传输线理论是联系低频和高频电路的抓手或纽带!

[复制链接]
625|18
 楼主 | 2019-10-12 17:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-12 17:32 编辑



刚才看见小7同志,嘲笑我7年前不懂电磁理论:

948595da19d98848a3.png







【7年前】这个数据不准确,我是2016年前后,才开始看电磁学方面的著作的,因为我学的IC设计是低频的,射频理论用不着,尽管学过RF IC设计,但是是混学分的,60分过关就行。






业余学这个,主要是为了陪大师聊天,因为他酷爱从场到路的演变。


学习过程主要是先把郑钧教授的《电磁场与电磁波》,看他几遍,然后买了两本英文专著(包括精美但有点贵),


但是在学习过程中,我发现电磁场\高频电路和低频电路理论,一脉相承,有低频功底,学这个也不难。

所以学习目的从陪聊,变成了有点兴趣。








使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-12 17:38 | 显示全部楼层


因为我是学习/做低频电路的,电磁学和微波知识对我来说,没有什么用,这是最初的想法,看起来天经地义。

但是为了陪聊,学习一段时间之后,发现传输线理论是个好东西,如果学完之后再回头看一看低频电路理论,认识能更进一步,更深入了,所以学这个并非没有一点用。

使用特权

评论回复
| 2019-10-12 17:55 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2019-10-12 17:38
因为我是学习/做低频电路的,电磁学和微波知识对我来说,没有什么用,这是最初的想法,看起来天经地义。
...

小7人在哪里,多年不见,应当热烈欢迎。
元件手冊,常会印錯字,标错数据,画错电路。不得不防。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-12 18:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-12 18:08 编辑
king5555 发表于 2019-10-12 17:55
小7人在哪里,多年不见,应当热烈欢迎。
元件手冊,常会印錯字,标错数据,画错电路。不得不防。 ...

小7以前说他是在深山老林里测电磁波的,不知道现在干什么了。人家一不怕黑,二不怕鬼,在坟墓旁边搭个帐篷,边测电磁波边睡觉,这胆量,杠杠滴。


使用特权

评论回复
| 2019-10-12 18:14 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2019-10-12 18:03
小7以前说他是在深山老林里测电磁波的,不知道现在干什么了。人家一不怕黑,二不怕鬼,在坟墓旁边搭个帐篷 ...

据我所知,平常一直都在,只是要跟您切磋的时候,才换上小7身分。会这样表示还蛮慎重的。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-12 18:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-12 18:34 编辑

小7还搞笑了,说没有人气要死掉了。


Screenshot_2019-10-12-18-24-53-399_com.tencent.mp.png




最近一直想做个低频伏安特性分析仪=自动识别插入的元器件是电阻还是晶体管之类的。然后测量其伏安特性曲线,另外还能测量六种两端口网络的特性曲线,压控/流控非线性电阻的特性曲线。。。


所以没有时间打理或更新内容。

明天抽空开始录像,或者是搞个直播,提升人气,让小7这样的小心眼给嫉妒死






使用特权

评论回复
| 2019-10-12 22:01 | 显示全部楼层
讲半天我还是不知道他的下落,人來了应当跟他打个招呼。至少我对他沒偏见,也算是箇中高手。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 08:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 08:54 编辑

言归正传:


首先要说明,不管是学习低频电路,还是学习射频电路,手里有个测量工具是必须的。
只看理论不动手,脑子里记忆再多的知识点,也是死水一潭。因为理论学习的目的,是让理论预测和实测结果尽可能的相一致。可见理论和实测是相辅相成的。

最关键的一点是这样记忆深刻。死记硬背过几天就忘光了。

仪器不一定要高档,2,300元的也行,起码能说明个大致趋势也是好的。
当然了,有条件的可以买安捷伦等高档仪器。


例如我测的2N5551三极管特征特性曲线:


960995da273ace42bb.png



很明显,基极电流大一些就倾斜的厉害,说明输出阻抗低,但是最低的一条线是平的,说明不漏电。
出现这种情况,一般基区做的太薄了,基区宽度调制效应太明显了,这种管子稳定性差,击穿电压也低。


如果不看曲线,用常规电工的做法:根据两个结是否导通,或者是用简陋的晶体管测试仪,简单看看结电压和β,是分析不出来这个关键特征的。



当然了,这并不是说2N5551管子不能用,只是对所测这一个管子下的结论,可能在某宝上买到加货也说不定的。




补充一点:由于使用的是单电源设计,在0V附近,运放工作不正常,噪声扰动导致运放输出有震动,所以下图红圈内的这个地方曲线有问题,不准确。
应该也是水平的才对。



151785da27534672bf.png


使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 09:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 09:15 编辑



理论并非空穴来风,胡乱研究的,例如教科书上的基于两个二极管的艾伯斯-摩尔模型,看着比较简陋的模型,和实测结果还是比较靠近的:


IMG_20191013_090947.jpg



上图右边部分是根据艾伯斯-莫尔模型,使用数学软件作的特性曲线,左边是半导体公司使用专业的半导体分析仪,测量到的共基晶体管特性曲线。




使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 09:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 09:35 编辑

模电教科书,介绍晶体管模型中的基极电阻时,一般都是语焉不详,如果你有点敏感度,就能知道,这种语焉不详代表有难言之隐。
所以教科书上就统一给个模型,各个模型参数也给定,所有的电路如果没有另加说明,全照这个数据来就行了。

比较精确的模型为:


238325da27d5017c1c.png

输入阻抗部分,和传输线模型之间,有何关系???



和精确模型一比较,就知道基极电阻Zb有多复杂了,教科书只能简单地告诉读者此电阻的大小范围是多少。


21985da27e3551b7f.png



类似的例子还有很多,比如二极管建模,精确模型都是类似的集总参数表示,本质上都是分布参数。


所学的传输线知识,在这儿都能派上用场。因为可以把他看成是传输线特例,例如上面的基极电阻,没考虑L而已。




使用特权

评论回复

评论

csdnpurple 2019-10-13 13:15 回复TA
没有L就不叫传输线了 
 楼主 | 2019-10-13 09:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 09:49 编辑


低频电路理论也经常有下图所示的网络,特点是n相同的结构串联或并联,这个n是不定的,可以很大。





411825da2806d5ce84.png




倘若使用低频电路中的节点法或网孔法求解,几乎不可能。
而传输线理论专治这种周期性重复的结构。




另外,模拟滤波器的理论发源地,也是传输线理论,最起码两者之间有千丝万缕的联系。
例如恒k型滤波器和m推演型滤波器,使用传输线理论,用传播函数和特征阻抗函数来表征它,研究起来非常高效。
这一块是个庞大的话题。






使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 10:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 10:25 编辑

由于传输线知识,通常出现在电磁场与电磁波、信号完整性SI/EMC等书籍中,会让人误以为不研究这些方向,学习传输线知识就没有用。


传输线理论实际上低频网络理论的应用或拓展。
例如我们要想完全确定一个网络的特征,最少需要几个函数???????
在低频电路中是两个,传输线也不例外,也同样是两个:例如可以用特征阻抗和传播函数,也可以选用Zoc和Zsc,也可以选择其它电路参数,看哪个方便。


再来看看模电书籍中常干的一件事:给定放大器,求输入阻抗,输出阻抗和电压\电流增益,一共三个,书上一般都是独立的分别求解的!

根据上面的原则,这样干是非常愚蠢的,三个参数只有两个是独立的!



694155da285f950f58.png





例如下图,知道任意两个电路参数(如已知输入阻抗和电压增益),整个电路元件参数就都确定了(R1和R2就知道了),于是第三个电路参数(输出阻抗R1//R2)也就知道了:




214625da287d0bb6b3.png





有人根据这么个小小的原则,弄出来个定理:网络的电压增益已知,输入/出阻抗可以直接秒杀(因为除法运算,可以把公因子约去,所以快)



646245da28a0e0bf70.png





工程师花了好几年时间开发个产品上市,未必能一战成名,人家就弄出这么个小玩意,就出名了,到哪讲理去???

把你的名字+定理或定律,写在书上,不比把你的头像挂在某地方的成墙上,还风光啊。







使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 10:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 10:58 编辑

再例如插入电压比,低频电路中是这样介绍的:



400625da28e692acec.png




317895da28f344814f.png



可见,插入比是变态的传递函数--与常规相反---激励和响应之比。


上式给出一种求解响应的方法:给定网络的插入电压比和激励,可求响应。


例如:


894175da290bb2ca26.png




传输线理论里也是这样玩的,只不过取个对数ln,叫插入损耗了。



130285da291f2a277e.png



221975da292e0e2d3a.png





使用特权

评论回复
| 2019-10-13 14:03 | 显示全部楼层
我就知道x大行。应该把重心放在芯片設計,不要只是反向工程的抄板。

使用特权

评论回复
| 2019-10-13 16:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 csdnpurple 于 2019-10-13 17:45 编辑
king5555 发表于 2019-10-13 14:03
我就知道x大行。应该把重心放在芯片設計,不要只是反向工程的抄板。

  将器件的精确模型类比成传输线,就带着反向学习的影子,正向学习应该是使用精确模型推出传输线理论,因为传输线理论只是精确模型的特例的简化。
    低频在有长线的情况下也要使用传输线理论。
    你做的测试仪器不错,在哪里能买到?
    @xukun977

使用特权

评论回复
| 2019-10-13 17:25 | 显示全部楼层
csdnpurple 发表于 2019-10-13 16:51
将器件的精确模型类比成传输线,就带着反向学习的影子,正向学习应该是使用精确模型推出传输线理论, ...

您不晓得楼主的职业是IC设计。却花大把精力和时间,花在不相关的地方。老是想把欲仿制的芯片做反向工程给破解就好了,再挂上新型号,然後声祢可相容其它大厂的芯片。前阵子有人揭露他公司也是这么干的,可是反向工程时常沒作到100%,那么就会出现异常情况,也就是性能不如原厂。因此希望他多花时间在本业上,要有独自创新的精神。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 20:00 | 显示全部楼层
csdnpurple 发表于 2019-10-13 16:51
将器件的精确模型类比成传输线,就带着反向学习的影子,正向学习应该是使用精确模型推出传输线理论,因 ...



在网上搜了好长一段时间,都是这些:


998205da3104777f68.png



二手的老掉牙了,又大又笨重,显像管老化的不行了,还卖将近1k,杭州五强固然强,但是卖1W多:



413235da310a385ac7.png






这个价格不正常。


于是自己瞎整了一个:
45元的2.8寸显示+7元升压模块+10元DAC+18元的arduino+5元的14脚slot插座+10元电阻电容三极管稳压块+15元的嘉立创打板

跟理想中的预算100多元比较接近。



使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-10-13 20:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-10-13 20:10 编辑


由于我不懂软件,理想中的操作无法进行!

例如二极管正向曲线:

IMG_20191013_200448.jpg

如果能像手机一样,用两个手指滑动屏幕,来改变坐标,横坐标变成0到1V,便于全屏幕观察曲线。


使用特权

评论回复
扫描二维码,随时随地手机跟帖
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

我要发帖 投诉建议 创建版块 申请版主

快速回复

您需要登录后才可以回帖
登录 | 注册
高级模式

论坛热帖

关闭

热门推荐上一条 /5 下一条

在线客服 快速回复 返回顶部 返回列表