模電怎么這么難學(xué)透呢?
發(fā)布時間:2021-01-11 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】模電本身是一個非常復(fù)雜的學(xué)科,模擬電路(Analog Circuit)的含義是處理模擬信號的電子電路。自然界中絕大多數(shù)信號都是模擬信號,它們有連續(xù)的幅度值,比如說話時的聲音信號。
模電想必是近來小伙伴們很頭疼的一門課程了。小編結(jié)合自己的感受用一句話形容一下:
"老師說第一遍不懂,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直是欲仙欲死。
二極管、三極管、MOS帶入門;運(yùn)放、震蕩電路、斬波電路顯神通。
課堂上老師講的都會了 課后又都不會了。
模電學(xué)起來不算難,應(yīng)付考試也簡單,剛開始用起來覺得有點(diǎn)難,用的時間長了,感覺越來越難。
……
模電本身是一個非常復(fù)雜的學(xué)科,模擬電路(Analog Circuit)的含義是處理模擬信號的電子電路。自然界中絕大多數(shù)信號都是模擬信號,它們有連續(xù)的幅度值,比如說話時的聲音信號。
模擬電路可以對這樣的信號直接處理(當(dāng)然需要先轉(zhuǎn)換成電信號),比如功放能放大聲音信號,廣播電臺能將模擬的聲音信號、圖像信號進(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、場效應(yīng)管和運(yùn)算放大器。
大家普遍會感覺模擬電子技術(shù)不是太好學(xué),不如數(shù)字電子技術(shù)容易理解。為什么好多人會有這種感覺呢?
一些教材和資料講解上也存在諸多問題,大家有沒有這種感覺,看教材就等于看天書!下面總結(jié)了幾點(diǎn)學(xué)習(xí)模電難的原因,大家看看自己有沒有中招。
對抽象能力要求高
半導(dǎo)體技術(shù)與高中時學(xué)的基本電學(xué)知識有明顯區(qū)別,基本電學(xué)知識有些電學(xué)的量是很明確的,有就是有,沒有就是沒有,但是半導(dǎo)體電子學(xué)有些電學(xué)量在不同電路中有時要考慮,有時又不需要考慮,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)常會遇到哪個量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一個量,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,對于剛開始學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的小伙伴們可能感覺有點(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。
對于這種情況,其實(shí)大家可以通過仿真軟件分析和實(shí)際焊接電路進(jìn)行測試分析,來不斷積累經(jīng)驗(yàn)。要把模擬電子電路學(xué)好,多想多動手是非常重要的。
缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)
現(xiàn)在大家通過網(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)的知識也很多,但是好多內(nèi)容都是抄來抄去的,對于新人真正要問的一些問題卻避而不談,導(dǎo)致一些不易理解的內(nèi)容講解的卻很少,甚至根本沒有講解。
這樣接受零散的知識,不便系統(tǒng)學(xué)習(xí),自然學(xué)著學(xué)著也不知道那些會了那些沒學(xué)會。
其次,許多問題沒有深入思考,有些問題估計(jì)有些工作多年的工程師都沒細(xì)想過,只是大家都這么用,就照著做罷了,而其實(shí)對這些基本問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)自己對一個知識點(diǎn)的掌握透徹時,自然對這門學(xué)科的理解也提高到一個新的層次。
知識系統(tǒng)龐大
下面用幾個模電的重點(diǎn)知識給大家分析。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了,反之,就要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的積累。
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NPN型的三極管:
當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏時,電荷分布會發(fā)生變化,發(fā)射結(jié)寬度會變窄;相當(dāng)于給電子打開了一扇e到b的大門集電結(jié)反偏時,電荷分布會也發(fā)生變化,集電結(jié)寬度會變寬。相當(dāng)于打開了阻礙電子從c級跑出去的大門,如下方動畫所示:
b級會接一個大電阻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,如下方動畫所示:
如果基極電壓翻倍,電荷分布會繼續(xù)發(fā)生變化,發(fā)射結(jié)寬度會變得更窄,這扇大門變得更寬了,將會有更多的電子跑到b級。如下方動畫所示:
由于RB是大電阻,Ib就算翻倍了也還是很小,所以更多的電子會穿越集電結(jié),讓Ic也翻倍。如下方動畫所示:
3、運(yùn)放
運(yùn)放所傳遞和處理的信號,包括直流信號、交流信號,以及交、直流疊加在一起的合成信號。而且該信號是按“比例(有符號+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(簡稱輸入失調(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)有開環(huán)帶寬、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率SR、全功率帶寬、建立時間、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,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爭力,并為你的職業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多可能性。而現(xiàn)在覺得難只是沒有掌握好的學(xué)習(xí)方法,其實(shí)自己腳踏實(shí)地的去學(xué),一個一個知識點(diǎn)一個知識點(diǎn)去攻克,會發(fā)現(xiàn)這門課程也并沒有那么難,下面給大家?guī)讉€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)的道路上你會很難堅(jiān)持下去,遇到困難就容易退縮,這種問題不是我能解決的,還是放棄吧,但是如果你認(rèn)為模電其實(shí)并沒有那么難,畢竟身邊工程師都能學(xué)會,那我覺得我也可以做到,這樣在學(xué)習(xí)的過程中會更加行云流水,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:只要下定決心克服恐懼,便幾乎能克服任何恐懼。因?yàn)?,請記住,除了在腦海中,恐懼無處藏。
二、保持鉆研精神
如果對模電知識確實(shí)看上去就是天書,那么可以重復(fù)學(xué)習(xí),不懂多請教身邊的朋友,老師。比如第一遍是看著教科書學(xué),學(xué)的是最基礎(chǔ)的知識,主要目的是掌握一些分析問題的方法以及幾個重要的結(jié)論,知道是怎么得出來的,還有就是學(xué)會掌握幾種經(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。通過實(shí)踐,就會發(fā)現(xiàn)原來書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,由此才會學(xué)習(xí)到退偶,隔離,布線,信號走向等等一系列只可意會不可言傳的知識。這是個漫長的過程,可能幾年,甚至十幾年,這就 是為什么我老師常說的:模電就像中醫(yī),數(shù)電就像西醫(yī)。
三、學(xué)會利用身邊各種資源。
在實(shí)際操作中,會遇到這樣那樣的問題,當(dāng)遇到問題時候,首先要試圖自己去解決,當(dāng)自己的確經(jīng)過思考之后還是不能解決的,就要利用身邊資源去解決問題,老師,同學(xué),論壇,這些都是要善于利用的資源?,F(xiàn)在的各種制造商的網(wǎng)站都會提供樣片和評估板,還有學(xué)習(xí)視頻和應(yīng)用手冊,這些都要充分利用。特別是應(yīng)用手冊,是避免同學(xué)們少走彎路的神器!
四、先對一個領(lǐng)域入手,慢慢深入
久而久之就會發(fā)現(xiàn)有很多東西是相似的,可以觸類旁通,這樣再學(xué)另一個領(lǐng)域時就不會有種重頭來過的感覺,會讓同學(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,一起開心學(xué)模電,成功做設(shè)計(jì)!
最后,模擬電路是一門非常復(fù)雜的學(xué)科,涉及的知識遠(yuǎn)不止上面所提的那些。通過課本的學(xué)習(xí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,因?yàn)闀隙际前凑展ぷ髟泶笾陆榻B,簡化了很多難以理解但實(shí)際中必須考慮的問題,因此實(shí)際電路和書上的差距非常之大。比如模電書中用運(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。
不過實(shí)際電路的主要原理和書中描述是一致的。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法計(jì)算得出。只有學(xué)習(xí)好理論基礎(chǔ)的前提下,多動手實(shí)踐,培養(yǎng)自己的工程思維才能把模電攻克。
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