【分析】与【设计】的差别

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 楼主| xukun977 发表于 2013-4-13 19:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 xukun977 于 2013-6-16 12:57 编辑


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maychang 发表于 2013-4-13 20:11 | 显示全部楼层
【伸缩**,】

这是什么?

评论

“自如”?  发表于 2013-4-13 20:14
Lgz2006 发表于 2013-4-13 20:17 | 显示全部楼层
题目虽大,理倒不差
maychang 发表于 2013-4-13 20:42 | 显示全部楼层
“伸缩自如”?
不大像。

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要是“像”的话,就看不到了。^_^  发表于 2013-4-13 21:03
PowerAnts 发表于 2013-4-13 21:49 | 显示全部楼层
先分析,后设计, 归一化算法就比较适合搞工程计算.
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-15 00:39 | 显示全部楼层

不谈模拟滤波器,这个在80年代就研究熟了,有很多cookbook,给定参数,照着图表按图索骥,几分钟就能轻松搞定,没什么意思。
normalizaiton或denormalization也不是主题

主要想谈模拟电路【设计】太少了。最常见两种模拟电路设计方法或途径为:
1,各种文献、学术论文,尤其是教科书,都是拿些简单的电路,如共射等三种结构,差分电路,电流镜及偏置,四种负反馈,等等,进行及其详细的分析解剖,分析完就结束了,最多给个仿真结果图,就稀里糊涂结束了。
2,工程上的设计,一般都是把成熟的设计拿过来修改参数就用,而设计结果很少会发表出来,相关论著更是少有。

综上,电路分析是铺天盖地,而电路综合是凤毛麟角,导致人们对新发明感到很【神奇】,对widlar等多产人物非常崇拜,尊称为祖师爷。

而从《模拟世界》等著作的序言中可以看出:模拟电路设计确实有【秘密】可言,掌握了这些秘密,就可以创新电路架构--这个能力是衡量一个人模电水平的重要标志,也就是说,创新能力是完全可以训练出来的东西,并非“天才”的专利。
但是人家不愿意把这些东西透漏出来,毕竟知识就是财富。就像当年的显像管技术,给多少钱柜子都不卖,后来CRT快过时了,卖了xxx亿,然后没几年就淘汰了。也就说:非要等这种技术要淘汰过时了,人家才会著书立说。

评论

就自然是那么个别人看不懂的负责电路。就像梨子要想知道神马味道,应该自己常常才是比较好的,此后,你就有资本在别人面前大谈特谈李子的问题  发表于 2013-4-16 15:41
那有神马秘密可言,只有懂与不懂之分。人家把这些东西透露出来,你就能看懂吗?本大师看够呛。你的在实际中发现问题解决问题  发表于 2013-4-16 15:39
GavinZ 发表于 2013-4-15 09:19 | 显示全部楼层
支持。赞同。
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-15 23:17 | 显示全部楼层

在【分析】方面,一般模电书至少拿出两章来,从半导体物理特性方面着手介绍二极管、三极管的基本特性及定量计算公式。
而【设计】方面,定量计算并不重要,因为手工计算根本不可能太精确,原因如下:
以三极管的GP模型为例,多达45个参数尚且不能准确仿真饱和和结击穿特性,更何况手工分析只用屈指可数的几个参数?

所以站在设计的角度看,最最重要的是理解**几个常见量及相关量之间的关系,究竟是变大还是变小(或变多还是变少),而具体量是多少并不重要。

以BJT为例,对于输出特性曲线这个重要的直流值,理解其三个区:饱和、有源和击穿。
一般SPICE中不包含击穿区,所以如果器件工作点进入该区域,则应加一齐纳二极管模拟。
用来定义集电极电阻的鳄梨电压VA,会在很大范围内变化,几乎每条输出特性曲线都对应不同的VA,根本不像教科书所说的那样,是个定值。
电流增益beta,不但随温度,还随IC变化,从小变大,当到达GP模型中的IKF后,急剧下降。2N2222A的IKF约为30mA.
所以增益beta是最不可靠的一个参数。
反向电流IS严重依赖于温度(大约是4次方)。
热电压VT在300K,根据工艺不同在22mV到30mV之间。
VBE的负温度系数具有一定的非线性,是带隙基准的主要误差源。而且VBE还是机械应力的函数。

MOS管阈值电压VT更是复杂,短沟道体效应导致它与L、VSB和VDS相关,窄沟道体效应使它与W和VSB等相关。而迁移率更是与一堆变量相关。

综上,BJT和MOS管中,没几个参数是靠得住的,手算注定误差会很大,时常大的离谱,所以,弄清参数的变化趋势而非具体大小,才是关键。试图使手算和仿真结果之间误差在20%以内,难,除非用图表法之类的相关技术。

评论

需关系晶体管的精确模型问题。而图解法,仅仅是低频小信号特性,而且只有两变量,如果有3个晶体管,则图解法就很难凑效了。  发表于 2013-4-16 15:26
恒定。否则都是高阶的超越方程,要解也是计算机解,没有解析解的。总的来说,电子电路,一般都可以平衡,例如负反馈作用下的稳定,使得人们无  发表于 2013-4-16 15:24
手酸就是抓住要矛盾的过程,精确计算,需要精确的模型,由模型自然就可以计算机算,与实际情况应该很接近的,否则就要改进模型。抓住要就把beta  发表于 2013-4-16 15:23
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-15 23:37 | 显示全部楼层

在明白变化趋势的基础上,可以用软件辅助完成设计,如下面是用mathcad设计带隙和OP的:




这种方法是结合精确的器件模型和数学软件强大的数**算功能,完成优化设计的。
由于不同的厂家使用不同的拟合方法,参数也可能不同,所以这种方法用于分立件设计尚可,如开关电源,若用于芯片仍不能准确预测性能参数。

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wyizao 发表于 2013-4-16 10:39 | 显示全部楼层
"总观模电书名,多用《模拟电路分析设计》,而实际内容中99%的部分都是分析,设计部分所占比例几乎为零。
真正讲设计的书很少。"
教授,毕竟是教授,这一次说的总算上点谱了。

现在模电书,就是要改分析一统的天下,加强设计和综合。
wyizao 发表于 2013-4-16 10:42 | 显示全部楼层
只不过,如果所说模电书主要限于本科层次的话,7楼所述又有点儿阳春白雪的味道——吊高了
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-16 14:02 | 显示全部楼层

以上8至9楼内容,对正在学模电的--尤其将来会进入IC行业的有所帮助,少走弯路。
花大把时间计算课后习题,而实践中会发现手算误差往往在100%以上,立马懵了,对模电兴趣消失,接着转行。。。
所以少花点时间在那个上,能应付考试即可。

对于数字电路来说,会写VHDL即可,剩下的综合、布局、测试产生等工作,由软件自动完成(其中会有诸如人工施加逻辑约束等少量工作),所以,学数学的完全可以搞数字电路,侧重于逻辑性,只要把道理给理顺了就行了。

而模拟电路根本不能达到数字电路那样的百万门规模,一般功能模块不会超过100个管子。侧重于感性,规模大了不易理解把握。

一般我们都会误以为:创新设计都是“天才”等高智商的干的事,想创新,必须数学、信号、自动、模电等都学的很牛叉,而且必须要牛叉到一定程度,才有可能。
这么想,无非是说一个人要十八般武器样样精通,才能闯江湖。
俺看程咬金就会三斧头也照样混的有模有样的,年老时还拿鞭撵着皇帝揍,这可不是一般人能做到的。
创新,有规律可循,普通人经过训练就可实现。只不过应试教育(没完没了的做题)把我们脑子熏死了,想转变有点难。

模电设计无非有三大块:架构、参数和优化。其中架构设计难度最大,无固定规律;参数设计一般人对照着公式便可完成;有专业优化设计软件作为工具,优化这一步难度也不大(只是软件版权费个人无力承受)。纯手工优化只能解决些及其简单的问题,借助于matlab等数学软件范围大些,从OTA等基本模块的数学优化过程看,也并不简单。
看过英特尔电路会发现,她们的电路灵活多变,几乎所有的模块的架构都有创新,搜遍数据库和专利也找不到类似结构。
而我们中文核心期刊,离多远都能看见所用的电路架构是课本上的,只是简单地优化了下参数而已。

最后以一个超简单的实例,说明神圣的创新--或者说工程师的核心--解决问题能力培养,学校教了多少?
(常见的蒙羞布之一:“师傅领进门,修行在个人”,据此导师可以心安理得不闻不问学生了;蒙羞布之二:“万丈高楼平地起”,据此,老师可以天天教我们1+1=2,于是硕士博士也只能学点照本宣科的皮毛)

问题描述:
ClassAB电路中,需要有个监测上面管子和下面管子中电流大小的功能,并能选择二者中较小的一个作为输出。
用两个电流镜即可完成此功能,如下图,Iout=min(I1,I2).



要解决的问题:基本功能虽能实现,但发现精度很差,尤其是IOUT取I1时。如何解决?
解决此问题,只需学过模拟电路基础足矣,但笔试过关的没几个,应试教育成果于此可见一斑。

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你这个电路,根本不是神马取最小电流电路。这就是个电流源,左右两边的二极管方式的MOS作为电压源,一般来说两国电流元串联总能提高输出电阻。  发表于 2013-4-16 15:16
windh1 发表于 2013-4-16 14:55 | 显示全部楼层
徐达虽然你说了不少,但你的这些言论,只能证明你不过还是个学生,而且,貌似你永远只可能是个学生,而不可能有运用自己的知识,进行创新的能力。
要知道,学习任何课程,都是个工具而已,学会使用万用表,自己就可以灵活地去测量电路,这就是,师傅领进门,修行靠个人的具体体系,任何一个正常人,是正常人,而不是看着3米高的书本往而自卑的人,都可以在自己该做的上,做出自己的成绩成就。凡不能身体力行的用学到的知识,进行相关工作或创新的,都不过是没有毕业的学生。
模拟电路,相对于数字电路,没有神马规律,最基本的东西,就是教科说的,虽然作证京城经不懂而犯错误,但模拟电路也不过就那么些个,有规律可以说的,分析。因为这些电路,使前日设计的,后人,只有分析的分,而没有穿新的分,相对于你这样的学生来说,但对于真正工作,投入到工作中的人,做出令学生无法理解的电路,都是水到渠成的,因为公道自然成,而你作为学生,只把看懂3米高的树,作为目的,而不知道,学习哲学,知识为劣进行创新,将前人的工作继续下去,虽然总队的来说,大家是为了钱而工作的,但上述原理依然适用。
为神马书里只由分析,而少了设计,可以这样说,如果教科书的坐镇,会进行模拟设计,那么他就不会在教科书里翻那么多的错误。
是否领巾们,修行高个人,是哲理,对于模拟电路,尤为适用,正因为除了书里的那么点方法,三生万物,你还可以进行穿新,模拟电路应该有无数可实现的方式,但这需要你脱离书本怪症而能独立思考核穿新。
紧急学会书本3米多高的,不算本事,会穿新才是。
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-16 15:32 | 显示全部楼层

以上所述,对W大师统统不适用,当代的牛顿、爱因斯坦例外。


图中中间的是输出,另两个事输入。

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这个软件是设计IC,做模型仿真用的么?  发表于 2013-5-4 00:52
又耍花招不是,电流源还弄个脉冲的,如果都左右两个一个导通,自然切合过程中出现剑锋电压,而只有两个同事都导通,才是正常工作。  发表于 2013-4-16 15:57
shalixi 发表于 2013-4-16 15:40 | 显示全部楼层
分析由具体到一般,设计由一般到具体.
122013137 发表于 2013-4-16 17:17 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2013-4-16 15:32
以上所述,对W大师统统不适用,当代的牛顿、爱因斯坦例外。

I1 I2该给直流才好说明问题吧~
取最小电流电路
难道NM5的VDS 需要用OP做相应钳位?
tuzihog 发表于 2013-5-3 23:13 | 显示全部楼层
再顶LZ一贴
guoxiao69 发表于 2013-5-19 10:14 来自手机 | 显示全部楼层
受教了。
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