剖析《模拟电路》

2万 · 2018-8-8 12:57

“剖析《电路分析》”相关内容已经过半，详见

https://bbs.21ic.com/icview-2522826-1-1.html

现在该进入到“剖析《模拟电路》”了。

2万 · 2018-8-8 13:01

曾经说过，《电路分析》是一门类似“数学”的工具学科，其中可见大量的数学演绎和推理，其结论也非常类似数学中的东西——定理。

而这里将梳理的《模拟电路》则与《电路分析》不同，其是一门注重功能和性能实现以及其实现成本的工程技术学科。《电路分析》将作为《模拟电路》中所用到的工具之一与之关联，此外《模拟电路》还需要器件原理特性作为其另一个基础。

《模拟电路》考虑的是实际的工程技术，所涉及的所有元器件和相关电路以及其使用环境都必须以现实物理世界为基础，所以《模拟电路》中的器件参数相比于《电路分析》来说要更全面且贴合实际，而所考虑的因素也更多（譬如非线性和漂移以及噪声和串扰）。

《模拟电路》所注重的性能实现包括稳定性、可靠性以及鲁棒性，为了相关功能和性能的实现还需有其容差性。这一切，为真正工程意义上可用的功能实现提供了必要的保障，而作为“经济”的一环，功能的实现还必须考虑其性价比。

就“经济”角度而言，《模拟电路》其实就是“功能”和“成本”的权衡。“功能”涉及到卖出市场，而“成本”则涉及到买入市场（人力就是从买入市场而得）。

2万 · 2018-8-8 13:02

功能和性能及其实现成本构成了《模拟电路》的“经济”要素，器件原理和电路原理则是《模拟电路》的两大基础。电路原理可以直接利用《电路分析》作为其工具，而器件原理源于《器件物理》。如果没有相关物理学背景，“器件原理”可以建立在相关的“模型”之上，这是一种常规的路径。在此，所有“器件”都将以其“模型”给出。这里需要说明的是，“模型”是以够用为基础，这也是个“经济”原则。

2万 · 2018-8-8 13:03

下面，正式进入到《模拟电路》的知识主干体系梳理。先论述

一）器件与偏置

为此，首先给个稳压管电路的例子。

2万 · 2018-8-8 13:04

电路功能就是要得到一个满足一定条件的“电压源”。先看看一个理想的电压源——理想电池。

2万 · 2018-8-8 13:05

电压源

2万 · 2018-8-8 13:06

假设，有一个理想的稳压管。注意，虽然其特性理想，但考虑了其功率上限（那条红色的等功率线）。

2万 · 2018-8-8 13:07

理想稳压管

2万 · 2018-8-8 13:08

显然，稳压管只给出了电压源特性的一半。下面，加一个电流（源）偏置。

2万 · 2018-8-8 13:09

电流偏置

2万 · 2018-8-8 13:10

虽然在此电流源是一个理想的偏置源，但实际上采用的是一般电源。下面给出了一般电源偏置的图。

2万 · 2018-8-8 13:11

一般偏置

2万 · 2018-8-8 13:12

前面说的是“理想稳压管”，下面看看较为实际的稳压管情形。

2万 · 2018-8-8 13:13

实际稳压管

2万 · 2018-8-8 13:14

这里，实际上涉及到了稳压管的等效模型，见下图

2万 · 2018-8-8 13:14

等效模型

2万 · 2018-8-8 13:15

上图的等效模型是含偏置的，若不考虑偏置则其在第一象限。

2万 · 2018-8-8 13:16

这里，给出了一个稳压在Uz附近，可提供最大输出电流为I-Izk的一个稳压管电路。其中I可参考Izm且留有适量冗余。

2万 · 2018-8-8 13:18

从上面的稳压管电路例子可见，《模拟电路》中为了得到期望的器件模型需要对相关器件加上适当的偏置。加入偏置后，器件（含偏置）等效为一个电源，而偏置电路本身就含电源。这种需要电源偏置才能得到相关特性（譬如电压源）的器件通常可被称为有源器件，其含义是：1）需要电源偏置，2）通常等效模型中含电源。

由此可见，稳压管在这个意义上可被称为有源器件。