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  • 1 # 風信子視野

    我念大學的時候,也覺得類比電路這門課,學得稀裡糊塗的。特別是在玩過一把CS以後,這種感覺更加明顯。這裡先要肯定題主是一個有上進心的好孩子。想把模電學好。

    我當年感覺到雲裡霧裡的時候,根本沒想過要學好模電。我做的事情,就是跟班裡學習好的同學搞好關係。這樣等到期末的時候,我就能順利地借到筆記,高分就很簡單了。

    所以談到這裡,首先第一步是要明確:什麼樣才算”學好“類比電路。

    如果你的訴求是期末拿到高分而已,那麼您不用往下看了。出門往右電子科技書屋有歷年的考題和課件。平日裡該幹嘛幹嘛。拿星爺的臺詞說,妞照泡舞照跳。等到期末背一下就行啦。如果分數不說明問題。那麼怎樣才算學好類比電路呢?

    問一下自己一個問題:我學類比電路可以做什麼?為了設計一個增益為5的放大器嗎?

    很多年以後,我回顧我自己大學那段時光,終於搞清楚我為什麼老是覺得沒有學好類比電路了。答案其實很簡單。我感覺自己學了好多東西,但不知道這些東西學來幹什麼。

    不知道各位覺得模電奇奇怪怪的朋友,是不是有類似的感覺。

    類比電路學來幹什麼?我想回答一下這個問題。這是一個重要的問題。很多人有疑問,現在是一個數字時代,我為什麼要學類比電路。zhihu裡面還有一個問題是“類比電路設計師會不會消失掉”

    答案是:不會的。

    只要我們還需要跟真實的世界接觸,那麼我們不可避免地就會需要類比電路,因此就需要可愛的類比電路設計師們。

    打一個比方。就拿CPU來說好了。CPU處理的都是數字訊號。但是它沒有辦法用數位電路來監控自己的溫度。這個介面永遠會是一個模擬介面。

    CPU需要的工作電壓要求很精準。比方說,就是1V。各位想一想,這個1V怎麼實現呢?用數位電路時沒有辦法實現的。

    你在你的手機螢幕上劃了一下,你的手機怎麼能知道你劃了一下呢?重力感應怎麼實現呢?

    你離不開類比電路。類比電路就好像是你的眼睛,耳朵,還有嘴巴,鼻子,手腳一樣。數位電路就好比你的大腦。只要未來的世界不會發展成直接在大腦上接兩根線,需要的時候打點兒多巴胺進去,這個世界就需要類比電路來完成虛擬世界和真實世界的介面。

    現在可以說說看,我們是怎麼完成這個介面的。

    現在假設我們要坐一個電路來sense你手機電池的溫度,以免它越來越高,最後在你正在跟妹子聊天的時候爆了。毀容是小,還得花錢重新買一個手機。

    負責外圍應用的工程師很貼心地給了你一個熱敏電阻。電阻的阻值會隨著溫度的上升而不斷減小。他希望你能做一件事兒,就是當溫度高過一定值的時候,給一個幅度為3V的數字訊號出來,讓系統能關掉電池。

    我們需要什麼東西呢?首先我們需要一個電源。沒有電源,什麼東西都沒辦法工作。

    電源需要怎麼做呢?直接從電池來拿電或許是個好方法,可是輸出電壓的幅度有限制,怎麼辦呢?

    有了,做一個local的3V電源吧。電源的要求是什麼?內阻越低越好。什麼樣的電路能夠給出一個低的輸出內阻呢?電壓-電壓反饋運放。

    所以第一個需要的block是一個運放。

    (題外話:在分立器件的時代,我們可以買一個運放。

    如果題主想做的是晶片級的設計,那麼我們需要選取合適的器件,把這個運放做在晶片上面。)

    好吧,運放是有了,可是沒有基準電壓,運放怎麼才能輸出一個恰好3V的電壓呢?

    第二個需要的block是一個基準電壓源。

    (在分立器件時代,我們可以買一個基準電壓源,題主如果想做晶片級的設計,那麼我們需要在晶片上面做一個基準電壓。目前幾乎所有的基準電壓,都是依靠矽本身的能帶來實現的。所以叫做帶隙基準。約為1、2V。實現帶隙基準的過程,不會是開環實現的,是閉環的過程。需要經行環路分析,穩定性分析,失配分析。)

    現在,你把1、2V的電壓源得到了,然後做了一個1、2:1、8阻值的電阻作為反饋電阻,使用運放得到了一個3V的電源電壓。你使用環路穩定性分析方法分析知道環路是穩定的。算一算電路的輸出電阻,知道大概這個電路有多少電流輸出能力,能帶多少負載。還不錯,你覺得。虛短路虛斷路的分析方法挺靠譜的。

    緊接著就是真正有用的部分了。你需要一個比較器,來把熱敏電阻與非熱敏電阻的分壓與一個基準電壓進行比較。那麼就用一個比較器吧。

    (分立器件時代,你可以買一個比較器,想在單片上做完,那麼就自己設計一個比較器吧。自己設計的比較器往往不那麼理想。沒有全電壓輸出範圍,也沒有全電壓輸出範圍。增益也可能只有60個dB。但是你一看引數要求,夠啦,60dB就60dB吧,總比沒有好。)

    好了。你完成了設計。

    以上只是舉了一個簡單例子。實際遇到的類比電路系統遠比這個小系統複雜的多。市場的要求也越來越變態。誰叫有那麼多聰明的人在設計類比電路呢。

    所以設計類比電路的人,都在嘔心瀝血。窮其心智去滿足各種不合理的要求,達到許多不合理的標準。

    不過對題主來說,這些都是後話了。

    題主假如希望做模擬設計這方面的工作,那麼按照上面所寫的這個小小的例子,可以看出來有多少科目需要學麼?

    1、電路分析

    2、類比電路設計基礎

    3、訊號與系統

    4、反饋理論/補償理論

    如果題主想做的是模擬IC設計,你還需要學習以下科目:

    1、半導體工藝技術

    2、半導體器件原理

    3、機率統計知識

    4、模擬IC設計。

    其中,模擬IC設計包括:

    1、小訊號分析

    2、放大器的線性建模

    3、基準設計

    4、ESD保護

    5、版圖設計

    6、寄生效應

    6、失效分析

    7、噪聲

    8、振盪器

    9、太TM多的省略號

    希望回答能讓題主滿意,或者幫助更多的年輕EE們。

    以上回答是針對模擬積體電路設計的,下面這位知乎使用者Tariel重點關注針對訊號鏈設計:

    (下面的內容主要針對訊號鏈設計,即已知應用需求,在與現實世界的介面(感測器/執行器)、訊號調理電路/執行器驅動電路、ADC、數字域器件之間分配指標,並對模擬部分進行設計的過程。)

    首先跟大家灌點兒心靈***:怎樣不去學類比電路。

    1、有經濟壓力的不要去學類比電路,尤其是有在京滬穗等一線城市還房貸壓力的。雖然類比電路聽起來很高洋上,被大家認為是黑科技,但是這一行市場實在過小,分得也太細,指望它賺錢,隨機性太大;而且在這一行裡,頻繁跳槽其實對水平的提高不利。所以如果有經濟壓力,請考慮儘早轉向目前風險最低的勞動致富方法——當碼農。當然如果能承擔得起創業風險,參與到目前很火的智慧硬體行業裡去也是不錯的。

    2、沒興趣的不要去學類比電路。搞類比電路需要大量的時間和持續的心情,如果對這項工作沒有興趣,並且也自我感覺培養不出興趣的話,也是儘早改行為佳,因為如果沒有興趣,不去思考,腦袋裡面留下的東西只會越來越蕪雜,對工作的提高並無幫助。

    3、不會動手,或者不想動手的不要去學類比電路。搞數位電路的時候,設計工程師可以只畫原理圖,把下游的東西(佈局佈線乃至工藝上的事情)都扔給別人,但是搞類比電路要求設計工程師必須親自動手搭建原型、診斷故障,大部分情況下只靠模擬是不夠的。所以如果不知道烙鐵拿哪頭,或者怕拿烙鐵,或者不屑於拿烙鐵,請儘早改行;如果焊出來的東西跟豆腐渣一樣的話,在排除烙鐵故障和使用了劣質焊錫的情況之後,也請儘早改行。

    4、腦袋不好使,邏輯能力不夠的;或者腦袋有跑偏傾向的,不要去學類比電路。當然如果腦袋不好使,那麼不光類比電路,數位電路也搞不好,寫碼也寫不好,其他工程技術工作應該也幹不好,還是趁早別當工程師了比較好。至於腦袋有沒有跑偏傾向,可以用@ChrisXia的語言學民科偏見大全來自測——因為語言是大家從小每天接觸的東西,你在"自發的語言研究"上腦子跑得越偏,進入專業領域之後腦子跑偏的傾向也越大。如果看了剛才那個膝蓋中箭數過多,並且看完之後還堅持自己的偏見,那麼可以考慮先吃點被門夾過的核桃補補腦。

    5、有把工作臺收拾得特別整潔的癖好的,不適合搞類比電路。這一點不展開說了,貼一張圖(JimWilliams主編的書AnalogCircuitDesign:Art,ScienceandPersonalities的封面):

    如果面對這樣的工作臺有不適感,那麼也趁早改行為好。當然跟前面幾點相比,這一點是比較容易克服的。。。

    喝完了心靈***,大家活著的還有多少?恭喜活著看到了這兒的同學,我是不是可以認為你們已經有了學好類比電路,並以此作為愛好或職業的覺悟?那麼我們就回到正題——怎樣學好類比電路。

    不完全地總結一下,類比電路設計大概有這麼幾個不同於其他工程設計領域,尤其是不同於數位電路設計的特點:

    1、類比電路處理的量來自現實世界,因此類比電路的輸入中,既包含與設計相關的訊號,也包含與設計不相關的訊號。比如設計一個心電圖機,電極採集進來的除了需要處理的心電訊號本身,還包含電極的極化電位(直流),從電源感應來的50Hz干擾等等,而這些不相關的訊號往往要比需要處理的訊號強很多。因此,攻城獅需要分析訊號的特點(如心電訊號、極化電位、50Hz干擾所佔的頻率範圍不同;50Hz干擾屬於共模訊號,而心電訊號屬於差分訊號等),並設計相應的電路,來提取出需要處理的訊號,抑制與設計不相關的訊號(比如設計合適的濾波器濾除帶外干擾,用差分輸入的儀表放大器消除共模干擾等)。

    2、理論分析和模擬時忽略的因素,在實際的電路中可能產生很大的影響,甚至是決定性的影響。電路原理圖只能反映元器件之間的連線情況,是拓撲的;而實際的電路是物理的。這也是課本上講的內容和實際的電路的最大差別。舉例來說,任務要求攻城獅設計一個220V轉5V的開關電源,OK,很多半導體廠家都有用於隔離開關電源的控制器,只要看資料手冊裡面給的參考設計,根據計算更改幾個反饋元件的量值,是不是就可以了呢?這樣做出來的東西,倒是大都可以工作;但是也只是可以工作——事實上印製板布圖的不同,能夠嚴重影響輸出紋波的大小。甚至在很多情況下(如進行射頻設計時),印製板的分佈引數也會作為電路中的元件使用。

    3、類比電路設計中充滿著技術指標、功耗、成本等各種約束,而這些約束往往不能同時滿足,甚至會互相沖突。比如設計行動式心電圖機時,考慮到對功耗的嚴格限制和直接使用系統提供的電源的方便性,會傾向於使用低壓單電源供電;而考慮到共模抑制比和動態範圍的要求,又會傾向於使用雙電源供電。在這些約束之間妥協和折衷並作出取捨,貫穿整個設計的始終。

    那麼想要從事類比電路設計,需要做些什麼呢?下面是一個不完全的列表(詳細內容待補充):

    1、通曉電路分析的方法,掌握至少一種模擬軟體的使用方法。

    2、掌握閱讀元器件資料手冊的方法。

    3、多動手實驗。

    4、及時整理自己獲得的結果,尤其是負面結果。

    5、掌握設計電源的技能。

    6、瞭解熱設計的內容。

    7、關於排故技能。

    以上兩位還不夠麼,再來一個,這位知乎使用者李瑄給你推薦了一個很好用的免費小軟體:強烈的興趣將是你類比電路學習之路的不滅動力。業餘無線電?音訊功放?儀器工具發燒友?…許多大師都是從小時候的業餘愛好中,愛上模擬設計的。

    類比電路設計=系統設計(精髓是反饋)+電路分析(數學方法的圖形化理解)+有源/無源器件各種特性的利用(瞭解器件的各項實際特性)

    具體到學習上:

    1、U-I這類圖解法的嫻熟應用,結合各種器件的特性曲線,對電路的理解有極大幫助,促進直觀理解。

    2、疊加原理、戴維寧等效這些方法多去嘗試使用。

    (上面2條其實都需要一個良好的電路分析的基礎)

    3、不要記太多公式,注意合理近似和直觀理解公式的意義。

    4、模擬設計的精華——反饋,好好吃透,積累技巧,建議用純晶體管制作AGC電路、穩壓電源以便加深理解。

    5、這是一門工程學科,需要大量的實踐,以糾正自己理解上的偏頗。

    強烈推薦:如果實驗條件不足,推薦用LTspice模擬,小巧的免費軟體,操作方便,愛不釋手!

  • 2 # 愛上半導體

    我這裡使用過很多電子模擬軟體。

    至於選擇哪一個,這個要看你對這個軟體的期望了。

    說一下我使用過的電子模擬軟體:

    Proteus、multisim、Tina和iCircuit。

    接下來簡單介紹一下這些軟體的特性。

    Tina

    適合專業硬體設計人員。

    TINA是一款全新的軟體。

    它是是德州儀器(Texas Instruments Incorporated,簡稱TI)與DesignSoft公司聯合開發的電路模擬工具。TINA-TI是基於SPICE的模擬軟體,在操作簡單、易於上手的同時具有強大的分析能力(包括電路的DC、AC、瞬時、穩態、傅立葉、噪聲分析等等)。

    我下載了一個,它的介面如下:

    為了加深大家的認識,下面介紹一下如何用TINA-TI做二極體的傳輸特性模擬。如下圖所示在TINA-TI中連線電路,設定電壓源電壓為5V,電阻R1為2K,求解二極體D1兩端的電壓和電流值。

    這個是一款相對輕量化的軟體,而且是TI官方出版的,對於TI的電子件模擬的會更加精準與權威。

    Proteus

    Proteus是最適合大學生的電子模擬軟體。

    因為Proteus是這些專業軟體當中,最簡單易用的,而且有著豐富的元件庫,幾乎能滿足大學生所有的模擬需求。

    還可對微控制器進行模擬。

    而且它的介面做的也是這些專業軟體當中最漂亮的。

    大家可以參考一下它的介面和設計。

    multisim

    比較適合專業設計人員。

    這個軟體非常專業,在業內也非常有權威,適合專業搞硬體的。

    如果是學生,建議從Proteus開始,感覺比這個要友好。

    可以在工作以後再使用multisim。

    iCircuit

    iCircuit適合電子愛好者的軟體。

    而且還可以才手機上下載,我的是在蘋果商店下載的。

    大家可以簡單看一下效果。

    效果非常明顯,還有波形可以選擇觀察。(Mac版)

    再看一下手機版本的,這個對於比較簡單的模擬有時候很實用,雖然軟體不大,但是可以解燃眉之急。

    最新版本的還增加了對Arduino的支援。

  • 3 # 玩轉嵌入式

    電子模擬軟體的出現大大方便了我們對專業技術知識的學習、方便了在工作中對電路功能的驗證。目前電子電路模擬軟體推廣較早、模擬模型較為成熟的以國外軟體為主,國內的模擬軟體雖然也有,但是都是在細分專業領域,不是很普及。最為知名的電子有Multisim和Proteus。

    1 電子模擬軟體Multisim

    Multisim模擬軟體主打教育,在學校中推廣較早,被老師和學生所熟知。該軟體由美國國家儀器NI所推出,主要用來模擬類比電路以及數位電路的工作情況,具有電路原理圖輸入和電路硬體描述語言輸入等兩種主要的方式,各電子元器件的模型成熟、資料豐富,模擬結果非常權威。軟體本身集成了很多常用的電子元器件,如阻容類、74邏輯晶片、運放晶片、開關類器件等,元器件庫豐富。並且還集成了各種實驗儀器,如萬用表、示波器、訊號發生器、邏輯分析儀、頻譜儀、網路分析儀等。既能幫助老師生動的展示電路的工作原理,也能幫助學生快速的掌握電路原理,還能幫助電子電路工作人員快速的驗證功能。

    2 微控制器模擬軟體Proteus

    與Multisim所不同的時,Proteus不僅能模擬電子電路還能模擬微控制器的執行邏輯。在大學學習過微控制器的同學對這款軟體一定不會陌生,甚至很多學生的課程設計、畢業設計都是使用該軟體來完成的。最強大之處在於,該軟體可以和keil實現程式的聯調,可以載入hex檔案到微控制器中,並且執行hex檔案的邏輯。也就是說,不用實物,只使用該軟體就可以模擬微控制器的執行情況。該軟體既能設計原理圖又能設計PCBLayout,可以支援51微控制器、AVR微控制器、STM等主流微控制器的模擬,有豐富的電子元器件庫以及各種常用的虛擬儀器,可以方便微控制器的學習。

    3 手機端的模擬軟體

    除了電腦端的模擬軟體之外,手機端還有很多模擬軟體,主要介紹兩款:icircuit以及everycircuit。這兩款軟體都可以在手機端執行,透過手機就可以設計出模擬電路,還可以展示各個節點的訊號變化,非常直觀。感興趣的朋友,可以搜尋一下。

    4 Matlab模擬軟體

    這個軟體功能太強大了,電子電路只是模擬的一部分。這個軟體可以用於演算法設計、資料視覺化、資料分析以及數值計算的高階技術計算語言和互動式環境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。做自動化、模式識別、影象處理、神經網路的朋友,離不開該軟體。

  • 4 # 電子及工控技術
    第一款類比電子電路模擬軟體

    我首先介紹的也是我常用的一種模擬模擬軟體,這款軟體的名稱叫proteus模擬軟體,這款軟體非常好用,它可以模擬模擬類比電路、數位電路也可以模擬微控制器電路,模擬功能強大,是廣大電子愛好者非常喜歡使用的一種模擬模擬軟體。同時這款軟體還可以透過繪製原理圖生成PCB電路板同時還可以對是生成的PCB電路板進行預覽,如下圖所示的那樣。

    第二款類比電子電路模擬軟體

    第二款常用的模擬模擬軟體是multiSIM,它是一款32位的電路模擬軟體,它具有直觀的儀器和多種的分析方法,可以對類比電路和數位電路進行混合模擬模擬。

    我認為作為初學電路的朋友只要掌握其中一款的模擬模擬軟體就可以了,這兩款模擬軟體內部有著強大的電子元件庫,使用時可以方便的調入載入,同時內部還有需要模擬用的各種訊號源和模擬的儀器儀表等。

    我認為對於電子電路的學習,模擬模擬軟體只是一種輔助的工具,要想真正學好電子電路還是要拿起電烙鐵去實際焊接電路、分析電路和除錯電路這樣才能真正學好。

    我倒不建議初學電子電路的朋友剛開始就學這些模擬軟體,因為這些軟體都是在理想狀態下的一種執行狀態,而我們實際的電子電路情況要比這複雜,我還是要建議朋友們在學習電子電路時要以動手操作焊接除錯電路為主,以模擬軟體為輔來學習電子電路。

  • 5 # 與自然做鬥爭

    學習電路動手研究最快,第一需要練下焊接技術!第二逐步實驗,先從安全電壓開始學習!先到淘寶買個交流分壓器,直流就不用了,到時候直流自己弄!

    簡單實驗準備好萬用表帶上你那個分壓器用5伏交流電,先從1歐電容開始實驗,5伏透過 1歐會不會燒?如果燒就逐步去換個2歐,3歐不等直到不燒與不通電,然後用萬用表測量電流與電壓任意接量吧,怎麼量隨便你,把不同量法資料記錄下來,到時候作用很大!

    那麼電阻的作用透過實驗證明,那麼到電容,同樣也跟電阻一樣!

    那麼電容實現了證明,後面是二極體與任何電晶體實驗驗證,同樣道理直到不燒為止,記錄引數!那麼電晶體你已經掌握原理,什麼整流橋啊控制電壓啊都是小問題!

    最後一個電感與繞線,也同樣直到不燒為止,後面測量引數OK電感的作用已經瞭解清楚,那麼後面開始自己繞線圈,首先以2釐米或3釐米長度為一圈,任意長度,先從2釐米開始也行,直到不燒與不通電為止,那麼電感的引數就已經掌握,後面這些就是互感作用,用於做電機啊,繼電器,變壓器之類,你也要實驗,實驗電機主要是場效應,首先來從剛才的繞阻2釐米線圈不燒那個開始,然後做個固定支架像烤肉一樣,放一根小鐵棍,長短也要制定自己標準,先從5釐米長度大小如同記住一定要記錄這個鐵芯的大小到時候有用,那麼轉多快一圈多少,可以在兩側增加兩塊小圓圈,這個圓圈的重量多少也要稱出來多少克,一定要記錄這些!

    隨著圈數越大感越大,鐵芯不變,如果鐵芯增大呢?這些需要研究,觀察,記住那個圈重量不變的,如果重量隨機增大呢?把這些引數記錄下來,那麼開始換材料,列如銅錫鋁不等材料測試,混合材料嗎最後後面你在搞!那麼整個實驗過程引數都有了!那麼開始鐵心軸增加線圈看效果同樣也是以一圈為主,看效果記錄下來!

    那麼電機制造都會了,那麼互感,用於變壓,就是兩個線圈互相靠近實驗步驟也是一樣,慢慢來,如果第一個繞阻比第二大或第二第一,測量出來沒有效果繼續繞達到效果為止!那麼線圈的作用你已經掌握了!

    後面開始把你所有引數記錄來做自己公式,不用去看書了,公式屬於你自己的,你可以自己任意名命為什麼都行,列如電阻法為奶奶公式都行,什麼歐姆定律雞雞鬼不用去學了,因為你得引數自己都實驗出來了,是你自己的定律,可以申請個人專利公式!有了公式,就可以計算出需要什麼了,幹嘛用!

    後面自己搞出直流電,同樣同理步驟實驗證明!

    最後一個元件搭配,做什麼用這個看你個人思維邏輯搭配吧!

    以我的方法去做實驗,最快1個星期掌握,1個月成熟,2個月後可以自己開製作自己的產品,你也可以用來服務大眾與教學,銷售等等隨便你!

    那麼這些都是你個人專利與智慧財產權要快速註冊,你得公式與教科書的公式肯定不同,所以可以列入專利獲得驗證後有可能獲得國家科技技術大獎一筆費用,大約好幾百萬!記住牢牢把握自己的東西,不需要去學別人,這是你自己研究出來,只有你懂,別人不懂,所謂核心技術在手天下我有!現在學還來得及,我這評論一出,估計很多人要按照我的思路去創造創新!別小看我這麼說,有可能你就是下一個改變這個時代的人!

    看書燒腦因為那樣是別人的,去學別人費力,不如自己研究

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