因为模拟电路是应用物理学的一门。
模拟电路往下,是应用物理,国内讲得比较多的是半导体物理,但是应用物理比这广得多。单讲应用,做不出来任何实用的电路。而模拟电路往上,往往就要加上控制和信号与系统的知识,还有数字电路等,才能做出更好的东西,而这些东西的理论基础和物理一点关系都没有。所以说模拟电路其实是一门物理课,只是由于实际的需要,用了非常多的近似,所以被踢出正统物理学的队伍。
为什么物理专业要学模拟电路
因为模拟电路是「应用物理学」的一门。
模拟电路往下,是device
physics,国内EE讲得比较多的是半导体物理,但是device
physics比这广得多,比如失效分析的那些。单讲device
physics,做不出来任何实用的电路。
而模拟电路往上,往往就要加上control和信号与系统的知识,还有数字电路这些,才能做出更牛逼的东西,而这些东西的理论基础和物理一点关系都没有。
所以说模拟电路其实是一门物理课,只是由于practical的需要,用了非常多的近似,所以被踢出正统物理学的队伍了。
为什么要开设模拟电路课程背景
1、在电子类专业中,模拟电路是一门非常重要,并且不少人觉得很难的一门课。模拟电路是一门工程性质的课程,学习它的重点在于掌握其中的工程思想,同时最好能用于实践,而不只是为了做题考试。
2、模拟电路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,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。其重要性不言而喻。
怎样学好模拟电路和数字电路?学了有什么用?
首先第一步是要明确: 什么样才算”学好“模拟电路。
如果你的诉求是期末拿到高分而已,那么您不用往下看了。出门往右电子科技书屋有历年的考题和课件。平日里该干嘛干嘛。拿星爷的台词说,妞照泡舞照跳。等到期末背一下就行啦。
很多年以后,我回顾我自己大学那段时光,终于搞清楚我为什么老是觉得没有学好模拟电路了。答案其实很简单。我感觉自己学了好多东西,但不知道这些东西学来干什么。
不知道各位觉得模电奇奇怪怪的朋友,是不是有类似的感觉。
很多人有疑问,现在是一个数字时代,我为什么要学模拟电路。zhihu里面还有一个问题是“模拟电路设计师会不会消失掉”
答案是:不会的。
只要我们还需要跟真实的世界接触,那么我们不可避免地就会需要模拟电路,因此就需要可爱的模拟电路设计师们。
打一个比方。就拿CPU来说好了。CPU处理的都是数字信号。但是它没有办法用数字电路来监控自己的温度。这个接口永远会是一个模拟接口。
CPU需要的工作电压要求很精准。比方说,就是1V。各位想一想,这个1V怎么实现呢? 用数字电路时没有办法实现的。
你在你的手机屏幕上划了一下,你的手机怎么能知道你划了一下呢?
重力感应怎么实现呢?
你离不开模拟电路。模拟电路就好像是你的眼睛,耳朵,还有嘴巴,鼻子,手脚一样。数字电路就好比你的大脑。只要未来的世界不会发展成直接在大脑上接两根线,需要的时候打点儿多巴胺进去,这个世界就需要模拟电路来完成虚拟世界和真实世界的接口。
现在可以说说看,我们是怎么完成这个接口的。
现在假设我们要坐一个电路来sense你手机电池的温度,以免它越来越高,最后在你正在跟妹子聊天的时候爆了。毁容是小,还得花钱重新买一个手机。
负责外围应用的工程师很贴心地给了你一个热敏电阻。电阻的阻值会随着温度的上升而不断减小。他希望你能做一件事儿,就是当温度高过一定值的时候,给一个幅度为3V的数字信号出来,让系统能关掉电池。
我们需要什么东西呢? 首先我们需要一个电源。没有电源,什么东西都没办法工作。
电源需要怎么做呢?直接从电池来拿电或许是个好方法,可是输出电压的幅度有限制,怎么办呢?
有了,做一个local的3V电源吧。电源的要求是什么?内阻越低越好。什么样的电路能够给出一个低的输出内阻呢? 电压-电压反馈运放。
所以第一个需要的block是一个运放。
(题外话: 在分立器件的时代,我们可以买一个运放。
如果题主想做的是芯片级的设计,那么我们需要选取合适的器件,把这个运放做在芯片上面。)
好吧,运放是有了,可是没有基准电压,运放怎么才能输出一个恰好3V的电压呢?
第二个需要的block是一个基准电压源。
(在分立器件时代,我们可以买一个基准电压源,
题主如果想做芯片级的设计,那么我们需要在芯片上面做一个基准电压。目前几乎所有的基准电压,都是依靠硅本身的能带来实现的。所以叫做带隙基准。约为1.2V。实现带隙基准的过程,不会是开环实现的,是闭环的过程。需要经行环路分析,稳定性分析,失配分析。)
现在,你把1.2V的电压源得到了,然后做了一个1.2:1.8阻值的电阻作为反馈电阻,使用运放得到了一个3V的电源电压。你使用环路稳定性分析方法分析知道环路是稳定的。算一算电路的输出电阻,知道大概这个电路有多少电流输出能力,能带多少负载。还不错,你觉得。虚短路虚断路的分析方法挺靠谱的。
紧接着就是真正有用的部分了。你需要一个比较器,来把热敏电阻与非热敏电阻的分压与一个基准电压进行比较。那么就用一个比较器吧。