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模拟电子设计更像一门艺术

2017-4-21 14:55:05 2267

0 目前，数字电子迅猛发展，相信大家有目共睹，毋庸置疑，传统的隶属于模拟电子的很多功能，都被今天的数字电子轻而易举的实现了，甚至20世纪80年代初期，许多专家曾预言模拟电路即将消失，然而，时至今日，对模拟电路设计人员的需求依旧十分紧缺，数字电路如此的飞速发展并未能使当初的预言得以实现。“如果你无法用数字的方法来实现的话，它就可以用模拟的方式来完成”，有人这样反驳道。　　如果从微观上来讲，拿电流来说，其实质是由电子的迁移运动形成的，而电子是一个一个的粒子，考虑单个粒子是具有数字性的，由于电子的粒子性使得电流不可能为纯粹的直流，而总是会有波动。　　有这样一种说法：“物理世界本来就是模拟的”，至少从宏观上来说，自然界的信号，确实是模拟量。即便是纯粹的数字电路，当它们推向运算的极限时，还是要呈现模拟的特性行为，因此熟练掌握模拟设计的原理和技术，对于任何一名电子工程师来说，都是一笔宝贵的财富。　　为什么说模拟电路是一门艺术，是因为模拟电路的设计有很多的不确定性，每个人设计出来的电路都不一样，很多情况下，不能通过简单的逻辑推理和运算得到确定的输出结果，更多的需要设计者的设计经验，甚至需要靠直觉来判断，需要权衡各方面的因素，选择一个较好的折衷方案。　　就拿运算放大器来说，比较重要的参数有：　　♦ 输入失调电压　　♦ 增益带宽积　　♦ 输入失调电流　　♦ 输入阻抗　　♦ 共模抑制比　　♦ 输出电压摆幅　　♦ 转换速率(压摆率) 　　当然还有其它很多的参数，比如功耗、噪声等等。这些都是我们在实际使用中需要考虑的因素，我们希望放大器具有高的增益来实现小信号的放大作用;具有较小的输入失调电压和电流来减少输出信号的失真;较高的输入阻抗可以减小信号的在信号源内阻上的损耗;较大的共模抑制比可以抑制温漂和零点漂移;输出电压摆幅指的是输出电压的最大值和最小值之差，当然这个值也是越大越好;转换速率，也称压摆率，它衡量的是一个运放在速度方面的指标，尤其在高速运放的大信号处理中尤为重要。　　如此多的指标互相制约，这就给工程师的设计带来了很多难题，会导致一个多维优化的问题，这里有一个“多边形法则”，需要根据情况在实际设计中灵活运用，当然，我们可以利用软件对模拟电路进行，因此工程师不需要对每一个参数进行详细的计算，但需要理解电路的原理，才能够对仿真的结果进行解释，进而有针对性地调整电路或元件，而“不要让计算机代替你去思考”。 0
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