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**Analog Engineer’s Pocket Reference** from our friends at TI

(12meg PDF)

https://www.ti.com/seclit/ml/slyw038c/slyw038c.pdfConversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Physical constants / Standard decimal prefixes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Metric conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Temperature conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Error conversions (ppm and percentage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Discrete components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Resistor color code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Standard resistor values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Practical capacitor model and specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Practical capacitors vs frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Capacitor type overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Standard capacitance values / Capacitance marking and tolerance . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Diodes and LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Bipolar junction transistors (BJT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Junction field effect transistors (JET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Analog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Resistor equations / Ohm’s law and voltage divider equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Power equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Capacitor equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Inductor equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Equation for charging an RC circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Equation for discharging an RC circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Capacitor with constant current source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

RMS and mean voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Logarithmic mathematical definitions / Alternative notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

dB definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Log scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Time to phase shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Bode plots: Poles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Pole (equations) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Bode plots (zeros) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Zero (equations) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Basic op amp configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Simple non-inverting amp with Cf filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Simple inverting amp with Cf filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Differential filter cutoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Calculating amplifier offset voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Op amp bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Small signal step response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Full power bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Large signal response (slew rate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Settling time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Combining noise sources / Averaging noise sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Noise bandwidth calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

1/f total noise calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Thermal noise calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Op amp noise model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Total noise calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

AC response versus frequency (dominant 2-pole system) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Transient overshoot (dominant 2-pole system) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Stability open loop SPICE analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Stability transient square wave lab test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Stability AC sine wave lab test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Power dissipation calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Electrical overstress (EOS) protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

PCB and wire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

PCB printed circuit board conductor spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Self-heating of PCB conductors on inner layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

PCB trace resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

PCB trace resistance for 1 oz-Cu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

PCB trace resistance for 2 oz-Cu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Common package types and dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

PCB parallel plate capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

PCB microstrip capacitance and inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

PCB adjacent copper traces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

PCB via capacitance and inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Coaxial cable information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Coaxial cable equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Resistance per length for different wire types (AWG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Maximum current for wire types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Temperature sensor overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

IC temperature sensor overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

RTD equation temperature to resistance (T>=0C and T<0C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

RTD equation resistance to temperature (T<0C or Rrtd<R0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Diode equation vs temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Diode voltage versus temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Type J thermocouples translating temperature to voltage (ITS-90 standard) . . . . . . . . . 100

Type J thermocouples translating voltage to temperature (ITS-90 standard) . . . . . . . . . 101

Type K thermocouples translating temperature to voltage (ITS-90 standard) . . . . . . . . . 102

Type K thermocouples translating voltage to temperature (ITS-90 standard) . . . . . . . . . 103

Thermistor: Resistance to temperature, Steinhart-Hart equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Numbering systems: binary, decimal and hexadecimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Data formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Digital logic thresholds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

CMOS logic thresholds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

SPI (Serial peripheral interface) hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

SPI data latching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

SPI critical edge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

SPI modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

I2C bus (Inter-integrated circuit) hardware overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

I2C addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

I2C communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

I2C setup, hold and rising timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

I2C pull-up resistor selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

ADC definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

ADC resolution for unipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

ADC resolution for bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Resolution voltage vs . full-scale range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Quantization error of ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Signal-to-noise ratio (SNR) from quantization noise only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Total harmonic distortion (VRMS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Total harmonic distortion (dBc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Ac signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Dc signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Settling time and conversion accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

ADC system noise calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

Effect of clock jitter on ADC SNR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

DAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

DAC definitionas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

DAC errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

DAC non-linearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

DAC total unadjusted error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

CMOS switch construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

ON-resistance (RON) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

RON flatness / Effective op amp gain including MUX RON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

ON and OFF capacitance (CON/COFF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

MUX settling time with CLOAD and RLOAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

Leakage current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

Charge injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Bandwidth (BW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Channel-to-channel crosstalk(XTALK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

OFF-isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Total harmonic distortion plus noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159