《模拟电路设计(Zen of Analog Circuit Design)》

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日期:2021-10-19

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作品总结

《模拟电路设计(Zen of Analog Circuit Design)》


从2011年到2013年,我教授了一门名为“所有人的模拟设计”的课程,课程涵盖了从MOS晶体管开始到两级放大器设计的概念。本课程以一种引导学生综合新电路的方式介绍概念,而不仅仅是分析新电路。但我仍然觉得有一种更直观的方式来介绍模拟电路设计,这种方式可以让学生“停下来闻玫瑰花香”,从而展现出这门学科的美。

但为什么是“模拟禅(Zen of Analog)”…?

因为模拟中的基本概念紧密地反映了人际关系!这本书的目的是采取一个简化和直观的途径来解开一些深刻的秘密模拟电路设计远离。这本书的主角是昂老,一位中世纪僧侣,他将自己的见解带入模拟世界,以解决人际关系中的挑战。

这本书解决了许多模拟电路设计试图解决的一个问题——如何实现理想的缓冲区?它从电压源和电流源的简单概念开始。从MOS晶体管的I-V曲线,我们可以看到它的行为与压控电流源(VCCS)非常相似。即使是一个简单的双管电路也要工作,其固有的挑战是由两个类似电流源的元件串联而产生的冲突。数字逆变器就是这样一种电路,它可以像模拟放大器一样工作,尽管输入电压范围很窄。这种电路上的负载效应以图形方式显示,并显示为使其以模拟方式工作的额外挑战。

在理解了其中的复杂性之后,我们看到了如何通过极其简单但非常强大的反馈概念,对两个晶体管中的一个进行微妙的修改,使其表现得像一个电压源。在这个过程中,我们实现了理想模拟缓冲器的第一个近似值。然后,我们将看到,同一概念的表现如何引导我们合成一整套两个晶体管电路——源极跟随器、带有gm负载和二极管连接负载的公共源极放大器以及差分放大器。在这种优雅电路的合成中使用的概念也扩展到更复杂电路的分析,例如,电压-电流(V2I)转换电路。我们介绍了小信号参数gm、gds的概念,展示了电路增益和输出阻抗的计算,并量化了每个缓冲器的实际性能。

故事在电子概念和中世纪埃及工程师阿曼拉的故事之间切换。在他的人际关系中挣扎,他的指路明灯是Ang Lao,他教他快乐人际关系的秘密。

对一些人来说,这本书将标志着对模拟恐惧的结束。对其他人来说,这将是一个爱情故事的开始。

涵盖的概念

电压和电流源的oI-V特性

非理想源

受控源

有源和无源元件

MOSFET的oI-V特性

作为电压控制电流源的oMOS晶体管

作为模拟放大器的双数字逆变器

操作点

普通源(CS)放大器

负载对CS放大器的影响

怎样才能使MOSFET像电压源一样工作?

带二极管连接负载的CS放大器的合成

包括电流镜介绍的V2I电路分析

gm负载下CS放大器的合成

源极跟随器电路的合成

oSmall信号参数:gm、gds

o,小信号增益和输出阻抗

差分放大器的合成

运算放大器的合成

用运算放大器实现缓冲

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