夜色渐浓,青峰家属院的蝉鸣渐渐歇了,只有晚风穿过梧桐叶的沙沙声,伴着台灯橘黄的光晕,在林舟的书桌上织出一片安静的光影。
此刻,林舟正趴在桌上,眉头紧锁,手里攥着那张泛黄的《单端转差分电路设计方案 V3.0》。电路的主体部分已经通过焊接和双补偿网络调试成功,但图纸上共模反馈电路的关键区域,依旧被一片晕染的墨迹笼罩着——那是当年潮气侵蚀留下的痕迹,像一块顽固的迷雾,挡住了通往更高共模抑制比的路径。
“常温下85dB,高低温环境下82dB……”林舟喃喃自语,指尖划过示波器打印出来的波形图,“离外公标注的‘目标值90dB’,还差着5dB的距离。”
这5dB的差距,就卡在共模反馈电路上。
他太清楚共模反馈电路的作用了。如果说差分对管和阻抗-温度双补偿网络是抵御共模干扰的“第一道防线”,那共模反馈电路就是“第二道闸门”——它能实时检测输出端的共模信号,将其转化为反馈电压,反向输入到差分放大模块的输入端,从而进一步抵消共模干扰的影响。反馈网络的参数设计,直接决定了这道闸门的“拦截效率”。
可眼下,图纸上的关键参数,被晕染的墨迹糊成了一片。
林舟把图纸平铺在台灯下,又拿出放大镜,一寸寸地仔细端详。共模反馈电路的拓扑结构还能看清——是一个由运放和电阻构成的电压串联负反馈网络,可核心的反馈电阻阻值、分压电阻的比例,还有运放的型号标注,都只剩下依稀可辨的墨点。他甚至能看到图纸上残留的铅笔印记,那是外公当年计算时留下的草稿,却被水渍浸成了一片模糊的灰色。
“运放型号……好像是μA741?不对,这个字迹更像LM324?”林舟皱着眉,用铅笔在草稿纸上画下两种运放的引脚图,反复比对。图纸上运放的引脚标注只有“8脚”两个字还能辨认,μA741是8脚封装,LM324也是,可前者是单运放,带宽窄,温漂大;后者是四运放,集成度高,性能更稳定。外公当年到底选的哪一款?
更让人头疼的是反馈电阻的参数。图纸上反馈电阻的位置,只残留着一个“2”字,后面的数字和单位都模糊不清。是2kΩ?20kΩ?还是200kΩ?
不同的阻值,会直接改变反馈系数F。根据共模抑制比的计算公式,CMRR = 20lg(Aod * F),其中Aod是差分放大模块的开环增益,F是反馈系数。反馈系数越大,共模抑制比越高,但过大的反馈系数会导致差模增益下降,影响电路的信号放大能力。这是一个需要精准权衡的参数,差之毫厘,谬以千里。
“舅舅!”林舟猛地抬起头,朝门外喊了一声。他想起陈默说过,当年外公和周明远研发这个电路时,经常熬夜在书房里演算,说不定会留下一些草稿纸或者计算笔记。
陈默正坐在客厅里看电视,听到喊声,端着一杯凉茶走了进来:“怎么了?电路又出问题了?”
“不是电路的问题,是图纸。”林舟指着共模反馈电路的区域,“这里的参数被水泡坏了,运放型号和反馈电阻值都看不清,我没法确定最优参数。外公当年有没有留下其他的计算草稿?”
陈默闻言,愣了一下,随即一拍大腿:“你不说我还真忘了!你外公的书房里,有一个旧木箱,里面全是他当年的工作笔记和演算纸。后来外婆收拾房间,把箱子挪到了储藏室的角落,好几年没动过了。”
“储藏室?”林舟的眼睛瞬间亮了起来,像抓住了一根救命稻草。
两人借着手机的手电筒光,钻进了储藏室。储藏室不大,堆满了旧家具和杂物,空气中弥漫着一股樟脑丸和灰尘混合的味道。角落里,果然放着一个和外公工具箱同款的铁皮木箱,锁扣上锈迹斑斑,上面还贴着一张泛黄的标签,写着“怀安工作笔记 1997-1998”。
“就是这个!”陈默蹲下身,用力掰开了锁扣。箱子“咔哒”一声打开,一股浓郁的油墨味扑面而来。
林舟迫不及待地蹲下去,箱子里整整齐齐地码着一摞笔记本和演算纸,还有几卷已经泛黄的工程图纸。他小心翼翼地翻找着,指尖触碰到那些粗糙的纸页,仿佛能感受到外公当年伏案演算的温度。
“找到了!”林舟的声音带着一丝颤抖。
他手里拿着一本红色封皮的笔记本,封面上写着“差分电路共模反馈模块 计算日志”,落款日期是1998年3月15日——正是图纸标注的同一时期。
笔记本的纸张已经泛黄发脆,字迹却依旧清晰,那是外公苍劲有力的钢笔字。林舟捧着笔记本,像捧着一件稀世珍宝,快步回到书桌前,迫不及待地翻开。
第一页,就是关于共模反馈电路的核心计算。
“目标:共模抑制比提升至90dB以上,差模增益保留≥20dB”——一行加粗的字迹映入眼帘,正是林舟苦苦追寻的目标。
接下来的几页,全是密密麻麻的公式和演算步骤。林舟的目光飞快地扫过,心跳越来越快。
“运放选型:LM324。理由:四运放集成,供电电压宽,温漂≤5mV/℃,适合工业环境下的稳定运行。相较于μA741,带宽提升3倍,共模抑制比原生提升8dB。”
看到这里,林舟忍不住拍了一下桌子,恍然大悟。原来外公选的是LM324!他之前纠结的两种型号,答案就藏在这里。原生8dB的共模抑制比提升,正是弥补5dB差距的关键之一。
他继续往下翻,笔记本上详细记录了反馈系数的推导过程:
“差分放大模块开环增益Aod≈1000(60dB),目标CMRR=90dB → 需反馈系数F≥31.6。
反馈系数F=Rf/(R1+R2),其中R1为输入分压电阻,R2为反馈分压电阻。
经实验验证:R1=10kΩ,R2=200kΩ → F=20 → CMRR=86dB(不足);
R1=10kΩ,R2=300kΩ → F=30 → CMRR=89.5dB(接近目标);
R1=10kΩ,R2=330kΩ → F=33 → CMRR=90.4dB,差模增益Av=33 → 满足设计要求!”
“330kΩ!”林舟激动地念出这个数字,眼眶微微发热。
图纸上残留的那个“2”字,原来是“330”的最后一位数字被墨迹覆盖了!
笔记本里还附着一张手绘的参数验证表,记录了不同反馈电阻值下的实测数据:当反馈电阻R2=330kΩ时,电路在50Hz工频干扰下的共模抑制比达到了90.4dB,差模增益33倍,完全符合设计目标。更重要的是,外公还在旁边标注了一行小字:“搭配NTC热敏电阻温度补偿,高低温环境下CMRR衰减≤3dB”——这正好和林舟之前的调试结果吻合。
“还有!”林舟的目光落在笔记本的最后一页,上面贴着一张小小的纸条,是周明远的字迹:“怀安师傅,建议在反馈回路中串联一只100pF电容,抑制高频自激,提升电路稳定性。已验证,100pF电容对低频共模抑制比无影响。”
高频自激!林舟心里咯噔一下。他之前调试时,发现电路在1MHz以上的高频段会出现轻微的波形震荡,只是因为专注于工频干扰的抑制,暂时没来得及深究。没想到周明远早就想到了这一点,还给出了精准的解决方案。
窗外的月光,透过窗帘的缝隙,悄悄溜进房间,落在笔记本的纸页上。林舟看着外公和周明远的字迹,仿佛看到了二十多年前的那个夜晚——两个穿着蓝色工装的工程师,趴在同样的书桌上,一盏台灯,一杯浓茶,对着电路图和演算纸,反复推导,反复试验。那些密密麻麻的公式和数据,不是冰冷的符号,而是两代电子人对技术的执着,对极致的追求。
“原来如此……原来如此!”林舟握紧了拳头,心里的迷雾豁然散开。
他再也等不及了,连夜从元件盒里翻出LM324运放芯片、330kΩ金属膜电阻和100pF瓷片电容。台灯的光芒下,焊枪的银火再次燃起,发出轻微的“滋滋”声。这一次,林舟的动作格外沉稳——他按照笔记本上的标注,替换掉了原来的运放,焊接上精准的反馈电阻和消振电容,又根据周明远的建议,在反馈回路中增加了那只小小的100pF电容。
焊接完成时,东方已经泛起了鱼肚白。
林舟揉了揉酸涩的眼睛,深吸一口气,将电路连接到测试设备上。他先输入1kHz的单端信号,示波器上立刻显示出两条对称的双轨波形,干净利落,没有一丝毛刺。接着,他将共模干扰信号的幅值调到15V——这是远超日常环境的干扰强度,然后缓缓打开信号发生器的开关。
屏幕上的波形,依旧稳稳地立着,像两道坚固的堤坝,任凭汹涌的干扰洪水冲击,纹丝不动。
林舟屏住呼吸,拿起计算器,输入差模增益和共模增益的数值,按下计算键。
“90.6dB!”
看着屏幕上跳动的数字,林舟的眼泪瞬间涌了上来。他捂住嘴,不让自己哭出声,肩膀却忍不住微微颤抖。90.6dB,不仅达到了外公的设计目标,甚至还超出了0.2dB!
他又将电路放进高低温试验箱,设定温度为-20℃,保温一小时后再次测量。共模抑制比:88.1dB。设定温度为60℃,测量结果:87.8dB。
高低温环境下的衰减,控制在了2.8dB以内,比外公标注的“≤3dB”还要优秀。而当他将信号频率调到1MHz时,之前的高频自激现象,也彻底消失了,波形依旧平稳如初。
阳光透过窗户,洒在林舟的脸上,暖洋洋的。他看着示波器上那两条完美的双轨波形,看着桌面上的图纸、笔记本和焊枪,忽然明白了什么叫“传承”。
传承不是守着一份旧图纸,捧着一堆老元件,而是接过前辈手里的焊枪,带着他们的智慧和执着,继续往前走,让那些沉淀在岁月里的技术,在新时代的土壤里,生根发芽,开出更鲜艳的花。
“外公,周叔叔,”林舟轻声说,声音里带着哽咽,也带着骄傲,“我做到了。”
就在这时,陈默推门走了进来,手里拿着一份报纸,脸上带着兴奋的笑容:“小舟,好消息!周明远回江城的电子技术论坛,主办方邀请了咱们青峰家属院的老技工参加,我帮你报了名。下周,你可以带着你的电路,去见周明远了!”
林舟猛地抬起头,眼里闪烁着光芒。
见周明远!
那个在图纸上留下名字,在笔记本里写下建议,和外公一起研发出这个差分电路的前辈。那个如今在芯片领域大放异彩的工程师。
林舟的心里,瞬间充满了期待。他知道,这不仅仅是一次会面,更是一次跨越二十年的对话。他有太多的话想说,太多的问题想问——关于这个电路的未来,关于差分技术在芯片集成中的应用,关于外公当年那些没来得及完成的研究。
而书桌上的焊枪,枪头的银光,在晨光中熠熠生辉,像一颗跳动的心脏,也像一盏永不熄灭的灯,照亮了林舟脚下的路,也照亮了那段属于青峰厂的,银火灼灼的往事。