägningar i CMRR, brus, inmatningsområde, kostnad och layout-komplexitet för varje topologi.
Granska klassiskt differentiel förstärkarstegTre-op-amp instrumentförstärkares användningBuffrat differenssteg med front-end-förstärkningJämför CMRR, brus och inmatningsområdeRiktlinjer för topologival efter sensorLektion 11Offset- och driftbudgetering: beräkna förväntat DC-fel från inmatnings-offset, biasströmmar, resistortoleranser och termiska effekterHär bygger vi en kvantitativ DC-felbudget, kombinerar op-amp offset, biasströmmar, resistormismatch och temperaturdrift. Du lär dig tilldela felgränser, beräkna worst-case och RSS-totaler och relatera dem till sensorprecision.
Definiera DC-precision och tillåten felbudgetModellera inmatnings-offset och biasströmmarInkludera resistortolerans och mismatch-termerRäkna med temperaturkoefficienter och driftJämför worst-case mot RSS-felmetoderLektion 12Bruskällor i lågnivåsignaler: Johnson-brus, förstärkarinmatningsrefererat brus och miljöstörningarVi identifierar och kvantifierar bruskällor i lågnivå-sensor-signaler, inklusive resistor-termiskt brus, förstärkarinmatningsbrus och miljöstörningar. Tekniker för modellering, budgetering och minskning av totalt brus introduceras.
Johnson-brus från resistorer och sensorerOp-amp spännings- och strömsbrusmodellerInmatningsrefererat vs utgångsbrus-konceptMiljö- och störningskopplingsvägarBrusbudgetering och minskningsstrategierLektion 13Förväntade simuleringsplotter och mätningar: förstärkning vs frekvens, fas, inmatningsrefererat brus, utgångsbrussytrum, transientrespons på 1 kHz sinus och worst-case offset-scenarierDenna sektion definierar de nyckelplotter och mätningar som förväntas från simulering och bänkprov. Du kopplar Bode-plotter, brussytren, transientresponser och offset-svep till ursprungliga specifikationer och felbudgetar för designen.
Förstärkning och fas vs frekvens Bode-plotterInmatningsrefererat och utgångsbrussytrenTransientrespons på sinus och steg-inmatningarOffset vs gemensam-läge och temperaturJämför simulerad och uppmätt prestanda