本篇结合我的亲身体会,通过简单的举例,来说明模拟电路设计的一些特点,希望对有意从事模拟电路设计相关方向的同学有所帮助。
理论知识
模拟电路需要的理论知识比较多,需要用到不少数学计算,电路基础、信号与系统等学科,而这些学科又需要用到高等数学、线性代数、复变函数等数学基础。当然用到的数学知识不是很复杂,一般是比较基本的数学知识,高数中的微积分、线性代数中的矩阵、复变函数中的复数运算等。很多计算和物理电学中的计算有点像,数学上不是很复杂,但每个式子背后的原理很多,还要考虑很多现实因素。之所以模拟电路学起来难,有一个因素就是不少人大学期间的数学基础没学好,对理论计算有种恐惧心理(学的时候不知道干什么,用的时候才发现没学好)。
科学家与工程师
三极管是模拟电路当中非常基础和重要的知识。
一方面,科学家(物理学家、化学家等)从微观角度进行理论分析、假设与实验,研制出了三极管这种器件,具有放大作用,但是放大效果并不理想。三极管的放大倍数,受到温度、电源电压、输入电压等因素的影响,实在是太不理想化了。科学家已经尽力了,或许有一天,能找到更加完美的放大器件,比三极管好用。
另一方面,理想的放大器的放大倍数应该是恒定的,不然输出就会忽大忽小。我们生活中不能缺少比较理想的放大器,因为我们要用放大器制造电话、扩音喇叭等各种设备。
协调这两方面的冲突,解决这种难题,就是工程师的任务了;模拟电路的核心正是工程思想。工程师不关注三极管怎么被发明的,只关注三极管有什么特性,关注人们实际生活中需要什么样的电路。然后设法用不完美的器件,制造出尽可能满足人们需要的设备。利用不完美的东西去创造完美,工程很多时候就是在做这件事。
三极管的特性:学习三极管一般都从PN结基本原理开始,涉及一点化学分子方面的知识。在模拟电路中,主要关注PN结的特性,而
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