模拟电路前端工程化设计
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模拟电路前端工程化设计
第一部分
第1节：如何设计一款简易示波器？
内容
1. 工程师桌面四大件必要但笨重
2.多功能合一的口袋仪器
3.示波器的功能、硬件构成、核心指标
4.ADALM2000的硬件构成及示波器部分的电路
第2节：高速ADC的关键技术指标
内容
1. ADC的基本概念
2. ADC的种类
3. ADC的选型
第3节：ADC的使用
内容
1. 口袋仪器中的ADC使用
2. 高速ADC的选型要点
3. PCB设计要点
器件
ADG611
ADG419
第4节：示波器前端模拟电路设计规划
内容
1. ADC前模拟电路的指标分配
2. 放大器指标及含义，ADI官网的运放选型 - 非常多不同种类的运放，该如何选？
3. 增益、增益带宽积和压摆率（Slew Rate）- 选用的运放增益带宽积满足指标，为什么在输出大幅度的信号时频率受限？
4. 轨到轨放大器 - +/-5V供电的运放，能输出多高幅度的信号？运放的”轨“是什么鬼？
器件
第5节：LTSpice在模拟电路仿真中的应用及功能演示
内容（30分钟）
LTSpice的简介
LTSpice的功能
LTSpice的操作
元器件模型的导入和使用
用到的器件
AD8000
第6节：高速ADC的前置驱动放大器的选用、电路设计要点
内容
低漂移放大器的使用
电压型放大器vs电流型放大器
同相放大和反向放大
运放的相移及补偿
单运放和多级联运放电路区别
直流搬移电路如何实现
第7节：示波器模拟通道的增益调整
内容
根据ADC精度确定衰减、增益的范围
各种示波器前端增益控制的组合方式
模拟开关的使用技巧及选用
使用ADALP2000做实验：
CMOS模拟开关
CMOS Amplifier stages
Variable Gain Amplifiers
第8节：示波器模拟通道的频率处理及滤波器的设计
内容
示波器模拟带宽和采样率的关系
抗混叠滤波器的作用
Sallen-Key滤波器设计
不同的频响曲线会如何影响测量结果？
用于设计滤波器的工具
第9节：示波器探头的原理、使用及设计考虑
内容
探头的分类及选用 - 不同示波器搭配多种不同的探头，有什么区别？
常用探头的构成方式及影响探头测量精度的要素 - 探头里面有什么？
探头的正确使用 - 无中生有的干扰信号 - 由不正确的测试连接导致的干扰信号
第10节：示波器模拟前端电路中用到的基准及直流校准
内容
校准幅度系数和零点 - 测到的信号的幅度和零点不对是什么原因？
基准源的重要性 - 比较的基准、增益倍数、直流偏移的调节等
基准源的选用及校准， ADI官网上的不同基准源的选用
基准源的使用及电路设计
第11节：时钟、定时及信号源设计相关的工具
内容
时钟抖动与分辨率、转换率的关系 - 为什么转换率越高、分辨率越高，对时钟的相位噪声要求越高？
ADI官网上的时钟源器件的选用 - ADI有很多时钟器件，如何选用，有什么工具可以帮助我们选择？
时钟源的使用及电路连接 - 电路如何连接？PCB设计中要注意的地方
实战项目1
参考资料
第二部分
第1节：任意波形/信号的产生、演示以及设计要点
内容（30分钟）
信号发生器的作用
什么是AFG/AWG
AFG - 任意函数发生器
AWG - 任意波形发生器
如何产生AFG/AWG？
模拟方式产生常用的波形 - 正弦波、三角波、锯齿波、方波
常用的器件
局限性
数字方式产生任意的函数/波形
DDS产生
函数
波形 - RAM
DDS的概念及系统框图
数字合成
DAC
模拟信号调理
幅度
范围
直流偏移
频率
LPF的作用及实现方式
设计要点
方案：
FPGA + DAC
MCU + DDS芯片
器件选择
频谱
混叠
失真
杂散
信号的幅度
第2节：ADI公司DDS芯片的选用和设计要点
独立DDS芯片的不同类别
独立DDS芯片的使用
DDS芯片和单片机的控制
DDS芯片的模拟电路设计要点
AD9834
第3节：数模转换器DAC的构成和技术指标
第4节：DAC的技术指标和选用原则
内容（30分钟））
DAC的关键技术指标
转换率、模拟带宽
分辨率、位数
接口方式
供电
基准电压的重要性及控制
DAC的实现方式及对比
并行高速DAC
R2R DAC
串行DAC
SPI接口
I2C接口
PWM实现DAC
高速DAC的选用
AD9717
参考文章
第5节：DDS信号的产生（FPGA或RP2040）
第6节：DAC输出信号的幅度及直流偏移的控制
关于幅度调整
幅度调整的意义
幅度调整的方法
数字域调幅度 + 运放固定增益
PGA或VGA调增益
基准电流的调节
幅度调整需要注意到的地方
Rail-Rail运放
电源的设计
Slow Rate的影响
输出阻抗的驱动
失真
谐波
关于直流偏移的调整
数字域调整\DDS输出
运放 - 输出信号 + 直流电压相加
串行DAC或PWM产生直流电压
基准电压源的使用
器件
AD8000
第7节：DDS信号源的频谱构成以及频率控制
DDS得到的信号的频率分量构成
低通滤波器的设计
关键指标
幅度
相位
带外抑制
电路拓扑
有源滤波器
无源滤波器
滤波器拓扑
切比雪夫
贝塞尔
椭圆
SK
运算放大器的GBW
设计工具
RF Filter
ADI的滤波器设计工具
LTSpice
器件
AD8067
第8节：DDS信号源的输出保护及监测
内容（30分钟）
输出阻抗导致的幅度的变化以及波形的失真
输出级驱动能力的设计以及使用约束
输出信号状态的监测机制在M2K中的实现
器件
AD8067
第9节：参考电压以及直流偏移的产生和控制
内容（30分钟）
M2K中直流偏置电压的产生和控制
可精准调节的直流电压的产生
使用串行DAC
器件的选用
SPI、I2C
单路、多路
使用PWM产生
参考基准源
器件的选用
单极直流电压（0-2V） -- 》 双极直流电压（-5V ~ 5V）
器件的选用 - 运放
用到的器件介绍
AD5625
AD5627
ADR3412
AD8657
实战项目2
参考资料
第三部分
ADALM2000系统电源设计需求及方案拓扑分析
内容
模数混合系统中供电电路的设计要求
示波器中供电电路的设计要点
ADALM2000中需要多少组电源？都有什么要求？
ADI的PowerCAD工具的使用功能介绍及演示
内容
电源设计中常用的设计和仿真软件有没有推荐？
PowerCAD的功能及使用
线性稳压器的特点及设计要点
内容
模拟电路供电对电源的要求
线性稳压器设计中的具体考虑
LDO的压差及效率
开关稳压器的特点及设计要点
内容
Boost和Buck
开关稳压器的选用及设计要素
电荷泵产生负压或倍压
模拟电路部分的供电需求及设计要点
内容
开关稳压、线性稳压器的选用
电源芯片手册中的流效曲线如何解读
性能和性价比的折中
数字电路部分的供电需求及设计要点
内容
数字电路部分多电压设计的要求及方案实现
ADALM2000中的数字电路对电源的要求
PCB设计中对电源部分的考虑
USB供电的考虑及需要注意的设计要点
内容
问答
采用USB供电给系统整体电源拓扑设计带来的要求
压降
电流限制
PD的考虑？
实战项目3
参考资料
参考资料
TI参考资源
ADI参考资源
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Lucia2022-12-05
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口袋仪器
模拟电路
ADALM2000
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