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[经验] 快速设计电路的捷径:学习不同的电路分析方法

2019-7-30 11:13:48  507 电路分析 电路设计
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对于像我这样的书呆子,看一个设计优雅的电路原理图就像是从一位大师那里看一件艺术品。虽然任何人都可以欣赏艺术品,但如果您知道要寻找什么,您可以通过找到艺术家隐藏的深层含义和标志性商标来丰富您的乐趣。电路设计也是如此。虽然学习阅读原理图可能不会带来与接受达芬奇或米开朗基罗相同的情感体验,但一旦您意识到设计元素经常在许多电路中重复,它确实可以让您更快地理解电路。
您可能已经很清楚电路设计中使用的一些最基本的设计模式。串联和并联组件的概念就是这样一个例子。分压器是另一个,也许是一个非常好的例子,无论它如何在原理上绘制(图1),分压器总是执行相同的功能。分压器的输出电压始终是输入电压的一部分,并与所涉及的两个元件的阻抗成比例。

图1:绘制相同分压电路的三种不同方法。
RC滤波器是电路中的另一个示例,应该可以在原理图中轻松选取。如果我们牢记这些组件的一些首要原则,我们可以评估电路如何工作而无需进行任何数学运算。回想一下,电容器作为任意高频的显示电路和DC的开路。根据电阻和电容的排列,我们将使用低通滤波器或高通滤波器(图2)。

图2:RC滤波器:左侧低通滤波器; 右侧是高通滤波器。
因此,例如,在图2中,左侧的电路是低通滤波器,因为随着频率的增加,电容器的电抗下降并开始将信号转储到地。因此,它在阻挡高频的同时通过低频,使得这种布置成为低通滤波器。当然,数学是确定给定感兴趣频率的确切元件值所必需的。但同样重要的是,当我们第一次看电路时,我们只是想要对正在发生的事情有一个普遍的“直觉”。你能明白为什么右边的电路是高通滤波器吗?
现在让我们来看看图3中的运算放大器(op amp)电路:

图3:基本运算放大器电路。
该电路是一个非常简单和基本的模拟信号放大电路。它以这样一种方式强调,有三个离散但相互关联的阶段:
  • 放大阶段:我们立即看到有一个运算放大器正在使用某种反馈电路。因此,我们可以假设我们正在做一些信号放大。
  • 缓冲阶段:第一个运算放大器的输出馈入另一个运算放大器的输入。但请注意,这次,在反馈第二运算放大器的输出时,没有其他组件。因此,我们的运算放大器可能会应用一(1)的增益,换句话说,它只是缓冲输入信号。
  • 过滤阶段:最后,我们注意到RC网络。根据我们之前的讨论,我们可以假设这些组件充当一种基本过滤器。鉴于它们的排列,我们还可以假设它是低通滤波器,因此,滤波器用于降低任何高频噪声。
在现实世界的原理图中,电路可能并不总是以这种干净的方式绘制出来。随着时间的推移和对不同原理图的充分了解,您将开始看到常见的设计模式一次又一次地出现。您还将了解其功能,而无需在数学上完全检查电路。
建立对电路和组件的直观理解与能够以数学方式分析电路操作同样重要。这是一项只有经验才能获得的技能。您在学习电子设计的艺术和科学方面有哪些提示和技巧?请在下面的评论中告诉我

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