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第 4 周:运放、反馈、系统电路与面试整合

本周前六天完成运放与反馈主线,Day 27–28 串联系统级电路并过第四关卡,Day 29–30 完成两轮模拟面试。Day 22–27 各 45 分钟,Day 28 为 55 分钟,Day 29–30 各 60 分钟;周预算 445 分钟,全月累计 1405 分钟(约 23.42 小时)。

冲刺必会

“虚短、虚断”是负反馈线性工作下的近似结论,不是运放天生定律。每道运放题先判反馈极性和输出是否可能在线性范围,再列 KCL。

本周学习节奏

  • 这是模电最长一周,但 Day 29–30 的 60 分钟包含复习、口试与纠错,不再叠加教材阅读。
  • 模电 P2 内容一律不以压缩睡眠为代价;先保证运放状态判定、反馈稳定性、功放和电源四条 P0 主线。
  • 若临时少一天,把未完成 P0 与后续日期顺延;不能把 Day 27 的首次学习塞进 Day 28 的计时关卡,也不能把未做的模拟记为完成。

定位资料规则: 链接只标出长讲义中的查找位置,不是整节阅读量。普通日核心 27 分钟按当日分配查看点名资料,Day 28 的前 14 分钟只复习已经在 Day 20/23/25 学过的功放与电源资料;未点名内容全部属于深入轨。模拟日只从点名回答块抽题,不重新阅读章节。

任务与核对规则: Dnn-R 是回忆,Dnn-K1/K2/K3 是核心任务(有前置准备时另标 K0),Dnn-O/Q/V 分别是口述、电路、单条件变式,nn 为两位 Day。普通日的 P0 关卡就是 O/Q/V:先独立完成三项,再在本日折叠答案按模型、方向、方程、结果和边界核对;三项全部独立成立才记“通过”,否则记“进行中”和最早断点。回忆中提到自己的旧失分题时,核对原交卷及其原题答案,不预设失分内容。作图用本日答案的节点/关键点或精确指定的教材图检查,不要求临时重构别题。实验只替换同目标核心任务,不另加分钟。学习助手也必须等学习者作答后才打开/转述答案。

Day 22 运放开环模型、虚断与虚短

预计用时:45 分钟

目标: 能从 \(v_o=A(v_+-v_-)\)、输入近似开路和电源轨出发,判断虚断/虚短何时成立与何时失效。

前置知识: Day 2 的 KCL/KVL、Day 15 的增益与饱和边界、Day 21 关卡结果。

定位资料(非整节通读): 只查2.1 开环模型/电源轨图、3.1 虚断/虚短来源和 3.2 候选解状态判定;3.3 非理想只读失败模式列表。

D22-R|5 分钟回忆: 完成 Day 15 的 D+7:解释 Q 点偏移与削顶;完成 Day 19 的 D+3:输入耦合 \(C=100\) nF、两侧 \(R_s=1,R_{in}=9\) kΩ,估算拐点;重做 Day 21 最低分拓扑。

核心学习(27 分钟):

  1. D22-K1 “虚断”来自高输入电阻,表示 \(i_+\approx i_-\approx0\);“虚短”来自大开环增益与有效负反馈,表示 \(v_+\approx v_-\),两者理由不同。
  2. D22-K2 判定顺序:识别反馈极性→假设线性负反馈→用虚短虚断求候选输出→检查输出摆幅、输入共模、带宽和压摆率。
  3. D22-K3 无反馈、正反馈或输出撞轨时不能强行令 \(v_+=v_-\);此时回到开环比较和饱和状态。

D22-O|口述题(4 分钟): 用 90 秒回答“虚短、虚断分别为什么成立?列出至少三种虚短失效情形”。

D22-Q|电路题(4 分钟): 理想运放 \(v_+\) 接地,\(v_-\) 经电阻接一个正电压但没有输出反馈。判断能否用虚短,并说明输出趋向哪一电源轨。

D22-V|改变一个条件题(2 分钟): 只把输出通过电阻反馈到 \(v_-\),候选线性状态为何可能自洽?还需检查什么?

D22 完成后核对:核心依据、O/Q/V 答案(独立作答前不打开)

D22-R/K 核对: Q 点/失真见 Day 20;耦合电容所见 \(R=10\) kΩ、\(\tau=1.00\) ms、\(f_c=159.155\) Hz;最低分拓扑必须依据原交卷证据。虚断来自高输入电阻,虚短还需有效负反馈、高环路增益、线性且未越界。

D22-O: 比较器无负反馈、正反馈和输出撞轨均不能套虚短;输入共模/电流/频率/SR 越界也会使候选解失败。

D22-Q: 输入不取电流,所以 \(v_->0,v_+=0\),差模输入为负;无负反馈不能用虚短,限轨模型输出趋负轨。电阻并不会在零电流时把正电压降为零。

D22-V: 输出经 \(R_f\) 返回反相端形成反相负反馈,线性候选 \(v_o=-(R_f/R_{in})v_i\);仍需给出电阻值、输入、电源/实际范围、负载和频率才能接受具体解,不能仅凭反馈线确认虚短。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 23)默写运放状态四步;D+3(Day 25)分析一个正反馈反例;D+7(Day 29)在模拟面试中解释虚短边界。

Day 23 反相、同相与电压跟随器

预计用时:45 分钟

目标: 能从 KCL 推导反相和同相闭环增益,说明电压跟随器的缓冲价值,并做非理想边界检查。

前置知识: Day 22 的线性状态判据和虚短虚断。

定位资料(非整节通读): 只查4.2 反相 KCL 推导、5.1 同相反馈分压和 5.3 跟随器功能;有限开环增益长推导不做。

D23-R|5 分钟回忆: 完成 Day 16 的 D+7:比较旁路与未旁路 CE;完成 Day 20 的 D+3:诊断旁路电容开路;完成 Day 22 的 D+1:写状态四步。

核心学习(27 分钟):

D23-K0(12 分钟,已含在核心 27 分钟内): 前 4 分钟用运放 GBW/SR把 Day 15/19 的 dB/单极点结果迁到噪声增益与带宽,区分带宽与最大斜率。后 8 分钟用第 7 章 §6.3、§6.4学习隔离低压桥式整流、峰值补电/峰间放电与纹波;画三层波形,独立算 50 Hz、0.2 A、2200 μF 的纹波。参考波形就在 §6.3。它是 Day 28 的电源前置,余下 15 分钟练下面已由 Day 22 状态模型支持的反相/同相/跟随三项。

  1. D23-K1 反相电路在 \(v_-\) 节点列 KCL,得 \(v_o/v_i=-R_f/R_{in}\);“虚地”只指该节点电位近似 0,不是真地且不能吸收任意电流。
  2. D23-K2 同相电路由反馈分压 \(v_-=v_oR_g/(R_f+R_g)\) 与 \(v_+=v_i\) 得 \(1+R_f/R_g\);跟随器是单位反馈特例。
  3. D23-K3 对候选输出检查电源轨、输出电流、输入共模范围、增益带宽积(gain-bandwidth product, GBW)和压摆率。

D23-O|口述题(4 分钟): 用 90 秒比较反相、同相和跟随器的相位、闭环增益与输入电阻。

D23-Q|电路题(4 分钟): 反相放大器 \(R_{in}=10\ \mathrm{k\Omega},R_f=100\ \mathrm{k\Omega},v_i=0.2\ \mathrm V\),求 \(v_o\) 和两电阻电流,并检查 \(\pm12\ \mathrm V\) 供电下是否撞轨。

D23-V|改变一个条件题(2 分钟): 只把反馈电阻开路,原线性解为何失效,输出将主要由什么决定?

D23 完成后核对:核心依据、O/Q/V 答案(独立作答前不打开)

D23-R/K 核对: 旁路/未旁路 CE 见 Day 16,旁路开路不改 DC 却增大交流退化。反相增益 \(-R_f/R_{in}\)、同相 \(1+R_f/R_g\),跟随为 1。单主极点运放的噪声增益 NG 决定近似 \(f_{CL}=\mathrm{GBW}/\mathrm{NG}\),而 SR 另验输出斜率。电源准备核对:桥每半周两管导通,\(f_r=2f\);C 在整流峰附近补电、峰间向负载放电,\(\Delta V_{pp}\approx I_L/(f_rC)\)。50 Hz、0.2 A、2200 μF 得 \(f_r=100\) Hz、\(\Delta V_{pp}=0.9091\) V;增容减纹波但增加充电尖峰约束。

D23-O: 反相:反相、电阻比、输入约 \(R_{in}\);同相:同相、\(1+R_f/R_g\)、输入高;跟随:同相近 1、输入高而可缓冲。三者都须检查线性和负载。

D23-Q: \(v_o=-2.00\) V;从源到求和点 \(i_{in}=(0.2-0)/10\mathrm{k}=20.0\) μA,从求和点到输出 \(i_f=(0-(-2))/100\mathrm{k}=20.0\) μA。理想限轨模型未超过 ±12 V,但实际输入共模、输出电流等未给,不能声称全部实体条件已通过。

D23-V: \(R_f\) 开路撤销负反馈;正输入使 \(v_->v_+\),限轨模型趋负输出轨。一般输出由差模输入、失调和电源限制决定,不再由原电阻比决定。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 24)从 KCL 推反相增益;D+3(Day 26)做一个同相放大器设计;D+7(Day 30)在模拟面试中比较三种电路。

Day 24 求和、差分、积分/微分与比较

预计用时:45 分钟

目标: 能按节点 KCL应用求和/差分关系,应用积分初值、斜率与微分关系,区分线性运放与比较器,并识别正反馈滞回;完整频带与模型修正推导为 P1。

前置知识: Day 23 的基本负反馈电路、Day 4 的电容关系。

定位资料(非整节通读): 只查6.1 求和器 KCL、7.1 差分器匹配式、8.1 积分器含初值关系和10.1 比较器状态表;积分/微分作为同一个功能比较块,再查9.1 微分器电容位置与关系,只做下面两个斜率应用。完整积分/微分非理想推导和施密特阈值推导留 P1。

D24-R|5 分钟回忆: 完成 Day 17 的 D+7:解释跟随器的阻抗变换;完成 Day 21 的 D+3:换器件比较同功能级;完成 Day 23 的 D+1:推导反相增益。

核心学习(27 分钟):

  1. D24-K1 求和器在反相节点对各输入电阻分别写电流;差分放大器只有电阻比匹配时才能按目标比例抑制共模。
  2. D24-K2 对照电容在反馈/输入支路的位置,应用积分器 \(dv_o/dt=-v_i/(R_{in}C_f)\) 与微分器 \(v_o=-R_fC\,dv_i/dt\);积分保留初值、实用电路防 DC 漂移,微分需限带防高频噪声。独立核算:\(R_{in}C_f=0.10\) s、恒输入 +0.20 V 时的积分斜率;\(R_fC=0.01\) s、输入斜率 +3 V/s 时的微分输出。
  3. D24-K3 比较器按 \(v_+\) 与 \(v_-\) 大小选择高/低饱和,不能使用虚短;正反馈施密特触发器用两个阈值抗噪。

D24-O|口述题(4 分钟): 用 90 秒回答“运放线性放大与比较器分析的第一步有何不同?”

D24-Q|电路题(4 分钟): 反相求和器 \(R_f=10\ \mathrm{k\Omega}\),两个输入均经 \(10\ \mathrm{k\Omega}\),\(v_1=1\ \mathrm V,v_2=-0.5\ \mathrm V\)。求候选输出并写 KCL。

D24-V|改变一个条件题(2 分钟): 只把理想积分器反馈电容并联一个大电阻,DC 与较高频率下的行为分别怎样改变?

D24 完成后核对:核心依据、O/Q/V 答案(独立作答前不打开)

D24-R/K 核对: CC 的阻抗反射见 Day 17;反相 KCL 见 Day 23。求和从各输入电流相加;四电阻差分器必须比值匹配。积分器电容在反馈支路、保留 \(v_o(0)\);微分器电容在输入支路,\(v_o=-R_fC\,dv_i/dt\),对高频噪声敏感。例如 \(R_{in}C_f=0.10\) s、恒输入 +0.20 V,积分斜率 −2.00 V/s;\(R_fC=0.01\) s、输入斜率 +3 V/s,微分输出 −0.030 V。这两个 P0 应用可核对符号与单位,完整非理想推导留 P1。

D24-O: 线性放大先验负反馈/未越界后列虚短 KCL;比较器先按输入大小和当前输出态判断,正反馈滞回用两阈值,不用虚短。

D24-Q: \(\frac{1-0}{10\mathrm{k}}+\frac{-0.5-0}{10\mathrm{k}}=\frac{0-v_o}{10\mathrm{k}}\),\(v_o=-0.500\) V。

D24-V: 反馈 \(R_f\parallel C_f\) 给 DC 泄放,低频趋有限反相增益 \(-R_f/R_{in}\);在 \(\omega R_fC_f\gg1\) 且运放仍线性有效的频带,电容支路占主导,近似原积分器。不能说加大电阻后任意频率都不再积分。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 25)画线性负反馈与比较器两种状态流程;D+3(Day 27)做一题电阻比失配的差分趋势;D+7(Day 31)安排到面试后一日,重画求和/积分/比较三电路。

Day 25 负反馈代数与四种组态

预计用时:45 分钟

目标: 能从 \(x_e=x_s-\beta x_o\) 推导闭环增益与灵敏度,并用“输出取样—输入混合”识别四种反馈组态。

前置知识: Day 15 的端口参数、Day 22–24 的运放负反馈实例。

定位资料(非整节通读): 只查2.2 闭环增益方程、2.3 灵敏度式、4.1 两步识别法和 4.6 端口趋势表;四种拓扑长例不展开。

D25-R|5 分钟回忆: 完成 Day 18 的 D+7:解释 MOS 输入阻抗的频率边界;完成 Day 22 的 D+3:分析一个正反馈反例;完成 Day 24 的 D+1:对比两种状态流程。

核心学习(27 分钟):

D25-K0(7 分钟,已含在核心 27 分钟内): 在第 7 章 §7.1 齐纳与§7.2 串联稳压分别画分流与调整通路,独立写限流/谷值压差/耗散检查。结合 Day 23 纹波解释为什么平均输入足够仍可能 dropout;余下 20 分钟完成反馈三项。

  1. D25-K1 由 \(x_o=Ax_e\)、\(x_e=x_s-\beta x_o\) 得 \(A_f=A/(1+A\beta)\),环路增益 \(T=A\beta\);深度负反馈且稳定时 \(A_f\approx1/\beta\)。
  2. D25-K2 固定 \(\beta\),由 \(A_f=A/(1+A\beta)\) 求导得 \(dA_f/dA=1/(1+A\beta)^2\),再归一化得到 \(S_A^{A_f}=(A/A_f)(dA_f/dA)=1/(1+T)\)。这条 P0 局部推导表明前向增益小变化被压低;大变化要重算精确闭环式,反馈也不能修复输出饱和、输入越界或环路外扰动。
  3. D25-K3 先看输出取样电压还是电流,再看输入串联比较还是并联求和;由此判断 \(R_{in},R_{out}\) 的趋势,而非死背名称。

D25-O|口述题(4 分钟): 用 90 秒回答“负反馈改善了什么、付出什么代价、又不能解决什么”。

D25-Q|电路题(4 分钟): \(A=1000,\beta=0.01\),求 \(A_f\) 与对 \(A\) 的灵敏度;再与近似 \(1/\beta\) 比较误差。

D25-V|改变一个条件题(2 分钟): 保持 \(\beta\) 不变,只让 \(A\) 下降一半,精确 \(A_f\) 怎样变?为什么闭环变化比例较小?

D25 完成后核对:核心依据、O/Q/V 答案(独立作答前不打开)

D25-R/K 核对: MOS 栅电容边界见 Day 18,比较器/负反馈见 Day 24。\(A_f=A/(1+A\beta)\);固定 \(\beta\) 时,商求导的分子为 \((1+A\beta)-A\beta=1\),故 \(dA_f/dA=(1+A\beta)^{-2}\),再乘 \(A/A_f=1+A\beta\) 得局部灵敏度 \(S_A^{A_f}=1/(1+T)\)。电压串联 \((R_{in}\uparrow,R_{out}\downarrow)\),电压并联 \((\downarrow,\downarrow)\),电流串联 \((\uparrow,\uparrow)\),电流并联 \((\downarrow,\uparrow)\),限稳定小信号和明确取样/混合。稳压准备:齐纳并联必须串联限流,\(I_Z=(V_{in}-V_Z)/R_s-I_L\) 并验最坏电流/功耗;串联调整验谷值 \(V_{raw,min}\ge V_o+V_{dropout}\)、耗散 \((V_{in}-V_o)I_L\) 与限流/热/稳定。提高输入与增加负载电流对输出的扰动符号不能混写。

D25-O: 用环内开环增益换闭环可控与去敏,可改善线性/端口,但要付出增益、带宽/稳定性等取舍;不能恢复已削顶信息或无条件消除环外扰动。

D25-Q: \(T=10,A_f=1000/11=90.909,S_A=1/11=0.090909\);\(1/\beta=100\) 比精确解高 10%(以精确解为分母),精确解比目标 100 低 9.091%(以目标为分母)。

D25-V: \(A=500,T=5,A_f=500/6=83.333\),相对原闭环下降 \(8.333\%\),小于开环 50% 的下降。大改动要重算精确式,不能直接把局部灵敏度乘 50% 当精确变化。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 26)无提示推闭环式;D+3(Day 28)识别两种实际反馈拓扑;D+7(Day 32)安排面试后第二日,用 90 秒回答反馈收益与边界。

Day 26 频率响应、Bode 图与稳定性直觉

预计用时:45 分钟

目标: 能画一阶 RC 幅频/相频渐近图,解释 \(-3\ \mathrm{dB}\)、带宽、环路交越和相位裕度的直觉。

前置知识: Day 4 的 RC 暂态,Day 19 的耦合电容,Day 25 的环路增益;Day 11/15/19/23 已在各自预算内使用 \(j\omega\)、复阻抗、dB 和单极点带宽。今天先检验这些前置;若仍不会,把稳定性部分顺延,不另加未计时课程。

前置回忆校准(核心 27 分钟中的前 8 分钟): 先遮住资料写出 \(\lvert1+j\rvert=\sqrt2\)、\(Z_C=1/(j\omega C)\)、\(20\log_{10}(1/\sqrt2)=-3.01\ \mathrm{dB}\),并解释 Day 19 已学的 \(s=\sigma+j\omega\)、\(s_p=-1/\tau\) 与左半平面衰减;再用频域工具章 §2.1/4.2/5.1/7.1 和 §8.1~8.2/9.1 的定义核对。这里只回忆 Day 11/15/19 已学内容,剩余 19 分钟用于本日三项核心任务;不在 45 分钟之外另加 8 分钟。拉普拉斯证明、复功率和高阶例题留 P1/P2。

定位资料(非整节通读): 起步校准通过后,只查5.1 一阶低通方程、5.3 \(-3\ \mathrm{dB}\)/斜率块、第 6 节时间—频率对照图和10.2 稳定裕度图;其中再用 3 分钟看Miller 概念的输入充电解释,代入 \(C=2\) pF、\(A_v=-10\) 求输入等效;两端证明与补偿推导留 P1。

交互实验: 在Bode 与环路稳定性中先预测第二极点下移后 PM 的方向,只改第二极点,再用交越处相位和阶跃趋势核对。

D26-R|5 分钟回忆: 完成 Day 19 的 D+7:口述低频多极点来源;完成 Day 23 的 D+3:同相器取 \(R_f=100,R_g=10\) kΩ,求闭环增益;完成 Day 25 的 D+1:推导闭环增益。

核心学习(27 分钟,含上方 8 分钟校准,余 19 分钟):

  1. D26-K1 一阶低通 \(H(j\omega)=1/(1+j\omega RC)\),\(\omega_c=1/RC\);在拐点幅度为低频值的 \(1/\sqrt2\)、即约 \(-3.01\ \mathrm{dB}\),相位为 \(-45^\circ\)。
  2. D26-K2 每个左半平面一阶极点在远高于拐点时贡献约 \(-20\ \mathrm{dB/dec}\) 和 \(-90^\circ\);时间常数越大,响应越慢且带宽越窄。
  3. D26-K3 在 \(|T|=1\) 的增益交越频率读取相位裕度;若相位接近 \(-180^\circ\),原负反馈趋向正反馈,表现为振铃甚至振荡。

D26-O|口述题(4 分钟): 用 90 秒解释“负反馈为什么有时也会导致振荡”,必须提到频率相关相位。

D26-Q|电路题(4 分钟): \(R=10\ \mathrm{k\Omega},C=10\ \mathrm{nF}\) 的一阶低通,求 \(\tau,f_c\),并给出 \(f=f_c\) 时幅度比和相位。

D26-V|改变一个条件题(2 分钟): 只把 \(C\) 加倍,阶跃上升速度、截止频率和同一绝对频率处相位滞后怎样变?

D26 完成后核对:核心依据、O/Q/V 答案(独立作答前不打开)

D26-R/K 核对: 同相器 \(A_v=1+100/10=11\);闭环式及固定 \(\beta\) 的局部灵敏度推导见 Day 25。核心前 8 分钟回忆:\(\lvert1+j\rvert=\sqrt2\)、\(Z_C=1/(j\omega C)\)、\(20\log_{10}(1/\sqrt2)=-3.0103\) dB;前三项分别已在 Day 11/15/19 使用。Day 19 还已建立 \(s=\sigma+j\omega\) 与 \(s_p=-1/\tau\):极点负实部给 \(e^{s_pt}\) 的衰减包络,\(s=j\omega\) 只是频率响应的取值。一阶低通幅频低频为 0 dB、拐点 −3.010 dB、高频渐近 −20 dB/dec;相位从 0° 单调趋 −90°,拐点 −45°。Miller 例:跨接 2 pF、\(A_v=-10\),输入等效 \(2(1+10)=22\) pF;反相输出加大桥接电容两端变化,输入充电负担增大。

D26-O: 环路增益随频率有幅值和相位;常规开环稳定、单主要交越情形,在 \(\lvert T\rvert=1\) 处看 \(PM=180^\circ+\arg T\)。PM 小常对应更强振铃,但仅凭一个裕度不能概括多交越/开环不稳定系统,需全部交越或闭环极点。

D26-Q: \(\tau=100\) μs,\(f_c=1591.55\) Hz,\(\lvert H(f_c)\rvert=0.707107\),相位 −45°。图必须明确是输出取电容的低通。

D26-V: \(C=20\) nF 后 \(\tau=200\) μs、\(f_c=795.775\) Hz;阶跃变慢,同一正频率相位更滞后。在原 \(f_c\) 处新相位 \(-\arctan2=-63.435^\circ\)。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 27)画一阶低通 Bode 骨架;D+3(Day 29)在模拟面试中解释相位裕度;D+7(Day 33)安排面试后三日,把时间常数与带宽写成同一张卡。

Day 27 差分对与电流镜

预计用时:45 分钟

目标: 能定义差模、共模和共模抑制比(common-mode rejection ratio, CMRR),解释对称差分对与电流镜的作用、顺从电压和主要误差。

前置知识: Day 11/13 的小信号跨导,Day 25 的反馈与端口直觉。

定位资料(非整节通读): 只查2.1 差模/共模变换、2.2 CMRR 定义、3.2 支路增量推导和4.3 顺从/误差表;MOS 映射与有源负载深入部分不读。

D27-R|5 分钟回忆: 完成 Day 20 的 D+7:90 秒解释单边削顶;完成 Day 24 的 D+3:四电阻差分器原四阻均 10 kΩ,只把反相端反馈阻改 10.5 kΩ;\(v_1=v_2=1\) V,判断输出;完成 Day 26 的 D+1:画 Bode 骨架。

核心学习(27 分钟):

  1. D27-K1 \(v_{id}=v_1-v_2,v_{cm}=(v_1+v_2)/2\),差分输出约定下 \(\mathrm{CMRR}=|A_d/A_c|\);必须先说明输出取单端还是差分。
  2. D27-K2 理想对称差分对受差模驱动时尾电流在两支路间转向;共模同向变化主要被高输出电阻尾源抑制,匹配还会使差分输出抵消共同移动。
  3. D27-K3 电流镜复制参考电流并提供高输出电阻负载;输出必须保留顺从电压,误差来自基极/栅效应、有限 \(r_o\)、器件失配和温度。

D27-O|口述题(4 分钟): 用 90 秒回答“差分对为什么抑制共模?尾电流源和对称性分别起什么作用?”

D27-Q|电路题(4 分钟): 对称 BJT 差分对尾电流 \(2\ \mathrm{mA}\),静态平衡且忽略基极电流。求两支路静态电流;若小信号 \(v_{id}=10\ \mathrm{mV}\)、每管 \(g_m=40\ \mathrm{mS}\),用线性近似求两支路电流增量方向和大小。

D27-V|改变一个条件题(2 分钟): 只让一侧集电电阻增大 5%,差模增益和差分输出共模抵消会受到什么影响?

D27 完成后核对:核心依据、O/Q/V 答案(独立作答前不打开)

D27-R/K 核对: 单边削顶见 Day 20,一阶 Bode 见 Day 26;回忆题四阻差分器 \(v_+=0.5\) V,\(v_o=(1+1.05)0.5-1.05(1)=-0.025\) V,理想共模相消被电阻比失配破坏。\(v_{id}=v_1-v_2,v_{cm}=(v_1+v_2)/2\);反变换 \(v_{1,2}=v_{cm}\pm v_{id}/2\)。匹配、纯差模且忽略晶体管 \(r_o\) 时,有限正尾阻仍有公共发射极交流虚地;有限尾阻首先产生单端共模响应。镜像要验工作区、顺从电压与失配。

D27-O: 尾源高输出电阻使共模引起的尾电流变化较小;两侧匹配使共同输出在差分相减时抵消。两种作用不同,单端共模增益和差分输出共模增益不能混用。

D27-Q: 平衡两管各 1.00 mA;\(\Delta i_{c1,2}=\pm g_mv_{id}/2=\pm0.200\) mA,候选支路电流为 1.20/0.80 mA。第一管电流增、第一集电极输出降,第二管相反;这是题定线性近似,不是大输入精确转向式。

D27-V: 若 \(R_{C1}=1.05R_C,R_{C2}=R_C\),定义 \(v_{od}=v_{o1}-v_{o2}\),纯差模 \(A_d=-g_m(R_{C1}+R_{C2})/2=-1.025g_mR_C\),幅值增 2.5%。若共模产生共同 \(\delta i_c\),残差为 \((R_{C2}-R_{C1})\delta i_c=-0.05R_C\delta i_c\),抑制变差;若理想尾源令 \(\delta i_c=0\),单独负载失配并不会凭空产生该共模电流。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 28)默写差模/共模变换和镜像顺从条件;D+3(Day 30)把差分对接到运放输入级解释;D+7(Day 34)安排面试后四日,做一次 CMRR 与失配趋势题。

Day 28 功率放大与电源链复习、第四关卡

预计用时:55 分钟

目标: 掌握 A/B/AB 类、交越失真、B 类效率、电源整流滤波稳压主线,并用第四关卡串起 Day 22–28。

前置知识: Day 22–27;Day 20 已学 A/B/AB 与效率结论,Day 23 已学整流滤波与纹波,Day 25 已学齐纳/串联稳压边界。任一准备未完成时先补该日 P0,Day 28 关卡顺延。

定位资料(非整节通读): 14 分钟复习只回到已经学过的资料:5.1 A/B/AB 对照表、5.4 理想 B 类效率证明结果、6.4 纹波式与边界,以及作为同一个比较块的7.1 齐纳并联稳压图/电流表与7.2 串联调整/dropout 图;其余系统细节留到深入轨。

交互实验: 在隔离低压整流—滤波—稳压中先用 \(I/(f_rC)\) 预测纹波,只改负载或电容之一,再用电容谷值与 dropout 余量解释稳压状态。

D28-R|5 分钟回忆: 完成 Day 21 的 D+7:用一张图串起 DC 与 AC;完成 Day 25 的 D+3:识别两个反馈拓扑;完成 Day 27 的 D+1:写差模/共模变换。

核心学习与闭卷关卡(32 分钟):

  1. D28-K0|0–14 分钟,复习(不计分)。 0–5 分钟根据定位资料独立补全 A/B/AB 的“导通角—静态功耗—失真—效率”表;5–10 分钟沿“隔离/变压—整流—滤波—稳压—负载”画电源链,并恢复 Day 23 电容放电电荷守恒与纹波关系;10–14 分钟并排重画齐纳并联与串联调整拓扑,列出各自必须检查的三个边界。市电侧只做原理分析,不进行带电搭建。14 分钟到时遮住笔记和定位资料,再开始闭卷题。
  2. D28-A|14–20 分钟,闭卷题 A,25 分。 反相运放 \(R_{in}=10\ \mathrm{k\Omega},R_f=100\ \mathrm{k\Omega},v_i=0.2\ \mathrm V,\pm12\ \mathrm V\):求候选输出并写虚短成立检查(10 分);\(A=1000,\beta=0.01\):求精确闭环增益和对 \(A\) 的灵敏度(10 分);任选一种反馈组态,判断 \(R_{in},R_{out}\) 趋势(5 分)。
  3. D28-B|20–26 分钟,闭卷题 B,25 分。 理想源驱动 \(R=10\ \mathrm{k\Omega}\) 串联、\(C=10\ \mathrm{nF}\) 对地,输出取电容、无额外负载的一阶 RC 低通:求时间常数、截止频率和拐点相位(10 分);解释相位裕度过小与时域波形的关系(5 分);\(2\ \mathrm{mA}\) 平衡差分对求静态支路电流,并各写尾源有限输出电阻、镜像顺从不足的一个后果(10 分)。
  4. D28-C|26–32 分钟,闭卷题 C,40 分。 填 A/B/AB 的静态电流、交越失真、效率趋势(10 分);写理想 B 类最大效率、最大值对应的摆幅;用 \(\eta=(\pi/4)(V_p/V_{CC})\) 求半摆幅效率,并列两个理想假设(8 分);桥式整流 \(f_r=100\ \mathrm{Hz},I_L=0.2\ \mathrm A,C=2200\ \mu\mathrm F\),估算纹波并写近似边界(12 分);画齐纳并联或串联调整框图,标限流/压差与器件耗散检查(10 分)。

第四关卡总分严格为:闭卷题 A/B/C 共 90 + 下方口述 4 + 电路 4 + 改变条件 2 = 100;前 14 分钟复习不计分。

D28-O|口述题(4 分钟,计入关卡): 90 秒从交流输入讲到稳定直流输出,并说明滤波电容变大带来的收益与代价。满分 4 分。

D28-Q|电路题(4 分钟,计入关卡): 桥式整流后 \(f_r=100\ \mathrm{Hz}\),负载电流 \(0.2\ \mathrm A\),\(C=2200\ \mu\mathrm F\)。估算纹波峰峰值并检查近似条件。满分 4 分。

D28-V|改变一个条件题(2 分钟,计入关卡): 只把 B 类推挽改为小静态偏置的 AB 类,交越失真、静态功耗、热稳定风险怎样变化?满分 2 分。

交卷后展开:标准答案与评分点(交卷前禁止打开)

闭卷题 A(25 分): 反相候选 \(v_o=-(R_f/R_{in})v_i=-2\ \mathrm V\);还需确认负反馈、电源摆幅、输入共模、输出电流和动态范围,候选值与检查各 5 分。\(A_f=A/(1+A\beta)=1000/11\approx90.9\),\(S_A^{A_f}=1/(1+A\beta)=1/11\),各 5 分。反馈组态示例:电压串联使 \(R_{in}\) 增大、\(R_{out}\) 减小;组态与两个趋势共 5 分,其他正确组态同样给分。

闭卷题 B(25 分): \(\tau=RC=100\ \mu\mathrm s\),\(f_c=1/(2\pi RC)\approx1.59\ \mathrm{kHz}\),拐点相位 \(-45^\circ\);三项分别 3、4、3 分。相位裕度过小意味着交越处更接近正反馈条件,闭环阶跃会振铃,严重时失稳,得 5 分。平衡时两支路各 \(1\ \mathrm{mA}\);尾源有限 \(r_o\) 会让共模变化转成单端共模增益,失配时还会污染差分输出;镜像顺从不足会使镜管离开所需工作区、复制电流失真。静态 4、两个后果各 3 分。

闭卷题 C(40 分): A 类静态电流大、导通整周期、线性好而效率低;B 类理想静态电流近零、各管半周期、交越明显而效率高;AB 介于两者。表格 10 分。理想互补 B 类在 \(V_p=V_{CC}\) 时 \(\eta_{max}=\pi/4=78.54\%\);半摆幅时 \(\eta=\pi/8=39.27\%\)。最大值/摆幅 2、半摆幅结果 2、纯电阻正弦/无压降/无静态电流等任两理想假设各 2 分。半周期电源电流积分的完整证明是 P1,不作为本关 P0 的必答要求。纹波 \(\Delta V_{pp}\approx I_L/(f_rC)=0.2/(100\times2200\mu)\approx0.91\ \mathrm V\);公式 3、整流后频率 2、数值单位 4、小纹波/近恒流等边界 3 分。齐纳并联需串联限流且检查最小/最大齐纳电流;串联调整需输入压差并检查调整管耗散。拓扑 4、限流或压差 3、耗散 3 分。

口述(4 分): 隔离/整流、滤波、稳压、容量增大使纹波减小但充电冲击加重,各 1 分。

电路(4 分): 使用 \(I_L/(f_rC)\) 1 分、使用 \(100\ \mathrm{Hz}\) 1 分、\(0.91\ \mathrm V\) 与单位 1 分、说明小纹波/负载近恒流边界 1 分。

改变条件(2 分): 交越失真减小 1 分;静态功耗和热稳定风险上升 1 分。

评分与补救(5 分钟): 80–100 分进入模拟面试;60–79 分从最低分模块选两题在 Day 29 前重做;低于 60 分的模块只保留 P0 口述模板并回读对应章节。若把比较器使用虚短、忽略反馈稳定性或纹波公式中混淆整流后频率,该题最高一半分。

复习登记(3 分钟): D+1(Day 29)重答第四关卡最低分题;D+3(Day 31)安排面试后一日,重做纹波/效率计算;D+7(Day 35)安排面试后五日,口述“A/B/AB 功放—整流滤波—稳压—负载”的系统链及热/安全边界。

Day 29 模拟面试一:诊断并定向修复

预计用时:60 分钟

目标: 在压力和追问下暴露最早知识断点,完成一次有证据的修复,而不是用模糊表达掩盖不会。

前置知识: Day 1–28 的 P0 内容、四次关卡成绩和错题与薄弱点记录(Clone 模式见学习助手)。

定位资料(非整节通读): 模拟前不看教材;今天唯一的正式题本是模拟一:20 分钟诊断型(100 分)。完成全部可见题面后才打开折叠答案,并使用面试工作表记录证据;不再从章节另组第二套计分题。

D29-R|5 分钟回忆: 完成 Day 22 的 D+7:说明虚短边界;完成 Day 26 的 D+3:解释相位裕度;完成 Day 28 的 D+1:重答最低分题。然后写下“结论—理由—方程—边界”四词。

核心模拟(20 分钟,满分 100): 严格执行题本中的 M1-0~M1-7:M1-0 的 2 分钟包含 60 秒主答、三次各约 15 秒追问及约 15 秒读题/切换,随后完成 3 个基础快问、2 个画图分析、1 个推导和 1 个模拟接口边界题。考官开始读题即计时,到时停止;这 20 分钟产生今天唯一的模拟总分。

评分与 Top 3 缺口(8 分钟): 先按固定五维权重计算题目分与维度总评,再按只选三个缺口的规则给候选断点计算优先级。只把前三项登记到工作表,今天只修第 1 项;本环节不产生第二个模拟分数。

D29-O|口述题:最高优先缺口复答(6 分钟,不计入模拟总分): 定位第 1 缺口对应的一个 P0 小节,只读定义、30 秒回答和适用边界;合上资料后用“结论—理由—方程—边界”重答。这里记录的是修复证据,不回改 M1 的原始分数。

D29-Q|电路题:最高优先缺口重画(8 分钟,不计入模拟总分): 只重画第 1 缺口涉及的原电路、必要等效图或波形;标出参考方向、模型和一个失效边界,再从基本方程重算最早断裂的一步。若缺口偏表达,也必须用它对应的电路图证明口述不是背稿。

D29-V|改变一个条件题:最小变式(5 分钟,不计入模拟总分): 只改变第 1 缺口原题的一个数、参考方向、负载或频率;先预测,再列一条决定性方程并检查新结论。若仍错,保留原断点,不横向增加知识。

核对依据: D29-O/Q 使用所选 M1 原题的折叠答案;D29-V 须由考官先固定“仅改变哪一条件”、重算该模型的新标准答案,再让学习者独立作答,不能只凭口头趋势判通过。它们是当日修复练习;要更新当前掌握,仍按次日的陌生题独立补测规则。

评分、补救与复习登记(8 分钟): 把第 1 缺口的“原答—修正—最小变式”证据写入错题记录,并为当前 Top 3 各安排 D+1/D+3/D+7。第 1 缺口 D+1 在 Day 30 用压力题验证,D+3(Day 32)做同类变式,D+7(Day 36)做 90 秒迁移;第 2、3 项只排日期,不在今天展开。时间核对:\(5+20+8+6+8+5+8=60\) 分钟。

Day 30 模拟面试二:验证修复与最终速查

预计用时:60 分钟

目标: 验证 Day 29 的修复能够迁移,在白纸上重建核心公式/电路索引,并形成面试当天的停止学习条件。

前置知识: 模拟一录音或文字记录、最低分知识链、四周学习记录。

定位资料(非整节通读): 今天唯一的正式题本是模拟二:25 分钟压力型(100 分)。模拟前只看 Day 29 第 1 缺口的“原答—修正—最小变式”记录,不看题本折叠答案,也不另组第二套计分题。

D30-R|5 分钟回忆: 完成 Day 23 的 D+7:比较反相/同相/跟随;完成 Day 27 的 D+3:把差分对映射到运放输入级;完成 Day 29 的 D+1:重答最低分题。

核心模拟(25 分钟,满分 100): 严格执行题本中的 M2-1~M2-9:沿同一个共射级推进 Q 点、小信号、负载、频率、局部反馈、反例纠错和故障,再回答运放与差分对补充。考官开始读统一题设即计时;这 25 分钟产生今天唯一的模拟总分。

评分与最终 Top 3(7 分钟): 使用面试工作表保留 M2 的原始题目分与五维总评;对照 Day 29 第 1 缺口,标出“已迁移修复/仍是原断点/出现新断点”。随后重新计算缺口优先级,只保留最终 Top 3,不用另一次口试覆盖原分。

D30-O|口述题:当前缺口修复(5 分钟,不计入模拟总分): 对照 M1/M2 原记录选最高优先的待修复目标,90 秒说明最早断点,再用对应原题折叠答案核对决定性模型与方程。M2 未采样的 C/D 也必须进入候选;不能以“选 M2 中最近的一问”替代 C/D 的实际证据。此时可修正,但不回改历史成绩,也不把提示后的复答当独立补测。

D30-Q|电路题:独立补测一(6 分钟,不计入模拟总分): 对已经修复的首个目标,按独立补测规则选未做过的同目标题;先独立用 4 分钟画图、列式、算数并验模型,再用 2 分钟核对并另记新分。若 C 的节点目标待补测,可用 RS-C;若断点是 RC 或其他知识则必须换成对应题,不能以节点题代替。

D30-V|改变一个条件题:独立补测二(5 分钟,不计入模拟总分): 对第二个已修复但缺独立证据的目标作 4 分钟陌生单条件变式,余 1 分钟核对;若 D 的状态目标待补测可用 RS-D。没有第二目标时,用第一目标的新变式验证迁移;不得重复已看答案的题。当 C/D 都需要补测时,这两个时段分别用于 C 和 D。更多待修复目标或整套总分不达标时明确顺延,不把两题局部进步充当全课程通过。

最终速查与停止规则(4 分钟): 白纸只写七行:KCL/KVL;戴维南/RC;二极管状态;BJT/MOS 判区与 \(g_m\);基本组态增益方向;运放状态与反馈式;差分/功放/纹波。每行只留“公式/方向 + 一个条件 + 对应 Top 3 标记”;能口述条件即可停止扩展,不再增加新知识。

评分、补救与复习登记(3 分钟): 记录 M1→M2 的两类历史分数、新独立补测和当前掌握表,并保留最终 Top 3;补测分不加回 M1/M2。D+1(Day 31)复述七行并重答第 1 缺口,D+3(Day 33)做最终最低维度变式,D+7(Day 37)做考后深入路线基线测验;其余学习时间可用于其他安排。时间核对:\(5+25+7+5+6+5+4+3=60\) 分钟。

第四周与全月出口

最终“面试可用”以独立补测与当前掌握为准:最近一次完整压力模拟(M2 或同覆盖/时限的独立整套重测)的题目分和五维总评均至少 80,C/D/T/A/O/F/S 七个模块的当前掌握均至少 60% 且原模型错误已独立修复,没有未清除关键失误。M1/M2 原分永久保留;C/D 在 M2 未采样,不能因此自动通过。局部补测只更新当前掌握、不凑整套总分;未覆盖的缺口标“待补测”。任一整套总分不足 80,先修 Top 3,再独立整套验证,不能只补一题宣布最终通过。面试后按 D+1/D+3/D+7 继续回访,再进入完整教材的深入轨。