模拟电路设计
建立低压模拟设计的实用基础：求解直流网络、预测瞬态和频率响应、设置晶体管偏置、设计反馈放大器与滤波器，并在明确模型限制的前提下验证传感器信号通路。
你将学到什么
- 计算电压、电流、功率、负载效应和元件限制
- 求解节点和戴维南直流模型，以及 RC/RL 时间响应
- 理解相量幅值、相位和一阶波特图
- 在明确假设下估算二极管、BJT 和 MOS 的工作点
- 设计运算放大器反馈，并检查摆幅、带宽、压摆率和噪声
- 准备原理图连接表，并验证低压传感器放大器与滤波器
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- 电压、电流、功率与守恒
- 电压是差值，不是标签概念
选择参考节点、换算单位，并计算电阻电压。
- 电流、功率与元件限制概念
区分电荷流与能量流，并检查电阻耗散。
- 用 KCL 与 KVL 求解电路概念
为分压器建立一致的电流和电压方程。
- 检查：符号一致的分压器测验
继续前，检查模型、计算和解释。
- 节点分析、等效电路与负载效应
- 求解连接多个电源的节点概念
将电路图转化为一个节点方程，并核查支路电流。
- 戴维南等效保持负载端行为概念
用开路电压和电阻替代线性电源网络。
- 负载效应改变测量结果概念
计算仪表和放大器输入的负载效应，而不是假定阻抗无限大。
- 实验：预测并仿真带负载分压器实验
运行直流工作点分析，区分电源电流和负载电流。
- 储能与时间响应
- 电容将电压变化与电流联系起来概念
一致地使用电容、电荷、能量和初始条件。
- 电感将电流变化与电压联系起来概念
计算 RL 时间常数，并理解电流连续性。
- RC 阶跃：初值、终值与时间常数概念
根据电容看到的电阻预测充电、放电与稳定时间。
- 检查：电容负载与稳定测验
继续前，检查模型、计算和解释。
- 相量与频率响应
- 相量描述正弦稳态概念
使用复阻抗，同时区分有效值、峰值和相位。
- 读懂波特图中的幅值与相位概念
计算一阶转折频率、分贝和有意义的测试频率。
- 实验：将时间常数与交流转折频率联系起来实验
对同一电路进行瞬态和小信号交流分析。
- 检查：有效值与低通转折频率测验
继续前，检查模型、计算和解释。
- 二极管与晶体管工作点
- 二极管模型应与问题匹配概念
使用恒定压降近似，同时明确其限制。
- BJT 偏置为小信号留出空间概念
估算带发射极负反馈的工作点和小信号增益。
- MOSFET 偏置与平方律模型的限制概念
区分阈值、过驱动、工作区与增量增益。
- 检查：不一致的晶体管偏置测验
继续前，检查模型、计算和解释。
- 运算放大器与反馈
- 负反馈与虚短条件概念
解释输入电压近似相等为什么依赖正常工作的反馈环路。
- 反相放大器利用电流平衡概念
计算增益、输入电阻和以电源中点为参考的输出。
- 同相级保持输入极性概念
设计相对于参考点的增益，并区分缓冲器与功率源。
- 输出范围、带宽与压摆率是独立限制概念
相信理想增益前，检查直流裕量与动态要求。
- 滤波器与噪声
- 根据输出节点选择低通或高通概念
设计一阶滤波器，同时考虑源电阻与负载电阻。
- 实验：将放大与滤波分开实验
仿真教学增益级加 RC 极点，并说明模型省略了什么。
- 噪声是与带宽相关的误差预算概念
估算电阻噪声，并通过平方和开方组合独立贡献。
- 检查：信号带宽与噪声带宽测验
继续前，检查模型、计算和解释。
- 测量、原理图设置与传感器综合项目
- 容差与测量不确定度需要独立预算概念
选择验收范围前，先计算转折频率与增益极值。
- 从连接表到可信原理图概念
绘制并核查低压电路，不假定某个编辑器后端。
- 综合实验：低压传感器放大器与滤波器实验
设计、仿真并解释增益 11 的传感器通路，明确物理限制。
- 最终检查：证据与综合项目限制测验
继续前，检查模型、计算和解释。