模拟电路

模拟电路怎样才算入门了?请掌握这14点!

很多初学者问,怎么学习模拟电路,我的回答是:看模拟电路的书籍。有的朋友会说太笼统了,那就写一篇文章吧,把我认为该掌握的一些要点列举一下,但这些内容仅供参考,如有不妥之处,敬请批评指正。

1、掌握二极管,三极管,场效应的特性以及主要参数,这些是最常用到的器件。

正确的时序很关键,这个小众方案很可靠

许多模拟电路需要一种时钟信号,或者要求能在一定时间后执行某项任务。对于这样的应用,有各种各样适用的方案。

1、555定时器

资料下载:《新概念模拟电路》——信号源和电源

“源电路是一类能够自己产生输出信号,并能够自动产生不同类型波形的奇妙电路,就像生活中的手表、心脏跳动,以及音乐节拍一样。"——杨建国

关于模拟电路,你了解多少?(六)

整流电路

将交流电能转换为直流电能的电路,主要由变压器、整流主电路(整流二极管)、滤波器组成。经过整流之后的电压不是交流电压,而是一种同时包含有直流电压和交流电压的混合电压,习惯上称为单向脉动性直流电压。

逆变电路

逆变电路可以将直流电转变为交流电,其作用与整流电路相反,可用于构成各种交流电源,在工业中用途广泛。

滤波电路

主要用于去除信号中不需的成分或增强所需的部分,即对电子信号中特定的波段频率进行滤除,信号中较高频率能够通过的滤波器称为高通滤波器,而较低频率能够通过的滤波器称为低通滤波器。

放大电路

放大电路也称为放大器,其输出信号的波形与输入信号一致,但具有更大的振幅,是一种使用较为广泛的电子电路,是构成复杂电子电路的基本单元电路。放大是指将输入的微弱信号(变化的电压、电流等)放大到所需幅度值并且与输入信号变化规律一致,即进行不失真的放大,仅增加信号的输出功率。实际的放大电路通常由信号源、晶体三极管构成的放大器、负载组成。

放大器电路按照功能可分为如下类型:

关于模拟电路,你了解多少?(五)

晶振

晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型。

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有源晶振:一个完整的谐振振荡器,利用石英晶体的压电效应起振,因此仅需要外部供电,而无需外接其它器件即可主动产生振荡频率,并且能够提供高精度的频率基准,信号质量比无源晶振信号更好。有源晶振通常拥有 VCC 引脚、GND 引脚、晶振输出引脚、未使用的悬空引脚(有时也作为使能引脚)4 个引脚。

无源晶振:自身无法振荡,需要接入芯片内部的振荡电路才能振荡,信号质量和精度相对有源晶振较差,但是价格更便宜。无源晶振两侧通常会放置两个电容,容值选取在 10pF~40pF 之间,如果数据手册无明确要求,根据经验值通常选取 20pF 的电容。无源晶振有 2 或 3 个引脚,其中 3 引脚晶振的中间引脚通常连接至晶振外壳,使用时需要连接到 GND,而两侧的引脚作用相同,使用时无正负之分。

关于模拟电路,你了解多少?(四)

二极管

以硅(或锗)作为基板,将掺杂了磷和砷的Negative 型半导体(电子不足,空穴较多)和掺杂了硼和镓的Positive 型半导体(电子多余)结合在一起,就称为二极管(PN 结)。

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二极管具有单向导电性(单向导通),因此具备整流作用,即让电流只朝一个方向运动。

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三极管

三极管也称为双极性晶体管,全称叫做双极性结型晶体管,缩写为BJT,因为种具有三个终端,所以俗称为三极管。将P 型、N 型半导体做成三明治状从而形成NPN 结与PNP 结,中间的那层称为基级Base,两侧的称为发射级Emitter或集电极Collector,即三极管,也称为双极性结型晶体管。

关于模拟电路,你了解多少?(三)

并联电路

多个电路元件的两端分别连接于两个节点,这种连接方式称为并联。并联电路电源输出的电流等于通过每个元件的电流的代数之和,输出的电压等于每个元件两端的电压。

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串联分压,并联分流。

电阻并联

如下图所示,n个电阻器并联在一起,然后将电源连接到该并联电路的两端。

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根据欧姆定律,第k个电阻器两端的电压vk等于通过的电流ik乘以其电阻Rk,即vk=ikRk

关于模拟电路,你了解多少?(二)

电感

电感是通过电流改变产生电动势,从而抵抗电流改变的一种特性,其基本单位是亨利H,可由线圈的直径、长度、横截面积、线圈数等计算元件的电感量。

电感器是将电能转化为磁能存储起来的元件,具有一定的电感,一般由骨架、绕组线圈、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。

电感元件依据外观和功能的不同会有不同称呼,例如:

线圈:漆包线绕制为多圈状,作为电磁铁和变压器中使用的电感。
扼流圈:对高频提供较大电阻,通过直流或低频的电流,因而称为扼流圈。
绕组:配合铁磁性材料,安装在变压器、电动机、发电机中使用的较大电感。
磁珠:导线穿越磁性物质,而无线圈状,常充当高频滤波作用的小电感,依据外观称为磁珠。

电感的计算方式与电阻类似,串联时逐个相加,并联时总电感的倒数等于各个电感的倒数之和。

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串联电路

关于模拟电路,你了解多少?(一)

集成电路发展至今日,量产IC的制程已经达到10nm。伴随电路设计集成度的迅速提高,高频高速电子信号的处理需求越来越旺盛,电子技术的发展重心逐步从模拟时代过渡到数字化阶段。虽然数字IC大行其道的当下,模拟电路以及分立式电子元器件的使用频率逐年减少。但是在处理EMC、电源设计的过程当中,模拟电子技术和分立式元器件依然扮演着重要角色。

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本文主要描述了笔者在日常开发过程当中,接触到的常用模拟电路及分立电子元器件相关知识,便于从事单片机开发以及嵌入式系统裸板调试的同学,方便的补充与查阅相关知识点。摒弃高校传统《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》三部电子技术基础课程庞杂的知识体系,倡导言简意赅、学以至用的嵌入式硬件学习思路。本文将伴随笔者工作经验的积累,逐步增加相应知识点并移除落后不常用的内容。

文章中的部分公式与电路图摘自中文维基百科,三极管以及基尔霍夫定律相关图例摘自木村诚聪所著的《电子世界轻松游》。

电路的三类状态

搞模拟IC设计,重要的几点可千万别大意!

自20世纪80年代以来,数字信号处理算法和集成电路迅猛发展,虽然许多类型的信号处理已经由模拟电路转换成数字电路来实现,但是在一块芯片中,模拟电路是必不可少的。作为一个模拟电路设计师中的菜鸟,说一下自己学习和工作中的一些心得体会。

我从研究生开始接触模拟集成电路到现在有四年了,有读过“模拟芯片设计的四重境界”这篇文章,我现在应该处于菜鸟的境界。

模拟电路设计和数字电路设计是有很大区别的,最基本的是模拟电路处理的是模拟信号,数字电路处理的数字信号。模拟信号在时间和值上是连续的,数字信号在时间和值上是离散的,基于这个特点,模拟电路设计在某些程度上比数字电路设计困难。模拟电路设计困难的具体原因如下:

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1. 模拟设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中,而数字设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。

2. 模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。