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搞定模擬電路居然那么簡單!?

作者: 時間:2024-07-02 來源: 收藏

眾所周知,難學,以最普遍的晶體管來說,我們分析它的時候必須首先分析直流偏置,其次在分析交流輸出電壓。可以說,確定工作點就是一項相當麻煩的工作(實際中來說),晶體管的參數多、參數的離散性也較大。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/202407/460560.htm

值得我們注意的是,構建了電子行業的基礎,至今為止,電子技術已經發展到如此高的水平。

如果我們觀察各種電子電路的發展,我們會發現:幾乎所有的電子技術都離不開放大技術。即使是數字芯片內部,其基本單元都是互補型源極接地放大電路。模擬電子技術的重要性時不我待。

最關鍵就是要多學多做,這里主要談談學習模擬電路要求的四個知識部分,要成為模擬電路的設計者,我們必須掌握其最基本的以下四個組成部分:

1. 晶體管元件的設計

它是指半導體工程學方面的知識,任何設計的IC芯片都將最終回歸于它,一般都是從薛定諤波動方程式開始引出的(比較復雜),但與實際具體設計電路直接聯系不大,而我們又不能缺少這部分,是理論基礎。

2. 晶體管電路的設計

要從事模擬電路設計事實上必須掌握晶體管電路的基本知識,推薦一邊學習一邊實驗、仿真,PSPICE之類的都可以,通一個就行,同時要注意多想多動手。

時間長了自然能掌握晶體管電路的設計技術,這里面的學習,我們就開始掌握經驗。

晶體管、FET是構建整個電路的基礎,這里學通了,諸多IC的原理圖就很直觀了。

3. 功能模塊的設計

功能模塊,主要以各種各樣的運放為基礎,包括AD、DA、PLL、穩壓源等等,它們都主要是由晶體管構成的,功能模塊設計工程中都會將元器件適當的理想化。

這部分的學習是十分重要的。一般都是從這里開始學習模擬電路,這部分相對來說比較易懂,也是模擬電路學習的切入點。

4. 系統設計

這部分就需要相當的高度,需要考慮方方面面。其實,說實在的,真正做過一兩塊片子就差不多能通大半部分。關鍵是試驗、動手。

第一,是會手算,意思是說pensile-to-paper,電路其實應該手算的,仿真只是證明手算的結果。

第二,算后要思考,把電路變成一個直觀的東西。

第三,就是創造電路。

芯片設計最終一定要走向系統, 這個是芯片設計的第四重境界。電路如同磚瓦,系統如同大廈。芯片設計工程師一定要從系統角度考慮問題,否則就是只見樹木,不見森林。

電源芯片中,放大器、比較器都是最最普通的,其難點在于對系統的透徹理解。產品和學術是兩片天地,學術可以天馬行空,做出一個樣品就OK了。產品開發是一個系統工程,牽涉到方方面面的工作。

模擬電路設計經驗總結

模擬電路的設計是工程師們最頭疼、但也是最致命的設計部分,盡管目前數字電路、大規模集成電路的發展非常迅猛,但是模擬電路的設計仍是不可避免的,有時也是數字電路無法取代的,例如RF射頻電路的設計。

這里將模擬電路設計中應該注意的問題總結如下,有些純屬經驗之談,還望大家多多補充,多多批評指正。

· 為了獲得具有良好穩定性的反饋電路,通常要求在反饋環外面使用一個小電阻或扼流圈給容性負載提供一個緩沖。

· 積分反饋電路通常需要一個小電阻(約560歐)與每個大于10pF的積分電容串聯。

· 在反饋環外不要使用主動電路進行濾波或控制EMC的RF帶寬,而只能使用被動元件(最好為RC電路)。僅僅在運放的開環增益比閉環增益大的頻率下,積分反饋方法才有效。在更高的頻率下,積分電路不能控制頻率響應。

· 為了獲得一個穩定的線性電路,所有連接必須使用被動濾波器或其他抑制方法(如光電隔離)進行保護。

· 使用EMC濾波器,并且與IC相關的濾波器都應該和本地的0V參考平面連接。

· 在外部電纜的連接處應該放置輸入輸出濾波器,任何在沒有屏蔽系統內部的導線連接處都需要濾波,因為存在天線效應。另外,在具有數字信號處理或開關模式的變換器的屏蔽系統內部的導線連接處也需要濾波。

· 在模擬IC的電源和地參考引腳需要高質量的RF去耦,這一點與數字IC一樣。但是模擬IC通常需要低頻的電源去耦,因為模擬元件的電源噪聲抑制比(PSRR)在高于1KHz后增加很少。在每個運放、比較器和數據轉換器的模擬電源走線上都應該使用RC或LC濾波。電源濾波器的拐角頻率應該對器件的PSRR拐角頻率和斜率進行補償,從而在整個工作頻率范圍內獲得所期望的PSRR。

· 對于高速模擬信號,根據其連接長度和通信的最高頻率,傳輸線技術是必需的。即使是低頻信號,使用傳輸線技術也可以改善其抗干擾性,但是沒有正確匹配的傳輸線將會產生天線效應。

· 避免使用高阻抗的輸入或輸出,它們對于電場是非常敏感的。

· 由于大部分的輻射是由共模電壓和電流產生的,并且因為大部分環境的電磁干擾都是共模問題產生的,因此在模擬電路中使用平衡的發送和接收(差分模式)技術將具有很好的EMC效果,而且可以減少串擾。平衡電路(差分電路)驅動不會使用0V參考系統作為返回電流回路,因此可以避免大的電流環路,從而減少RF輻射。

· 比較器必須具有滯后(正反饋),以防止因為噪聲和干擾而產生的錯誤的輸出變換,也可以防止在斷路點產生振蕩。不要使用比需要速度更快的比較器(將dV/dt保持在滿足要求的范圍內,盡可能低)。

· 有些模擬IC本身對射頻場特別的敏感,因此常常需要使用一個安裝在PCB上,并且與PCB的地平面相連接的小金屬屏蔽盒,對這樣的模擬元件進行屏蔽。注意,要保證其散熱條件。



關鍵詞: 模擬電路

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