從拆解日本儀器談模擬設(shè)計(jì)思路

這是我做技術(shù)以來面臨壓力最大的時(shí)候，以至于酒少喝了70%，每天早上8點(diǎn)到地方開始坐下來試驗(yàn)，中午也經(jīng)常吃碗泡面，重壓之下鼻炎也犯了，每天都要帶上口罩，要不連續(xù)打二十個(gè)噴嚏也不足為奇，我知道這是考驗(yàn)自己的時(shí)刻。面對uv以下的交流信號放大，我并沒太多可參考的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但趕到這個(gè)步上了無論如何也要堅(jiān)持下來，都習(xí)慣了。沒設(shè)備不管是借還是租，都要有。

　　uv信號源是借一位師弟的，幾十萬的設(shè)備放在那里真是感覺到壓力，怕?lián)p壞也怕給丟了。實(shí)際上可能最怕的還是即將關(guān)門的時(shí)候做不好丟人，也沒什么，當(dāng)年也是幾百次的丟人一步步學(xué)會(huì)的各種模擬設(shè)計(jì)，盡管學(xué)得不精，但總是真刀真槍的干過，具備當(dāng)土匪的資格，當(dāng)然從沒想過成“教獸”。

　　能有機(jī)會(huì)親自拆解了小日本HIOKI日置的相關(guān)類型儀器和鶴賀電機(jī)TSURUGA的類似的儀器，還有米國密特的儀器，說實(shí)話感覺小。日本的uv以下設(shè)計(jì)水平按應(yīng)用上講是超過米國的，但也體現(xiàn)著他們的機(jī)械唯物式的思想，感覺少有創(chuàng)新，包括日置這類相對大些小。日本儀器公司的整體設(shè)計(jì)思想已經(jīng)定型，幾十年也不換湯的感覺。下圖是日置的板子。

　　上圖你能看到的是中規(guī)中矩的四層板設(shè)計(jì)，模擬前端清一水的的ADI高精運(yùn)放，OP177，OP2177，O097，AD822。每個(gè)部分都是典型設(shè)計(jì)，沒有任何摻雜使假，這個(gè)我們要學(xué)習(xí)，而且設(shè)計(jì)水平和他們五年前沒有太大的長進(jìn)，只是隨著ADI元件性能水平的提高相應(yīng)其儀器的性能指標(biāo)的提升，在關(guān)鍵的儀器電源方面并沒有整體的提高，依然是電池供電，同樣也是簡化了電源的設(shè)計(jì)，同時(shí)減少了不少無法克服的噪聲問題，由此我也想到了國內(nèi)外的腦電測試幾乎同樣也是用電池供電的，少有用外接AC/DC電源供電的，這其中的短板自然在于小信號系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)，也難怪很多系統(tǒng)進(jìn)不了生產(chǎn)線，這也是我這次要過的第一關(guān)。

　　看到希望的是小。日本的另一家類似的儀器鶴賀電機(jī)TSURUGA做出了些創(chuàng)新，他的風(fēng)格是整個(gè)的BB風(fēng)格，即大多數(shù)關(guān)鍵的信號通路上都是BB的器件，也可以稱之為TI風(fēng)格，也是標(biāo)準(zhǔn)的INA103加上OPA系列運(yùn)放，下圖即使TSURUGA。

　　它的進(jìn)步在于它敢在這類水平儀器上用交流電源，而且整個(gè)系統(tǒng)上所使用的模擬元件數(shù)量上要少于日置的同類型，最應(yīng)該佩服的是它是用雙面板完成的整體設(shè)計(jì)，這本身來說也是難得的。

　　同樣的量級微小信號所產(chǎn)生的基本原理設(shè)計(jì)是沒有區(qū)別的，但有一點(diǎn)就是應(yīng)用設(shè)計(jì)思想，在這個(gè)行當(dāng)如果沒有太好的設(shè)計(jì)思想也只能是簡單按用好元件攢，不知道怎么優(yōu)化。用減法原理去設(shè)計(jì)你的系統(tǒng)，從這點(diǎn)講我更喜歡TSURUGA設(shè)計(jì)思想。

　　正如N多年前一位師傅曾經(jīng)講過，德國人解決某振動(dòng)信號儀器為提高乘法運(yùn)算精度下了大功夫，一大塊板子，實(shí)際就是為了兩路正弦信號相乘，后來這位師傅看懂了，用極土的“通斷法”加上個(gè)低通濾波居然達(dá)到了更高的精度，性能更可靠，兩路正弦信號相乘完全可以把一路信號變成方波信號和正弦信號相乘啊再濾波啊。

　　跟很多師傅學(xué)的時(shí)候沒學(xué)到太多細(xì)節(jié)的東西，更多的是他們的設(shè)計(jì)思想，有了思想后才知道去補(bǔ)什么，這好比我在舊社會(huì)開藥鋪，沒有坐堂先生藥鋪縱有千百味怎能救人于病苦，當(dāng)然藥的各種的屬性功用也必須熟知，就像我們今天用的元件一樣。我不相信模擬應(yīng)用設(shè)計(jì)的這個(gè)鋪?zhàn)訒?huì)被數(shù)字系統(tǒng)徹底給兼并了，哪怕出了128位精度的AD，世界是精彩的，也有模擬的。