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[導(dǎo)讀]模電想必是近來(lái)小伙伴們很頭疼的一門(mén)課程了。

整理:電子電路



模電想必是近來(lái)小伙伴們很頭疼的一門(mén)課程了。

小編結(jié)合自己的感受用一句話(huà)形容一下:
"老師說(shuō)第一遍不懂,第二遍還是不懂,第三遍還是不懂。"

網(wǎng)友們是這么看模電的:


天書(shū)般難懂。 模電=魔電 本科模電就夠痛苦了,研究生的高階模電簡(jiǎn)直是欲仙欲死。 二極管、三極管、MOS帶入門(mén);運(yùn)放、震蕩電路、斬波電路顯神通。 課堂上老師講的都會(huì)了 課后又都不會(huì)了。 模電學(xué)起來(lái)不算難,應(yīng)付考試也簡(jiǎn)單,剛開(kāi)始用起來(lái)覺(jué)得有點(diǎn)難,用的時(shí)間長(zhǎng)了,感覺(jué)越來(lái)越難。

……


模電本身是一個(gè)非常復(fù)雜的學(xué)科,模擬電路(Analog Circuit)的含義是處理模擬信號(hào)的電子電路。自然界中絕大多數(shù)信號(hào)都是模擬信號(hào),它們有連續(xù)的幅度值,比如說(shuō)話(huà)時(shí)的聲音信號(hào)。

模擬電路可以對(duì)這樣的信號(hào)直接處理(當(dāng)然需要先轉(zhuǎn)換成電信號(hào)),比如功放能放大聲音信號(hào),廣播電臺(tái)能將模擬的聲音信號(hào)、圖像信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

甚至可以認(rèn)為,所有電路的基礎(chǔ)都是模擬電路(即使是數(shù)字電路,其底層原理也是基于模擬電路的)。其重要性不言而喻。



由于數(shù)字電路、可編程器件的迅速發(fā)展,體現(xiàn)了很多優(yōu)越特性。很多電子設(shè)備都慢慢數(shù)字化,但始終還是離不開(kāi)模擬電路。目前模擬電路中最重要的器件,則非半導(dǎo)體器件莫屬最基本和常用的半導(dǎo)體器件有二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和運(yùn)算放大器。


大家普遍會(huì)感覺(jué)模擬電子技術(shù)不是太好學(xué),不如數(shù)字電子技術(shù)容易理解。為什么好多人會(huì)有這種感覺(jué)呢?


一些教材和資料講解上也存在諸多問(wèn)題,大家有沒(méi)有這種感覺(jué),看教材就等于看天書(shū)!下面總結(jié)了幾點(diǎn)學(xué)習(xí)模電難的原因,大家看看自己有沒(méi)有中招。






對(duì)抽象能力要求高



半導(dǎo)體技術(shù)與高中時(shí)學(xué)的基本電學(xué)知識(shí)有明顯區(qū)別,基本電學(xué)知識(shí)有些電學(xué)的量是很明確的,有就是有,沒(méi)有就是沒(méi)有,但是半導(dǎo)體電子學(xué)有些電學(xué)量在不同電路中有時(shí)要考慮,有時(shí)又不需要考慮,比如三極管的結(jié)電容,高頻電路中不能輕易忽略,但是低頻電路中就可以忽略


比如分析三極管放大電路中常用到的直流等效電路和交流等效電路,分析運(yùn)放電路中用到的虛短和虛斷的概念等等,都需要有比較強(qiáng)的抽象思維能力才能理解。





缺乏工程思想



模擬電子技術(shù)中經(jīng)常會(huì)遇到哪個(gè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一個(gè)量,或者電流電壓值近似相等這種描述,還有一些典型電路中電阻的取值也經(jīng)常出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)值的情況,對(duì)于剛開(kāi)始學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的小伙伴們可能感覺(jué)有點(diǎn)暈菜,不知道哪種情況可以近似,哪種情況不能近似,對(duì)于經(jīng)驗(yàn)值則更是不知道怎么取值了。


比如要用12伏的穩(wěn)壓二極管對(duì)輸出12伏的直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓,輸入電壓是15,18或24伏都可以,但哪個(gè)更合理呢?



由于半導(dǎo)體器件參數(shù)的分散,存在大的偏差,并且諸如電阻器和電容器的部件通常具有大于±5%的誤差,并且一些甚至更大。因此,盲目追求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算意義不大。因此,應(yīng)特別注意近似計(jì)算的訓(xùn)練和處理工程問(wèn)題的方法。要理論聯(lián)系實(shí)際,加強(qiáng)電子技術(shù)實(shí)踐能力和實(shí)驗(yàn)研究能力并培養(yǎng)工程思想。


對(duì)于這種情況,其實(shí)大家可以通過(guò)仿真軟件分析和實(shí)際焊接電路進(jìn)行測(cè)試分析,來(lái)不斷積累經(jīng)驗(yàn)。要把模擬電子電路學(xué)好,多想多動(dòng)手是非常重要的




缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)



現(xiàn)在大家通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取信息非常方便,網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于模擬電子技術(shù)的知識(shí)也很多,但是好多內(nèi)容都是抄來(lái)抄去的,對(duì)于新人真正要問(wèn)的一些問(wèn)題卻避而不談,導(dǎo)致一些不易理解的內(nèi)容講解的卻很少,甚至根本沒(méi)有講解。


這樣接受零散的知識(shí),不便系統(tǒng)學(xué)習(xí),自然學(xué)著學(xué)著也不知道那些會(huì)了那些沒(méi)學(xué)會(huì)。


其次,許多問(wèn)題沒(méi)有深入思考,有些問(wèn)題估計(jì)有些工作多年的工程師都沒(méi)細(xì)想過(guò),只是大家都這么用,就照著做罷了,而其實(shí)對(duì)這些基本問(wèn)題的深入理解恰恰能反映出一名電子設(shè)計(jì)工程師的水平,當(dāng)自己對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握透徹時(shí),自然對(duì)這門(mén)學(xué)科的理解也提高到一個(gè)新的層次。




知識(shí)系統(tǒng)龐大



下面用幾個(gè)模電的重點(diǎn)知識(shí)給大家分析。大家可以看看自己掌握的怎么樣,如果都十分清楚那么最少模電入門(mén)了,反之,就要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的積累。

1、什么是共射、共集、共基?它們的區(qū)別是什么?


2、三極管的電流放大作用

有集電極c、基極b、發(fā)射極e、以及兩個(gè)PN結(jié):集電結(jié)和發(fā)射結(jié)。集電極面積比較大,基極厚度薄而且載流子濃度比較低。下圖是個(gè)NPN型的三極管:
當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏時(shí),電荷分布會(huì)發(fā)生變化,發(fā)射結(jié)寬度會(huì)變窄;相當(dāng)于給電子打開(kāi)了一扇e到b的大門(mén)集電結(jié)反偏時(shí),電荷分布會(huì)也發(fā)生變化,集電結(jié)寬度會(huì)變寬。相當(dāng)于打開(kāi)了阻礙電子從c級(jí)跑出去的大門(mén),如下方動(dòng)畫(huà)所示:


b級(jí)會(huì)接一個(gè)大電阻RB限制電流Ib的大小,跑到b極的那些多余的電子就只好穿越集電結(jié),形成電流Ic,如下方動(dòng)畫(huà)所示:
如果基極電壓翻倍,電荷分布會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化,發(fā)射結(jié)寬度會(huì)變得更窄,這扇大門(mén)變得更寬了,將會(huì)有更多的電子跑到b級(jí)。如下方動(dòng)畫(huà)所示:
由于RB是大電阻,Ib就算翻倍了也還是很小,所以更多的電子會(huì)穿越集電結(jié),讓Ic也翻倍。如下方動(dòng)畫(huà)所示:

3、運(yùn)放

運(yùn)放所傳遞和處理的信號(hào),包括直流信號(hào)、交流信號(hào),以及交、直流疊加在一起的合成信號(hào)。而且該信號(hào)是按“比例(有符號(hào)+或-,如:同相比例或反相比例)”進(jìn)行的。不一定全是“放大”,某些場(chǎng)合也可能是衰減(如:比例系數(shù)或傳遞函數(shù) K=Vo/Vi=-1/10)。

運(yùn)放直流指標(biāo)有輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電壓的溫度漂移(簡(jiǎn)稱(chēng)輸入失調(diào)電壓溫漂)、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、輸入失調(diào)電流溫漂、差模開(kāi)環(huán)直流電壓增益、共模抑制比、電源電壓抑制比、輸出峰-峰值電壓、最大共模輸入電壓、最大差模輸入電壓。

交流指標(biāo)有開(kāi)環(huán)帶寬、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率SR、全功率帶寬、建立時(shí)間、等效輸入噪聲電壓、差模輸入阻抗、共模輸入阻抗、輸出阻抗。

模電難,但是非常實(shí)用??!可以這么說(shuō),除了硬件工程師外,不管你身處電子行業(yè)的什么崗位,學(xué)懂模電極可能成為你的核心競(jìng)爭(zhēng)力,并為你的職業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多可能性。而現(xiàn)在覺(jué)得難只是沒(méi)有掌握好的學(xué)習(xí)方法,其實(shí)自己腳踏實(shí)地的去學(xué),一個(gè)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)去攻克,會(huì)發(fā)現(xiàn)這門(mén)課程也并沒(méi)有那么難,下面給大家?guī)讉€(gè)建議。

一、克服心理因素

心理上取得成功是第一步,如果不能克服心理因素,在學(xué)習(xí)的道路上你會(huì)很難堅(jiān)持下去,遇到困難就容易退縮,這種問(wèn)題不是我能解決的,還是放棄吧,但是如果你認(rèn)為模電其實(shí)并沒(méi)有那么難,畢竟身邊工程師都能學(xué)會(huì),那我覺(jué)得我也可以做到,這樣在學(xué)習(xí)的過(guò)程中會(huì)更加行云流水,從心理學(xué)角度分析,其實(shí)就是首因效應(yīng)的影響。所以要相信自己一定可以學(xué)懂,就像卡耐基所說(shuō):只要下定決心克服恐懼,便幾乎能克服任何恐懼。因?yàn)椋?qǐng)記住,除了在腦海中,恐懼無(wú)處藏。

二、保持鉆研精神

如果對(duì)模電知識(shí)確實(shí)看上去就是天書(shū),那么可以重復(fù)學(xué)習(xí),不懂多請(qǐng)教身邊的朋友,老師。比如第一遍是看著教科書(shū)學(xué),學(xué)的是最基礎(chǔ)的知識(shí),主要目的是掌握一些分析問(wèn)題的方法以及幾個(gè)重要的結(jié)論,知道是怎么得出來(lái)的,還有就是學(xué)會(huì)掌握幾種經(jīng)典的電路圖。


第二遍學(xué)就是從實(shí)踐中學(xué)習(xí),這才算真正學(xué)習(xí)模電。通過(guò)實(shí)踐,就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)書(shū)本上的電路圖純粹是為了理論分析的,而實(shí)際要實(shí)現(xiàn) 他,還必須其他的電路輔助,由此才會(huì)學(xué)習(xí)到退偶,隔離,布線(xiàn),信號(hào)走向等等一系列只可意會(huì)不可言傳的知識(shí)。這是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,可能幾年,甚至十幾年,這就 是為什么我老師常說(shuō)的:模電就像中醫(yī),數(shù)電就像西醫(yī)。

三、學(xué)會(huì)利用身邊各種資源。

在實(shí)際操作中,會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題,當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)候,首先要試圖自己去解決,當(dāng)自己的確經(jīng)過(guò)思考之后還是不能解決的,就要利用身邊資源去解決問(wèn)題,老師,同學(xué),論壇,這些都是要善于利用的資源。現(xiàn)在的各種制造商的網(wǎng)站都會(huì)提供樣片和評(píng)估板,還有學(xué)習(xí)視頻和應(yīng)用手冊(cè),這些都要充分利用。特別是應(yīng)用手冊(cè),是避免同學(xué)們少走彎路的神器!

四、先對(duì)一個(gè)領(lǐng)域入手,慢慢深入

久而久之就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多東西是相似的,可以觸類(lèi)旁通,這樣再學(xué)另一個(gè)領(lǐng)域時(shí)就不會(huì)有種重頭來(lái)過(guò)的感覺(jué),會(huì)讓同學(xué)感到輕松許多,以上都是我自己總結(jié)自身得到的一些感想,希望大家取其精華去其糟粕,一起開(kāi)心學(xué)模電,成功做設(shè)計(jì)!



最后,模擬電路是一門(mén)非常復(fù)雜的學(xué)科,涉及的知識(shí)遠(yuǎn)不止上面所提的那些。通過(guò)課本的學(xué)習(xí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,因?yàn)闀?shū)上都是按照工作原理大致介紹,簡(jiǎn)化了很多難以理解但實(shí)際中必須考慮的問(wèn)題,因此實(shí)際電路和書(shū)上的差距非常之大。比如模電書(shū)中用運(yùn)放搭建的三角波發(fā)生器,用于實(shí)際電路十有八九不能工作。

不過(guò)實(shí)際電路的主要原理和書(shū)中描述是一致的。因此設(shè)計(jì)模擬電路往往需要大量的經(jīng)驗(yàn),有很多東西甚至難以解釋無(wú)法計(jì)算得出。只有學(xué)習(xí)好理論基礎(chǔ)的前提下,多動(dòng)手實(shí)踐,培養(yǎng)自己的工程思維才能把模電攻克。


-END-

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