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放大器参数解析与LTspice 2021-04-03 00:00

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这本书终于和大家见面了。不曾想从业10余年,竟能有一部代表作,回想撰写自序的那个晚上仍然很激动。如下奉上自序,与诸位共勉。

本书从起笔到完成主体内容的撰写历时半年。写作过程中感慨良多,往昔浮于眼前。2004年笔者正值大二,第一次接触到专业课程——模拟电路基础。当时冒出的想法是,“这会是我以后的看家本领吗?”答案是肯定的,对课程的认真学习很快有了点回报。准备2007年研究生入学考试时,专业课就是模拟电路基础。基于此前对课程的掌握,在复习期间没有投入过多的精力,为其他学科争取了宝贵时间。在攻读研究生期间,参与电子工程师培训的课程设计,其中实战项目是工业测量仪表,而模拟信号调理是项目重点。2010年毕业以来有过两段研发经历,均是模拟电路领域的设计工作,关键的信号调理离不开放大器。笔者虽有些基础,但在放大器从“理想”到“现实”的落差中,仍然走过不少弯路,期间往复苦恼该如何面对与使用这些参数。跌跌撞撞中解决一些问题,欣欣然有少许成绩,但很少究其本质。

2016年来到世健公司,角色转换为技术支持,接触到更为广泛的放大器应用,涉及仪器仪表、环境检测、医疗、机器人、工业自动化、安防等诸多领域,累计支持过130余家企业、研发机构及创业团队,与400多位技术人员沟通过设计方案、电路故障,涉及600多个项目。在前期常常感叹对某些参数认识不够准确,特性了解不全面,应用条件掌握不深入。所以开始以放大器的应用角度,重新学习放大器的每项参数并整理笔记。

在技术支持过程中,笔者有幸遇到国内非标测量行业的飞速发展。市场需求急切,产品附加值高,让这些企业有充足的实力和勇气开展自主研发,产品频频对标国际知名品牌仪器。然而困扰这些企业发展的重要瓶颈都包括模拟电子工程师人才不足,以及模拟电子工程师的培养周期相比其他领域电子工程师长很多。所以,笔者一方面频繁参与工程师的新项目,提供设计方案,协助处理故障。在所积累的众多案例中,笔者将典型或者共性存在的问题与参数笔记相匹配。另一方面,对合作紧密的企业,时常组织专题培训或技术研讨会,帮助新、老工程师规避放大器设计的典型问题。

这种方式固然有效但是受制于笔者的精力,直到笔者接触了LTspice,以及一些辅助的设计工具,找到了“授人以渔”的方法。经过1年多实践,这些工具帮助笔者高效完成技术支持工作,更重要的在于有效解决工程师进行电路评估、芯片选型、故障分析中,遇到的难题。尤其是LTspice在众多工程师的反馈中,已经是不可或缺的辅助工具。

关于模拟工程师人才紧缺和培养周期长的问题,是普遍存在而不仅局限于非标测量行业。所以笔者从去年8月底开始再次整理笔记,结合多位国内外前辈的著作,以及ADI(亚德诺)公司近4年来亚洲区技术培训、全球技术培训的经典内容。并以此为基础,系统梳理放大器的参数,以工程师的设计为出发点,将理论联系典型案例,讲解参数的应用,再使用LTspice仿真完成参数的闭环验证,力争使本书成为工程师案头的常备参考书籍。

本书第一章是基础内容,介绍理想放大器特性,放大器的种类、使用原则,以及基础电路和电路分析方法。第二,以真实放大器的数据手册为目标,使用超大篇幅解析全体参数的意义、注意事项,并配合案例和仿真,方便全面理解。第三章介绍仪表放大器、全差分放大器、跨阻放大器,电流检测放大器使用注意事项和辅助设计工具。第四章介绍以放大器应用的硬件系统设计,包括电源、ADC、滤波器设计和辅助工具。第五章介绍LTspice的基本使用方法。

时间仓促,加之笔者水平有限,书中难免有纰漏之处,敬请批评指正。

感谢ADI公司中国区放大器AE团队负责人郭剑先生,提供LTspice使用的诸多指导。感谢ADI公司南中国区技术支持团队、销售团队,以及世健公司领导与同事在工作中的支持。

感谢人民邮电出版社编辑黄汉兵先生,在书籍出版过程中给与的帮助。

最后感谢爱人丁宁宁一如既往的信任与鼓励,女儿的贴心陪伴和对未来的一份期许。家是我动力之源。

郑荟民

庚子年戊寅月辛丑日亥时

于深圳

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