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模电怎么这么难学透呢?

发布时间:2021-01-11 责任编辑:lina

【导读】模电本身是一个非常复杂的学科,模拟电路(Analog Circuit)的含义是处理模拟信号的电子电路。自然界中绝大多数信号都是模拟信号,它们有连续的幅度值,比如说话时的声音信号。
 
模电想必是近来小伙伴们很头疼的一门课程了。小编结合自己的感受用一句话形容一下:
 
"老师说第一遍不懂,第二遍还是不懂,第三遍还是不懂。"
 
网友们是这么看模电的:
 
天书般难懂。
模电=魔电
本科模电就够痛苦了,研究生的高阶模电简直是欲仙欲死。
二极管、三极管、MOS带入门;运放、震荡电路、斩波电路显神通。
课堂上老师讲的都会了 课后又都不会了。
模电学起来不算难,应付考试也简单,刚开始用起来觉得有点难,用的时间长了,感觉越来越难。
……
 
模电本身是一个非常复杂的学科,模拟电路(Analog Circuit)的含义是处理模拟信号的电子电路。自然界中绝大多数信号都是模拟信号,它们有连续的幅度值,比如说话时的声音信号。
 
模拟电路可以对这样的信号直接处理(当然需要先转换成电信号),比如功放能放大声音信号,广播电台能将模拟的声音信号、图像信号进行发送。
 
甚至可以认为,所有电路的基础都是模拟电路(即使是数字电路,其底层原理也是基于模拟电路的)。其重要性不言而喻。
 
由于数字电路、可编程器件的迅速发展,体现了很多优越特性。很多电子设备都慢慢数字化,但始终还是离不开模拟电路。目前模拟电路中最重要的器件,则非半导体器件莫属。最基本和常用的半导体器件有二极管、三极管、场效应管和运算放大器。
 
大家普遍会感觉模拟电子技术不是太好学,不如数字电子技术容易理解。为什么好多人会有这种感觉呢?
 
一些教材和资料讲解上也存在诸多问题,大家有没有这种感觉,看教材就等于看天书!下面总结了几点学习模电难的原因,大家看看自己有没有中招。
 
对抽象能力要求高
 
半导体技术与高中时学的基本电学知识有明显区别,基本电学知识有些电学的量是很明确的,有就是有,没有就是没有,但是半导体电子学有些电学量在不同电路中有时要考虑,有时又不需要考虑,比如三极管的结电容,高频电路中不能轻易忽略,但是低频电路中就可以忽略。
 
比如分析三极管放大电路中常用到的直流等效电路和交流等效电路,分析运放电路中用到的虚短和虚断的概念等等,都需要有比较强的抽象思维能力才能理解。
 
模电怎么这么难学透呢?
 
缺乏工程思想
 
模拟电子技术中经常会遇到哪个量远远大于另一个量,或者电流电压值近似相等这种描述,还有一些典型电路中电阻的取值也经常出现经验值的情况,对于刚开始学习模拟电子技术的小伙伴们可能感觉有点晕菜,不知道哪种情况可以近似,哪种情况不能近似,对于经验值则更是不知道怎么取值了。
 
比如要用12伏的稳压二极管对输出12伏的直流电压进行稳压,输入电压是15,18或24伏都可以,但哪个更合理呢?
 
模电怎么这么难学透呢?
 
由于半导体器件参数的分散,存在大的偏差,并且诸如电阻器和电容器的部件通常具有大于±5%的误差,并且一些甚至更大。因此,盲目追求严谨的计算意义不大。因此,应特别注意近似计算的训练和处理工程问题的方法。要理论联系实际,加强电子技术实践能力和实验研究能力并培养工程思想。
 
对于这种情况,其实大家可以通过仿真软件分析和实际焊接电路进行测试分析,来不断积累经验。要把模拟电子电路学好,多想多动手是非常重要的。
 
缺乏系统的学习
 
现在大家通过网络获取信息非常方便,网络上关于模拟电子技术的知识也很多,但是好多内容都是抄来抄去的,对于新人真正要问的一些问题却避而不谈,导致一些不易理解的内容讲解的却很少,甚至根本没有讲解。
 
这样接受零散的知识,不便系统学习,自然学着学着也不知道那些会了那些没学会。
 
其次,许多问题没有深入思考,有些问题估计有些工作多年的工程师都没细想过,只是大家都这么用,就照着做罢了,而其实对这些基本问题的深入理解恰恰能反映出一名电子设计工程师的水平,当自己对一个知识点的掌握透彻时,自然对这门学科的理解也提高到一个新的层次。
 
知识系统庞大
 
下面用几个模电的重点知识给大家分析。大家可以看看自己掌握的怎么样,如果都十分清楚那么最少模电入门了,反之,就要加强基础知识的积累。
 
1、什么是共射、共集、共基?它们的区别是什么?
 
模电怎么这么难学透呢?
 
2、三极管的电流放大作用
 
有集电极c、基极b、发射极e、以及两个PN结:集电结和发射结。集电极面积比较大,基极厚度薄而且载流子浓度比较低。下图是个NPN型的三极管:
 
模电怎么这么难学透呢?
 
当发射结正偏时,电荷分布会发生变化,发射结宽度会变窄;相当于给电子打开了一扇e到b的大门集电结反偏时,电荷分布会也发生变化,集电结宽度会变宽。相当于打开了阻碍电子从c级跑出去的大门,如下方动画所示:
 
4-4.gif
 
b级会接一个大电阻RB限制电流Ib的大小,跑到b极的那些多余的电子就只好穿越集电结,形成电流Ic,如下方动画所示:
 
4-5.gif
 
如果基极电压翻倍,电荷分布会继续发生变化,发射结宽度会变得更窄,这扇大门变得更宽了,将会有更多的电子跑到b级。如下方动画所示:
 
4-6.gif
 
由于RB是大电阻,Ib就算翻倍了也还是很小,所以更多的电子会穿越集电结,让Ic也翻倍。如下方动画所示:
 
4-7.gif
 
3、运放
 
运放所传递和处理的信号,包括直流信号、交流信号,以及交、直流叠加在一起的合成信号。而且该信号是按“比例(有符号+或-,如:同相比例或反相比例)”进行的。不一定全是“放大”,某些场合也可能是衰减(如:比例系数或传递函数 K=Vo/Vi=-1/10)。
 
运放直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)、输入偏置电流、输入失调电流、输入失调电流温漂、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。
 
交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。
 
模电难,但是非常实用啊!可以这么说,除了硬件工程师外,不管你身处电子行业的什么岗位,学懂模电极可能成为你的核心竞争力,并为你的职业发展创造更多可能性。而现在觉得难只是没有掌握好的学习方法,其实自己脚踏实地的去学,一个一个知识点一个知识点去攻克,会发现这门课程也并没有那么难,下面给大家几个建议。
 
一、克服心理因素
 
心理上取得成功是第一步,如果不能克服心理因素,在学习的道路上你会很难坚持下去,遇到困难就容易退缩,这种问题不是我能解决的,还是放弃吧,但是如果你认为模电其实并没有那么难,毕竟身边工程师都能学会,那我觉得我也可以做到,这样在学习的过程中会更加行云流水,从心理学角度分析,其实就是首因效应的影响。所以要相信自己一定可以学懂,就像卡耐基所说:只要下定决心克服恐惧,便几乎能克服任何恐惧。因为,请记住,除了在脑海中,恐惧无处藏。
 
二、保持钻研精神
 
如果对模电知识确实看上去就是天书,那么可以重复学习,不懂多请教身边的朋友,老师。比如第一遍是看着教科书学,学的是最基础的知识,主要目的是掌握一些分析问题的方法以及几个重要的结论,知道是怎么得出来的,还有就是学会掌握几种经典的电路图。
 
第二遍学就是从实践中学习,这才算真正学习模电。通过实践,就会发现原来书本上的电路图纯粹是为了理论分析的,而实际要实现 他,还必须其他的电路辅助,由此才会学习到退偶,隔离,布线,信号走向等等一系列只可意会不可言传的知识。这是个漫长的过程,可能几年,甚至十几年,这就 是为什么我老师常说的:模电就像中医,数电就像西医。
 
三、学会利用身边各种资源。
 
在实际操作中,会遇到这样那样的问题,当遇到问题时候,首先要试图自己去解决,当自己的确经过思考之后还是不能解决的,就要利用身边资源去解决问题,老师,同学,论坛,这些都是要善于利用的资源。现在的各种制造商的网站都会提供样片和评估板,还有学习视频和应用手册,这些都要充分利用。特别是应用手册,是避免同学们少走弯路的神器!
 
四、先对一个领域入手,慢慢深入
 
久而久之就会发现有很多东西是相似的,可以触类旁通,这样再学另一个领域时就不会有种重头来过的感觉,会让同学感到轻松许多,以上都是我自己总结自身得到的一些感想,希望大家取其精华去其糟粕,一起开心学模电,成功做设计!
 
最后,模拟电路是一门非常复杂的学科,涉及的知识远不止上面所提的那些。通过课本的学习还远远不够,因为书上都是按照工作原理大致介绍,简化了很多难以理解但实际中必须考虑的问题,因此实际电路和书上的差距非常之大。比如模电书中用运放搭建的三角波发生器,用于实际电路十有八九不能工作。
 
不过实际电路的主要原理和书中描述是一致的。因此设计模拟电路往往需要大量的经验,有很多东西甚至难以解释无法计算得出。只有学习好理论基础的前提下,多动手实践,培养自己的工程思维才能把模电攻克。
 
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