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模擬電子設計更像一門藝術

作者:areak 時間:2013-10-28 來源:電子產品世界 收藏

  目前,迅猛發展,相信大家有目共睹,毋庸置疑,傳統的隸屬于模擬電子的很多功能,都被今天的輕而易舉的實現了,甚至20世紀80年代初期,許多專家曾預言即將消失,然而,時至今日,對設計人員的需求依舊十分緊缺,數字電路如此的飛速發展并未能使當初的預言得以實現。“如果你無法用數字的方法來實現的話,它就可以用模擬的方式來完成”,有人這樣反駁道。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/184668.htm

  如果從微觀上來講,拿電流來說,其實質是由電子的遷移運動形成的,而電子是一個一個的,考慮單個是具有數字性的,由于電子的性使得電流不可能為純粹的直流,而總是會有波動。

  有這樣一種說法:“物理世界本來就是模擬的”,至少從宏觀上來說,自然界的信號,確實是模擬量。即便是純粹的數字電路,當它們推向運算的極限時,還是要呈現模擬的特性行為,因此熟練掌握模擬設計的原理和技術,對于任何一名電子工程師來說,都是一筆寶貴的財富。

  為什么說是一門藝術,是因為模擬電路的設計有很多的不確定性,每個人設計出來的電路都不一樣,很多情況下,不能通過簡單的邏輯推理和運算得到確定的輸出結果,更多的需要設計者的設計經驗,甚至需要靠直覺來判斷,需要權衡各方面的因素,選擇一個較好的折衷方案。

  就拿運算來說,比較重要的參數有:

  ♦ 輸入失調電壓
  ♦ 增益帶寬積
  ♦ 輸入失調電流
  ♦ 輸入阻抗
  ♦ 共模抑制比
  ♦ 輸出電壓擺幅
  ♦ 轉換速率(壓擺率)

  當然還有其它很多的參數,比如功耗、噪聲等等。這些都是我們在實際使用中需要考慮的因素,我們希望具有高的增益來實現小信號的放大作用;具有較小的輸入失調電壓和電流來減少輸出信號的失真;較高的輸入阻抗可以減小信號的在信號源內阻上的損耗;較大的共模抑制比可以抑制溫漂和零點漂移;輸出電壓擺幅指的是輸出電壓的最大值和最小值之差,當然這個值也是越大越好;轉換速率,也稱壓擺率,它衡量的是一個運放在速度方面的指標,尤其在高速運放的大信號處理中尤為重要。

  如此多的指標互相制約,這就給工程師的設計帶來了很多難題,會導致一個多維優化的問題,這里有一個“多邊形法則”,需要根據情況在實際設計中靈活運用,當然,我們可以利用軟件對模擬電路進行仿真,因此工程師不需要對每一個參數進行詳細的計算,但需要理解電路的原理,才能夠對仿真的結果進行解釋,進而有針對性地調整電路或元件,而“不要讓計算機代替你去思考”。

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