课程培训
模拟电路高级设计与实践培训课程

 培训对象:

具有3 - 5年经验的电子工程师、硬件设计工程师、系统工程师;

预备知识:

熟练掌握电路分析基础(戴维南/诺顿定理,瞬态/频域分析)

深入理解半导体物理基础(二极管、BJTMOSFET工作原理)

掌握运算放大器的基本应用(同相/反相放大、滤波器、比较器)

具备使用至少一种SPICE仿真工具(如LTspice, PSpice, ADS)的经验

课程目标:

完成本培训后,学员将能够:

1. 深刻理解模拟电路的核心非理想特性及其对系统性能的影响。

2. 独立分析并设计高性能的放大器、基准源、稳压器和数据转换器电路。

3. 掌握噪声、失真、稳定性等关键参数的建模、仿真与测量技术。

4. 运用高级仿真技巧和系统化方法,解决复杂的跨学科设计挑战(如电源管理、信号链整合)。

5. 建立稳健的工程设计思维,能够进行设计权衡和优化。

大纲内容

模块一:核心基石与设计哲学

1不仅仅是“虚短”和“虚断”:运算放大器的宏观模型

· 运算放大器的Z域模型与系统级分析。

· 电压反馈型与电流反馈型放大器的根本区别与适用场景。

2负反馈的深度解析

反馈系统的稳定性判据回顾(波特图,相位/增益裕度)。

· 反馈对输入/输出阻抗的精确控制与分析。

· 反馈系统的环路增益测试方法:仿真与实测技巧。

3半导体器件的进阶模型

· BJTMOSFET的宏模型:理解寄生电容、导通电阻、非线性等。

· 工艺角、温度变化对器件参数的影响及其模型(Monte Carlo分析入门)。

模块二:信号的完整性:噪声与失真

1噪声的定量分析与建模

· 噪声的基本类型(热噪声、散粒噪声、1/f噪声)及其物理来源。

· 运算放大器的噪声模型(电压噪声、电流噪声)。

· 计算多级放大系统的总输出噪声和等效输入噪声。

· 噪声带宽的计算与优化(滤波器的作用)。

2失真机理分析与改善

· 失真的类型:谐波失真与互调失真。

· 闭环非线性与开环增益的关系。

· 通过负反馈、电路拓扑选择和偏置优化来降低失真。

3实际测量技术

· 如何设置测试环境以准确测量电路的噪声系数(NF)和总谐波失真(THD)。

· 频谱分析仪和网络分析仪在模拟电路调试中的应用。

模块三:高级放大器与专用电路

1高性能差分放大器设计

· 仪表放大器的内部结构、关键指标(CMRR, PSRR)及其局限性。

· 全差分放大器的设计与应用:用于驱动高速ADC

2电流反馈放大器

· CFA的工作原理、优势(高速)与设计注意事项。

3模拟开关与多路复用器

非理想特性:导通电阻、电荷注入、串扰对动态性能的影响。

4比较器与振荡器

比较器与运算放大器的关键区别。

迟滞比较器的精确设计与噪声免疫。

基于运算放大器和比较器的张弛振荡器、文氏电桥振荡器设计。

模块四:电源管理高级专题

1线性稳压器的深度剖析

低压差稳压器架构:NPN, PNP, PMOS, NMOS LDO

LDO的环路稳定性分析与负载瞬态响应。

LDO的噪声抑制技术与旁路电容的选择。

2开关电源控制理论与实践

电压模式控制与电流模式控制的对比与建模。

补偿网络的设计:从波特图到实际元件选择。

开关电源的布局布线艺术:如何最小化EMI和开关损耗。

同步整流与多相Buck转换器简介。

模块五:模拟与数字的边界

1数据转换器基础

· ADC/DAC的关键静态参数(DNL, INL)和动态参数(SNR, SFDR, ENOB)。

2模拟前端设计

如何为SAR ADC和Δ - Σ ADC设计驱动电路和抗混叠滤波器。

基准电压源的选择与去耦:对系统精度的影响。

3时钟系统的挑战

时钟抖动对采样系统信噪比的影响。

模块六:系统级设计与工程实践

1PCB布局布线的科学与艺术

接地策略:星型接地、接地层、混合信号系统的接地分割。

去耦电容的布局:为何“靠近管脚”如此重要。

传输线效应与信号完整性基础。

2可靠性设计与故障分析

静电放电与电气过应力防护电路设计。

热设计与降额分析。

常见的电路故障模式及其诊断思路。

3从仿真到实测的鸿沟

如何解读仿真与实测结果的差异。

建模的局限性:何时需要相信实验室数据。




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