“在模擬電路設(shè)計(jì)的璀璨星空中，Jim Williams 是一顆永不隕落的恒星。”看到我的文章，做硬件設(shè)計(jì)的兄弟給出了感性的總結(jié)，“作為 凌力爾特（Linear Technology現(xiàn) ADI）的靈魂人物，他以直覺驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)哲學(xué)和工程美學(xué)，打造了無數(shù)影響深遠(yuǎn)的經(jīng)典電路。”

他如數(shù)家珍的給出了多款經(jīng)典轉(zhuǎn)換器和運(yùn)放，LT1088 熱 RMS-DC 轉(zhuǎn)換器是他口中“堪稱精密測量領(lǐng)域的里程碑”，其創(chuàng)新設(shè)計(jì)至今仍在通信、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)光發(fā)熱。

特別跟進(jìn)了解了下——

一款RMS-DC 轉(zhuǎn)換器顛覆傳統(tǒng)的熱效應(yīng)測量

1985 年，Jim Williams 在 Linear Technology 推出了LT1088 熱 RMS-DC 轉(zhuǎn)換器，這是首款基于熱效應(yīng)原理的商用 RMS 測量芯片。其核心設(shè)計(jì)理念是通過加熱電阻將輸入信號的功率轉(zhuǎn)化為熱能，再通過熱隔離封裝和反饋控制實(shí)現(xiàn)高精度直流輸出。這種非傳統(tǒng)的 “熱測量” 方法徹底打破了當(dāng)時(shí)基于對數(shù)運(yùn)算的 RMS 轉(zhuǎn)換器帶寬限制，在 25MHz 帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 1% 的測量精度，波峰因數(shù)（Crest Factor）高達(dá) 50:1。

LT1088 采用陶瓷金屬密封封裝（CDIP-14），將加熱電阻與溫度傳感器物理隔離，有效抑制環(huán)境溫度干擾。通過控制芯片內(nèi)部溫度穩(wěn)定在 85°C，利用熱傳導(dǎo)的平方律特性，將交流信號的有效值轉(zhuǎn)換為直流電壓。這種設(shè)計(jì)不僅避免了對數(shù)放大器的非線性誤差，還實(shí)現(xiàn)了 20:1 的動(dòng)態(tài)范圍，在 35V 峰值輸入下仍能保持穩(wěn)定輸出。

Jim Williams 創(chuàng)造性地將 LM199 電壓基準(zhǔn)的封裝技術(shù)引入熱測量系統(tǒng)。通過差分放大器實(shí)時(shí)監(jiān)測加熱電阻的溫度變化，并調(diào)整加熱電流，形成閉環(huán)反饋。這種設(shè)計(jì)使得 LT1088 在 25MHz 帶寬內(nèi)的線性度達(dá)到 0.01%，相位噪聲抑制至 - 160dBc/Hz 以下，成為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器測試的標(biāo)準(zhǔn)信號源。

重新定義精密測量標(biāo)準(zhǔn)

在 LT1088 誕生之前，RMS 測量主要依賴對數(shù)放大器或離散熱偶電路，存在帶寬窄（通常低于 1MHz）、精度低（誤差超過 5%）、波峰因數(shù)不足（低于 10:1）等問題。例如，惠普的 HP 3400A RMS 電壓表雖采用熱效應(yīng)原理，但體積龐大且成本高昂，難以普及。

LT1088 以 300MHz 的帶寬和 50:1 的波峰因數(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了射頻信號的高精度實(shí)時(shí)測量。其性能遠(yuǎn)超同期競品，例如德州儀器的 VFC 系列電壓頻率轉(zhuǎn)換器在 1MHz 帶寬下精度僅為 2%。Jim Williams 在《Analog Circuit Design》中強(qiáng)調(diào)：“熱測量的本質(zhì)是將信號功率轉(zhuǎn)化為物理量，這讓我們能直接觸摸到電流的溫度”。

LT1088 的出現(xiàn)徹底改變了通信測試、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域的測量方式：

• 通信領(lǐng)域：用于基站射頻信號監(jiān)測，確保發(fā)射功率的穩(wěn)定性和線性度。
• 醫(yī)療設(shè)備：在 MRI 設(shè)備中實(shí)現(xiàn)梯度磁場的高精度控制，提升成像分辨率。
• 工業(yè)控制：監(jiān)測電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的有效值，優(yōu)化能源效率并防止過載。

經(jīng)典延續(xù)：從實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)實(shí)世界

盡管 LT1088 已停產(chǎn)，但其設(shè)計(jì)思想仍深刻影響著現(xiàn)代模擬電路。例如，ADI 的 LT1966 系列繼承了熱效應(yīng)測量的核心技術(shù)，將帶寬提升至 1GHz，同時(shí)保持 0.1% 的精度。在開源社區(qū)，愛好者們嘗試用分立元件復(fù)刻 LT1088，盡管響應(yīng)速度受限，但仍能實(shí)現(xiàn) 1% 的測量精度。

Jim Williams 在《The Art and Science of Analog Circuit Design》中寫道：“真正的創(chuàng)新存在于理論與現(xiàn)實(shí)的裂縫中”。LT1088 的成功正是這一理念的最佳詮釋 —— 通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證而非復(fù)雜數(shù)學(xué)推導(dǎo)，解決了傳統(tǒng) RMS 轉(zhuǎn)換器的帶寬與精度矛盾。這種直覺驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，至今仍是模擬工程師的寶貴財(cái)富。

LT1088 的電路布局堪稱藝術(shù)品：加熱電阻與溫度傳感器以對稱結(jié)構(gòu)排列，反饋環(huán)路的路徑設(shè)計(jì)精確到毫米級。Jim Williams 曾說：“好的電路不僅要能工作，還要讓觀察者感受到美感”。這種對細(xì)節(jié)的極致追求，使得 LT1088 即使在 40 年后的今天，依然被視為模擬設(shè)計(jì)的典范。

40 年前，Jim Williams 用一支烙鐵、一塊面包板和無限的創(chuàng)造力，將熱效應(yīng)原理轉(zhuǎn)化為改變行業(yè)的產(chǎn)品。LT1088 不僅是技術(shù)的突破，更是工程美學(xué)的完美呈現(xiàn)。正如他在 EDN 專欄中所述：“模擬電路的魅力，在于它能將無形的信號轉(zhuǎn)化為可觸摸的溫度”。LT1088 的傳奇仍在延續(xù)，它提醒著我們：真正的經(jīng)典，永遠(yuǎn)不會(huì)因時(shí)間而褪色。