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模擬電子技術學習經驗

admin @ 2014-03-17 , reply:0

概述

首先該明白這門課的研究對象,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,新增加了不少複雜的電氣元器件。  說到元器件,首先接觸到的便是二、三極體。不論哪種版本的教材,……

首先該明白這門課的研究對象,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,新增加了不少複雜的電氣元器件。
  說到元器件,首先接觸到的便是二、三極體。不論哪種版本的教材,一開始都會介紹pn結的特性,個人覺得可以不要太在乎裡面的結構,但其特性方程是一定要記得的。然後,二極體比較簡單,就是一個單一的pn結,在電路中的表現在不同情況下可以用不同的模型解決(理想模型、恆壓降模型、小信號模型,前兩者是用於直流分析的,而最後一個是用於交流分析的)。而對於三極體,就相對來說複雜些,在此本人不想說書上有的東西,只想強調一下學習中該注意的問題:
  1、對於三極體,它總共有三種工作狀態,當它被放在電路中時,我們所要做的第一件事就是判斷它在所給參數下的工作狀態。(在模電的習題中,除非那道題是專門地考你三極體的狀態,否則都是工作在放大區,因為只有這樣,管子才能發揮我們想它有的效用。但在數電中,我們卻是靠管子的不同狀態的切換來做控制開關用的)

  3、為什麼我們得先算出靜態工作點呢?這就要弄清直流和交流之間的關係了: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,並且是比較微弱的交流信號。大家知道,三極體要工作是要一定的偏置條件的,而交流信號又小又有負值,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,讓它在放大區工作,然後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),然後由於三極體的性質,就能產生放大的交流信號了。
  4、關於分析電路:從以上的敘述,我們可以看出分析電路應該分為兩部分: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於開路,而在交流下可以近似為短路)。而三極體,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行下去了
  5、備註:在模電中,我們分析的都是工程電路,而在工程中,對於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,那麼那個很小的項是可以忽略的。
(二)
  接著就是場效應管了
  對於場效應管,其種類多,性質較三極體也複雜,但其原理還是一樣的,所以我想如果你的三極體會分析的話,應該不會成問題。比起三極體,場效應管要求你記住它的直流特性(是把電流Id寫成關於Vgs的二次方程),然後交流時,要注意跨導的概念,具體的,書上都有寫。
  接著是說三極體的高頻、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,耦合電容不能當作短路;高頻下,極間電容不能當成開路。這就造成了交流信號的頻率對於電路放大特性的影響(整個電路的等效模型都變了嘛^_^)
  在此,我們把放大倍數寫成頻率的函數,這樣我們可以得到一個曲線,在用20log|A|的關係畫出來,就得到了波特圖。對於波特圖,我不想贅述,只想強調大家要注意一下低頻截止頻率、高頻截止頻率的概念,然後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。
  接著就是說三極體的一大應用了——集成放大電路
  集成發大電路對體積要求儘可能小,所以我們就無法再用大電容了,所以一切的電路都採用直接耦合的方式。但這樣,各級工作會互相影響。而且,由於三極體的特性對溫度很敏感,所以我們必須採取措施來抑制由於溫度變化而產生的雜訊。
幾乎所有的方法都是鏡像:利用產生對稱電路來抑制溫度或其它雜訊的影響。具體的,我也不多說了。但這部分內容的基礎還是三極體的分析,只是管子變多了,電路結構變巧妙了!
  接著學完集成放大電路的結構后,內容就相對簡單了,因為此時我們不再是用一根根的三極體來組成電路,而是用已經做好了的集成放大器來組成電路。對於集成放大器,想必大家在電路理論這門課上也學過,但要注意的是:在電路理論中,我們只強調它的“虛短”“虛斷”的性質,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,由於開環的輸出相位直接和埠接法相關,因此在這裡我們不得不考慮。然後就是反饋,信號處理電路和信號產生電路了。
(三)
  接下來是負反饋,這部分的內容本人覺得是最難也最重要的。主要內容有: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、反饋的放大倍數計算和自激震蕩(不做要求)。
  首先,對於反饋類型的判斷,用到的方法是瞬時極性法。這裡就不贅述了,不過我想講句就是:當考慮輸出經過反饋迴路對輸入造成影響的時候,要把輸入當成是零,然後再用疊加原理看反饋迴路的作用進而判斷反饋類型。然後,對於反饋網路和放大網路,都可以當成二埠網路來看,因此分析時就可以將其抽象化,不必考慮其結構,而對不同的反饋類型又有不同的網路連接結構。在計算深度反饋放大電路的放大時,放大倍數為反饋網路放大倍數的倒數,因此我們只要把反饋網路抽象出來再對其加以運算就夠了!至於反饋網路對放大電路的影響,書上有詳細的說明,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^_^

  先說信號處理電路,我覺得也沒什麼好說的,其實本質都是負反饋的特例,只不過為了實現不同的功能,我們必須引入不同的負反饋罷了。而且引入的都是深度負反饋,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入手!

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