绪论
电子技术发展日新月异,是模拟电路发展的重要特征。晶体管诞生是一个划时代的创举,为什么呢,晶体管为何如此伟大,或者说半导体器件为何这么重要呢?首先它体积小,第二个是它的功率低。任何一个电子管,都必须要一定大的功率才能工作,可是功率大了的话管子又要发热,影响性能。所以晶体管它体积小,携带方便,功率还低,所以是电子技术发展历史上的一个里程碑。晶体管因为体积小,还促进了集成电路的发展。11年后,集成电路出现了。
其实晶体管也可以指所有用半导体材料制成的单一元件,像二极管啊,三极管之类的。那什么是半导体材料呢?这在以后会慢慢道来。
集成电路出现后,将晶体管集成在一块小小的芯片上,这更了不得了。随着电子工艺的进步,又过了11年,大规模集成电路出现了。有几十个元器件的集成电路是小规模集成电路,有几百个元器件的集成电路是中规模集成电路,有几千个元器件的集成电路是大规模集成电路。
里面有晶体管的电路就是集成电路,它比普通的电路更强大。因为它能将体积小,功率低的,较功率大不可靠的电子管要好出万倍的晶体管集成在一个电路板上,大大提高了电路的效率和稳定性。
每11年有一个大规模进展,又过了6年,在1975年,超大规模的集成电路又出来了。计算机怎么来的啊?就是基于这种超大规模的集成而来的,因为你的集成技术达到了一定的规模,所以才有可能,或者说才有能力将它变成一块块超高集成度的芯片,信息时代的到来才成为可能。从一开始的四只晶体管电路,到现在的电脑,见证了模拟电子技术,也就是集成电路的发展。
集成度越高说明什么呢?说明他处理事情的能力也随之抬高。这是大趋势,而且历史证明它发展的很快很快,所以你不要怕,要通过这门课程对未来有一个展望,集成电路的未来需要你来决定。
这些基础知识就是“万变不离其宗”的“宗”。不要惧怕未来,而应该满怀着期待。
绪论毕。
1。1模拟信号与数字信号的区别是什么?
首先,什么是数字信号?让我们说的更真一点,数字信号就是一个离散性嘛,什么叫离散呢,
像这样的就叫做离散,也就是说,你啊,必须要先规定一个最小的单位“1”,这个“1”呢,是你今后量化一切信息的基本粒子。其他一切的东西,其他的数字信号,都是这个“1”的倍数。它不仅在时间轴t上是离散的,而且在数值上也是离散的。
好比啊,它就是组成物质的原子,不去细分原子内部的话,世间万物都需要由这个原子来组成的。就有点这样的意味,懂了吧。假设原子是单位“1”,那么世界上的万物都是这些个“1”组成的。
前边有一个鸡蛋,我说鸡蛋重50。5克,这在数字信号来说就是没有意义的。它要么是50克,要么是51克。
模拟信号就是连续的,任何瞬间的任何值都是有意义的,鸡蛋重50。5克,这是有意义的,但他还不是完全的模拟量。为什么呢,你说一条绳子长1。2米,一个鸡蛋重50。5克,你说这些量我不是都可以说出来吗,怎么还没有彻底表示呢?这个啊,你其实已经做了一次AD转化了,要么是四舍五入进上来的,要么其他怎么样了。你说一个物理量的数值,其实都经过了数字化,你才可以说出来。
1。2模拟电路最主要的是什么?
在模拟电路里,最基本的就是放大,为什么是这样子的呢?比如温度,通过传感器变为电信号你才能处理,但是传感器传过来的都是小信号,不足以驱动负载,而且你要驱动负载都必须要模拟信号才可以,数字信号只能用作计算机内部的分析和处理。
所以,电信号一旦想来做点事情,驱动个电机什么的,第一步都是用模拟电路来进行放大的。前六章都是在讲放大。作为一个搞电子信息的,你必须要知道,其一,任何电信号最基本的处理就是放大。其二,任何非放大作用的模拟电路里面,都毫无例外的有放大器在里面。所以我们要用非常多的精力去玩放大器。
那什么是放大呢?首先,所有放大的本质是一个能量的控制,任何一个放大器啊,都是需要一个电源,一个能源来供给他能量他才会工作。你给东西吃他才肯干活嘛。具体过程是怎样的呢?我们通过一个麦克风的实战例子来说明。
麦克风,它把你的声音信号通过一个传感器来转变成电信号,然后里面有一个功率放大器,他的作用是什么呢?就是让扬声器能获得比你自身能发出的功率大的多的功率。功率放大器的责任就是,从电源里面获得能量,把它转化成为和信号变化一样的大的能量,去驱动负载。
放大的本质作用就是从电源中获取能量,用放大器去进行能量的转换。而放大器的本质作用是能量的转换,那么他里面到底是有什么东西,才能够进行能量的转化呢?它里面的那个东西就是有源元件。什么是有源元件呢,就是能控制能量的元件就是有源元件。最基本的就是晶体三极管和场效应管。
1。3模拟电路怎么学
模拟电路,都说了是模拟了,他每个元器件都具有分散性,具有误差性。你学校模电,要先看,理清了电路的功能,再估算。记住啊,是估算,而非精确地计算。因为模拟电路在工程上的“模拟性”,工程上是允许有误差的,当然前提是你要满足工程的设计要求。可是呢,你要是去把计算机上算来的数值全摆上去,是毫无意义的。
什么是估算啊,就是你忽略了一些东西,而注意了里面主要的一些主要的东西。但估算要合理,你要讲道理,你要说得出来,你为什么是这样估算的。设计电路的时候,在分析的时候,你要知道你要研究的主要问题是什么?
模拟电路里面充满的辩证法。要抓主要矛盾,抓主要矛盾的主要方面。如果你问,模电怎么有时候忽略这个,有时候忽略那个,到底怎么办啊。这就得反问一下你自己,你的问题是什么?你想实现怎样的功能?如果是偏向于系统的功能,那么你就可以忽略一些细节。如果更偏向于系统的性能,就可以忽略一点功能,重视一些系统性能。
模拟电路就是电子电路,电子电路最重要的还是电路,所以你要会半导体器件进行等效变换,对分析电子电路很有帮助。
到底怎么学呢?第一,抓概念,比如输入电阻,可能不同的电路其输入电阻千差万别,但是概念是一样的。这就是万变不离其宗的那个宗。第二,抓基本电路,很多长得不一样的电路,都可以归为一种基本电路。你不能在脑海里放一些孤立的电路,这样的话你模电是学不好的。第三是基本分析方法。模拟电路玩起来困难,就在于它有各种各样不同类型的电路,在第六章之前,我们还都知道它是放大电路,可是第六章之后,我们就会看到模拟电路的应用,一旦进入应用。我们就发现,放大电路只是所有电路的基石,他还有各种各样不同类型的电路。
对于这些不同类型的电路,它是用不同的性能指标去描述,而这描述的方法也是不同样的。分析电路的方法也是不同样的。首先,你要知道它属于哪一类的电路。然后,你要知道这一类他用什么样的性能指标去描述。再接着,对于这些性能指标,你是用一个曲线去描述呢,还是一个式子去描述呢。最后你还得知道,你要的到这样一个式子,这样一个曲线,你要采用什么样的方法。
你还要记住,任何一个电子电路,都只能应用在一个特定的场合下,没有万能的电路。因此,最适用的那个电路就是最好的。要有整体观,不要一味地追求放大倍数的增大,因为你放大倍数大了,你的输入电阻会不会也产生影响了呢?频带是不是会变窄了呢?这种变化对于你的场合来说是不是好的呢?