學(xué)習(xí)模擬電路的一些經(jīng)驗

模擬電路這門課的研究對象是什么？其實這門課可以說是電路理論的延伸。其中要運用到電路理論的分析方法，所不同的是，新增加了不少復(fù)雜的電氣元器件。

說到元器件，首先接觸到的便是二、三極管。不論哪種版本的教材，一開始都會介紹PN結(jié)的特性，個人覺得可以不要太在乎里面的結(jié)構(gòu)，但其特性方程是一定要記得的。然后，二極管比較簡單，就是一個單一的PN結(jié)，在電路中的表現(xiàn)在不同情況下可以用不同的模型解決(理想模型、恒壓降模型、小信號模型，前兩者是用于直流分析的，而最后一個是用于交流分析的)。而對于三極管，就相對來說復(fù)雜些，在此本人不想說書上有的東西，只想強(qiáng)調(diào)一下學(xué)習(xí)中該注意的問題：

1.對于三極管，它總共有三種工作狀態(tài)，當(dāng)它被放在電路中時，我們所要做的第一件事就是判斷它在所給參數(shù)下的工作狀態(tài)。(在模電的習(xí)題中，除非那道題是專門地考你三極管的狀態(tài)，否則都是工作在放大區(qū)，因為只有這樣，管子才能發(fā)揮我們想它有的效用。但在數(shù)電中，我們卻是靠管子的不同狀態(tài)的切換來做控制開關(guān)用的)。

2.既然管子基本在放大區(qū)，那么它的直流特性就有：BE結(jié)的電壓為0.7V(硅管，鍺管是0.2V)，發(fā)射極電流約等于集電集電流并等于基極電流的貝塔倍。通過這幾個已知的關(guān)系，我們可以把管子的靜態(tài)工作點算出來——所謂靜態(tài)工作點就是：CE間電壓，三個極分別的電流。

3.為什么我們得先算出靜態(tài)工作點呢?這就要弄清直流和交流之間的關(guān)系了：在模電里，我們研究的對象都是放大電路，而其中的放大量都是交流信號，并且是比較微弱的交流信號。大家知道，三極管要工作是要一定的偏置條件的，而交流信號又小又有負(fù)值，所以我們不能直接放大交流信號，在此我們用的方法就是：給管子一個直流偏置，讓它在放大區(qū)工作，然后在直流上疊加一個交流信號(也就是讓電壓波動，不過不是像單一的正弦波一樣圍繞0波動，而是圍繞你加的那個直流電壓波動)，然后由于三極管的性質(zhì)，就能產(chǎn)生放大的交流信號了。

4.關(guān)于分析電路：從以上的敘述，我們可以看出分析電路應(yīng)該分為兩部分：直流分析和交流分析。不同的分析下，電路圖是不一樣的，這是因為元件在不同的量下，它的特性不同。(例如電容在直流下就相當(dāng)于開路，而在交流下可以近似為短路)。而三極管，在交流下就有一個等效模型，也就是把BE間等效為一個電阻，CE間等效為一個受控電流源，其電流值為BE間電流的貝塔倍。這樣分析就可以很好的進(jìn)行下去了。

5.備注：在模電中，我們分析的都是工程電路，而在工程中，對于精確度的要求不是很高，所以在分析時能夠忽略的因子就該忽略，例如在加減法中，如果有項與項之間相差十倍以上，那么那個很小的項是可以忽略的。

6.接著就是場效應(yīng)管了，對于場效應(yīng)管，其種類多，性質(zhì)較三極管也復(fù)雜，但其原理還是一樣的，所以我想如果你的三極管會分析的話，應(yīng)該不會成問題。比起三極管，場效應(yīng)管要求你記住它的直流特性(是把電流Id寫成關(guān)于Vgs的二次方程)，然后交流時，要注意跨導(dǎo)的概念，具體的，書上都有寫。

7.接著是說三極管的高頻、低頻模型了。我們以開始說的交流分析都是在中頻下的，在中頻下，耦合電容可以看為短路，極間電容可以看為開路——而在低頻下，耦合電容不能當(dāng)作短路;高頻下，極間電容不能當(dāng)成開路。這就造成了交流信號的頻率對于電路放大特性的影響(整個電路的等效模型都變了嘛)。

在此，我們把放大倍數(shù)寫成頻率的函數(shù)，這樣我們可以得到一個曲線，在用20log|A|的關(guān)系畫出來，就得到了波特圖。對于波特圖，我不想贅述，只想強(qiáng)調(diào)大家要注意一下低頻截止頻率、高頻截止頻率的概念，然后注意一下幾級放大電路的相頻和幅頻曲線隨頻率變化的斜率。

8.接著就是說三極管的一大應(yīng)用了——集成放大電路。集成發(fā)大電路對體積要求盡可能小，所以我們就無法再用大電容了，所以一切的電路都采用直接耦合的方式。但這樣，各級工作會互相影響。而且，由于三極管的特性對溫度很敏感，所以我們必須采取措施來抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的噪聲。

幾乎所有的方法都是鏡像：利用產(chǎn)生對稱電路來抑制溫度或其它噪聲的影響。具體的，我也不多說了。但這部分內(nèi)容的基礎(chǔ)還是三極管的分析，只是管子變多了，電路結(jié)構(gòu)變巧妙了!

接著學(xué)完集成放大電路的結(jié)構(gòu)后，內(nèi)容就相對簡單了，因為此時我們不再是用一根根的三極管來組成電路，而是用已經(jīng)做好了的集成放大器來組成電路。對于集成放大器，想必大家在電路理論這門課上也學(xué)過，但要注意的是：在電路理論中，我們只強(qiáng)調(diào)它的“虛短”“虛斷”的性質(zhì)，而從來沒有考慮到它的同相端和反相端的接法問題。而實際上，由于開環(huán)的輸出相位直接和端口接法相關(guān)，因此在這里我們不得不考慮。然后就是反饋，信號處理電路和信號產(chǎn)生電路了。

9.接下來是負(fù)反饋。這部分的內(nèi)容本人覺得是最難也最重要的。主要內(nèi)容有：反饋類型的判斷、反饋引入的方法、反饋對放大電路性能的影響、反饋的放大倍數(shù)計算和自激震蕩(不做要求)。

首先，對于反饋類型的判斷，用到的方法是瞬時極性法。這里就不贅述了，不過我想講句就是：當(dāng)考慮輸出經(jīng)過反饋回路對輸入造成影響的時候，要把輸入當(dāng)成是零，然后再用疊加原理看反饋回路的作用進(jìn)而判斷反饋類型。然后，對于反饋網(wǎng)絡(luò)和放大網(wǎng)絡(luò)，都可以當(dāng)成二端口網(wǎng)絡(luò)來看，因此分析時就可以將其抽象化，不必考慮其結(jié)構(gòu)，而對不同的反饋類型又有不同的網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)。在計算深度反饋放大電路的放大時，放大倍數(shù)為反饋網(wǎng)絡(luò)放大倍數(shù)的倒數(shù)，因此我們只要把反饋網(wǎng)絡(luò)抽象出來再對其加以運算就夠了!至于反饋網(wǎng)絡(luò)對放大電路的影響，書上有詳細(xì)的說明，我也不贅述了。其實也就是反饋輸出影響了輸入，自然就影響了放大電路的一些特性咯。

為什么我說反饋重要呢?因為后兩章的內(nèi)容都要用到集成運放，而對于運放，其開環(huán)性能很不好，我們通常引入反饋使其工作在閉環(huán)狀態(tài)下。對于信號處理電路，我們通常引入負(fù)反饋，而對于信號產(chǎn)生電路，我們引入正反饋。

先說信號處理電路，我覺得也沒什么好說的，其實本質(zhì)都是負(fù)反饋的特例，只不過為了實現(xiàn)不同的功能，我們必須引入不同的負(fù)反饋罷了。而且引入的都是深度負(fù)反饋，因此分析整個電路性能的時候，主要還是抓住反饋電路的性質(zhì)入手!

再說信號產(chǎn)生電路，與信號處理電路不同，它的電路中除了提供集成運放的工作電壓外，并無輸入，在這種情況下，為了得到我們想要的信號，就必須引入正反饋。此時，正反饋可以將偶然的噪聲源放大然后輸出。當(dāng)然，我們并不想要噪聲，我們只是利用噪聲得到我們所需的信號，因此這里就要求我們的電路里有個選擇信號的網(wǎng)絡(luò)以濾去我們不想要的信號.總的說來，信號產(chǎn)生電路就分為三部分：放大電路，反饋網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，反饋網(wǎng)絡(luò)和放大網(wǎng)絡(luò)還得滿足一定的參數(shù)條件，具體見書上!

10.剩下還是補(bǔ)充一下直流電源的內(nèi)容吧。直流電源的構(gòu)成分成三個部分：整流、濾波、穩(wěn)壓。這部分比較簡單，書上有的東西我就不多說了，說些對大家有啟發(fā)的東西(主要是用信號的觀點來看待全過程)。首先，我們擁有的是一個頻率單一的正弦交流信號，這個時候，我們先將其進(jìn)行整流，書上說整流的作用是將交流信號轉(zhuǎn)化為方向單一的直流信號，在此，我覺得更好的理解是利用二極管的單向?qū)щ娦詫㈩l率單一的信號變成了頻率豐富的信號(原信號的頻譜完全集中在它的角頻率上，而整流后的信號，在頻率為0(即直流)、原角頻率的兩倍、及原角頻率的偶數(shù)倍都有頻譜分布，而且，在頻率為零處的功率最大)，而我們想要的，只是直流信號(即頻率為零的信號)。此時，我們用一個理想低通濾波器便可將直流信號提取出來、把其他頻率的交流信號濾去，但實際上理想低通是不存在的，我們只有用性能并不是很好的RC濾波器先將低頻部分提取出來，此時，我們得到的信號已經(jīng)與直流信號差不多，只是還有些少量的交流信號。接著，我們便利用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性進(jìn)而將小的交流信號也濾去!