บทเรียนที่ 1แผนการจำลอง SPICE สำหรับ power stage: DC sweep สำหรับ input variation, transient ด้วย input ripple injection, load step tests, และ thermal/equivalent circuit checksกำหนดแผนการจำลอง SPICE สำหรับ power stage คุณจะรัน DC sweeps สำหรับ input variation, transient tests ด้วย ripple ที่ฉีดและ load steps, และ thermal หรือ equivalent models เพื่อตรวจสอบความเสถียร, margins, และประสิทธิภาพ
การสร้าง regulator และ filter SPICE modelDC sweep ของ VIN และขีดจำกัด load currentTransient tests ด้วย input ripple ที่ฉีดLoad step response และการตรวจสอบความเสถียรการประมาณพฤติกรรม thermal ในการจำลองบทเรียนที่ 2การเข้าใจเงื่อนไข input และสมมติฐาน: ลักษณะ 12 V DC, การเปลี่ยนแปลง ±10% ที่ยอมรับได้, ripple sources และ amplitude ทั่วไปกำหนดแหล่ง input 12 V DC, ค่าพื้นฐาน, tolerance ±10%, และ ripple ทั่วไป ครอบคลุมพฤติกรรม rectifier และ adapter, line variation, และสมมติฐานเหล่านี้ขับเคลื่อน regulator dropout, dissipation, และข้อกำหนดการกรองอย่างไร
การจำลองลักษณะแหล่งจ่าย 12 V DCการจำลอง input voltage variation ±10%Ripple waveforms และความถี่ทั่วไปการประมาณ ripple amplitude จาก spec แหล่งจ่ายผลกระทบสมมติฐาน input ต่อการเลือก regulatorบทเรียนที่ 3การออกแบบ input prefiltering และ decoupling: input bulk capacitance, การเลือก ESR, Pi filters, และการพิจารณา common-mode/chassis groundingสำรวจ input-side filtering และ decoupling เพื่อปกป้อง regulator และลด conducted noise หัวข้อรวมการกำหนดขนาด bulk capacitance, การเลือก ESR, pi filters, surge handling, และกลยุทธ์ grounding สำหรับ chassis และ common-mode paths
การกำหนดขนาด input bulk capacitance และ rippleการเลือก ESR สำหรับ damping และความเสถียรการออกแบบ input pi filters และ dampingการจัดการ surge, inrush, และ line transientsChassis, earth, และ common-mode groundingบทเรียนที่ 4Thermal และ safety margins: การคำนวณ power dissipation ภายใต้ input ±10% และ worst-case load, heat-sinking, และ deratingวิเคราะห์ power dissipation ใน regulators และ pass devices ภายใต้ tolerance input และ worst-case load คุณจะกำหนดขนาด heat sinks, ใช้ derating สำหรับอุณหภูมิและ lifetime, และตรวจสอบ junction temperatures อยู่ในขีดจำกัดปลอดภัย
การคำนวณ power dissipation ของ regulatorสถานการณ์ worst-case input, load, และ dropoutการประมาณ junction และ case temperaturesการเลือก heat-sink และวิธีการติดตั้งDerating สำหรับความน่าเชื่อถือและ safety marginsบทเรียนที่ 5เอกสารและ BOM selection: รายการ part numbers ของ regulator, ค่าตัวเก็บประจุ/voltage ratings, และเหตุผลในการเลือกเน้นการบันทึกการออกแบบและสร้าง BOM ที่แข็งแกร่ง คุณจะรายการ regulator ICs, diodes, capacitors, และ resistors ด้วยค่า, ratings, และ footprints, และเหตุผลแต่ละตัวต่อประสิทธิภาพ, ต้นทุน, และความพร้อม
การสร้าง power tree schematic ที่ชัดเจนรายการ regulator และ protection componentsการระบุค่าตัวเก็บประจุและ voltage ratingsรวมชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง thermal และ safetyเหตุผลการเลือกด้วย design constraintsบทเรียนที่ 6การประมาณ ripple และ noise ที่เอาต์พุต: การคำนวณ ripple rejection ด้วย regulator PSRR, RC prefilter attenuation, และ residual ripple numbers ที่คาดหวังแสดงวิธีประมาณ output ripple และ noise ด้วย regulator PSRR, RC prefilter attenuation, และ layout effects คุณจะคำนวณ residual ripple ที่คาดหวัง, เปรียบเทียบกับขีดจำกัด analog rail, และปรับค่าชิ้นส่วนเพื่อตอบสนองเป้าหมาย
การกำหนด spec ripple และ noiseการใช้ PSRR curves เพื่อทำนาย attenuationRC prefilter และ pi filter attenuation mathการรวม PSRR และ filter transfer functionsการตรวจ residual ripple เทียบ rail budgetsบทเรียนที่ 7การเลือกตัวเก็บประจุและ diodes: การพิจารณา ESR/ESL, ประเภท (electrolytic, ceramic, tantalum) และผลต่อความเสถียร LDOsครอบคลุมการเลือก capacitors และ diodes สำหรับ linear supplies รวม ESR และ ESL effects, voltage และ ripple ratings, และพฤติกรรมอุณหภูมิ อธิบายพารามิเตอร์เหล่านี้影響 LDO stability, startup, และความน่าเชื่อถือระยะยาวอย่างไร
การแลกเปลี่ยน electrolytic, ceramic, และ tantalumESR และ ESL impact ต่อ LDO loop stabilityVoltage rating, ripple current, และ lifetimeประเภท diodes, recovery, และ forward dropผลอุณหภูมิและ aging ต่อ passivesบทเรียนที่ 8การเลือก regulator IC: การอ่าน datasheet สำหรับ dropout voltage, PSRR เทียบความถี่, output noise, max input-output differential, และ thermal dataสอนวิธีอ่าน regulator datasheets สำหรับพารามิเตอร์หลัก: dropout เทียบ current, PSRR เทียบความถี่, output noise, maximum input-output differential, thermal resistance, และ stability requirements กับ capacitors ต่างๆ
Dropout voltage เทียบ load current curvesPSRR เทียบความถี่และ test conditionsOutput noise density และ integrated noiseMaximum VIN–VOUT และ absolute ratingsStability regions เทียบ output capacitor typeบทเรียนที่ 9การเลือกระยะไฟฟ้าสำหรับ analog stages: ปัจจัยในการเลือก 5 V เทียบ 9 V rails และผลต่อ amplifier headroom และ noiseอธิบายวิธีเลือกระยะไฟฟ้า analog เช่น 5 V หรือ 9 V ตาม amplifier headroom, noise, dynamic range, และขีดจำกัดชิ้นส่วน และ rail selection 影響 distortion, clipping behavior, และประสิทธิภาพระบบโดยรวมอย่างไร
ความต้องการ headroom สำหรับ op-amps และ ADC front endsผลของ rail voltage ต่อ noise และ dynamic rangeClipping limits และ maximum undistorted outputการแลกเปลี่ยนระหว่าง 5 V, 9 V, และ rails สูงกว่าComponent voltage ratings และ reliability impactบทเรียนที่ 10ประเภท regulator และเกณฑ์การเลือก: linear LDO เทียบ discrete linear series pass regulator — dropout, PSRR, thermal dissipation, และ quiescent current trade-offsเปรียบเทียบ linear LDOs กับ discrete series pass regulators ถก dropout voltage, PSRR, quiescent current, thermal behavior, startup, และ protection features, และแสดงวิธีเลือก topology ที่ดีที่สุดสำหรับ analog rail ที่กำหนด
โครงสร้าง classic series pass regulatorLDO architecture และ dropout mechanismsPSRR และ noise differences โดย topologyQuiescent current และ efficiency trade-offsProtection features และ fault behaviorบทเรียนที่ 11Output filtering และ decoupling สำหรับประสิทธิภาพ analog: output capacitors, placement, และ low-pass RC หรือ LC pi filters เพื่อลด ripple และ switching noiseรายละเอียด output filtering และ decoupling สำหรับ low-noise analog rails ครอบคลุม placement ของ bulk และ high-frequency capacitors, RC และ LC pi filters, และวิธีลด loop area และ impedance เพื่อยับยั้ง ripple และ digital switching noise
บทบาท bulk เทียบ high-frequency decouplingLayout และ placement ใกล้ sensitive loadsการออกแบบ RC และ LC pi output filtersImpedance เทียบความถี่ considerationsการแยก analog และ digital return paths