从电流镜的分析看学习方法！

登录 · 发表于 2020-5-9 09:07

网络上有句名言，据说是萧伯纳说的，说人生的悲剧有两种，一种是万念俱灰，一种是踌躇满志。

我们这里说后面一种悲剧：踌躇满志的悲剧。

学习模拟电路，绝大多数教科书上把重点都放在了推导传递函数上
以放大器为例，求输入阻抗、输出阻抗和增益，几乎是必考重点。
以电流镜为例，求电流传递比，输出阻抗，几乎是不二分析重点。

于是学习模电久了，就会误以为学习模电=推导传递函数！

更要命的是：一旦学习者发现自己传递函数推导能力很强，立马产生错觉----老夫的模电功力已经炉火纯青！要君临天下了。
而且会在相当长的一段时间内，沉迷于这种美好的错觉。
这就是踌躇满志的悲剧。

登录 · 发表于 2020-5-9 09:18

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-9 09:30 编辑

以楼上的威尔逊电流镜为例
①学过模电的都能熟练推导电流传递函数，但是非常遗憾，电路的精华----乔治设计这个电路的思路是什么？或者说这个电路的工作原理，不是每个人都能理解。

如上图所示，如果假设所有管子β是一样大，无论基极分流Δ为多大，电流镜传输比都是1.当然了，这个地方直观分析，如果用复杂的模型准确分析，误差是反比于β的平方的。
这个电路的本质是电流反馈，不要误以为对Q3使用达林顿管来减小ΔI，电流镜传输比可以更准确。相反，这里期望ΔI是有限值才能电流反馈。

②其次，很多人误以为教科书上都有这个电路，于是实际设计电路时，就可以直接用了。

仿真一下就知道了，这个电路的交流频率响应有个巨大的尖峰，不做频率补偿，一般是不能直接使用的，上电就振荡。

登录 · 发表于 2020-5-9 09:49

还有些高级工程师，推导函数有瘾：先是节点法列了一堆方程，手工计算是扛不住的，太繁琐，于是动用高级数学工具--matlab上阵。。。

累的是满头大汗，气喘吁吁，我在旁边看着也累，但是人家认为付出的多，收获的就多，所以很有成就感。

岂不知，如果你忙活了半天，最终目标仅仅是matlab计算出来的结果，那么，为何不用电路仿真工具，3秒出结果？？？

甚至还动用matlab搞什么设计，岂不知电路仿真工具里，有专业的优化工具，只需给定各个变量的取值范围，自动能让某个性能（如增益、相位裕度等）最大化，或实现某个值，只需几秒钟

何必用matlab累的满头大汗？

踌躇满志的做无用功。。。

登录 · 发表于 2020-5-9 10:08

你这个软件，我也在用

搞不定呀

登录 · 发表于 2020-5-9 10:15

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-9 10:30 编辑

叶春勇发表于 2020-5-9 10:08
你这个软件，我也在用

搞不定呀

低级的软件不行，咱能不能换个高级点的？？

每个软件都有优点，也有缺点，例如这个功率仿真软件，瞬态分析是出了奇的快，但干其它事如小信号分析就不行了。

SIMPLIS软件界面更漂亮一点：

简单的电路参数设计，MATHCAD也比matlab好用多的多：

所以，电脑里装10来个软件，挑着用。

登录 · 发表于 2020-5-9 10:55

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-9 10:57 编辑

用电流镜作有源负载，搞分立件设计的工程师，看着会感觉特别奇怪，别扭。

因为分立件设计中，给三极管加偏置，是在B极做**，看集电极电流IC稳定不稳定的。
也就说，基极是因，IC是果，两者之间符合因果关系。

而使用有源负载作偏置电流源后，集电极电流IC是因，VBE是果了。
如此“颠倒”，分立件设计工程师感觉接受不了了，因为使用上面电路几十年，习惯了。

这就是**生蛋、蛋生**的迷惑定律了。

发表于 2020-5-9 11:05

“仿真不等于真”，无论是原理，或者逻辑推理都绝对正确！但是仿真与四则运算一样是计算工具，在软件设计模式内，它的计算是对的，这也是它的局限性。当手工计算没有办法时，往往就说“去仿真一下”，如果仿真的设计者也没办法，就玩完。

登录 · 发表于 2020-5-9 11:08

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-9 11:17 编辑

软件用的固然爽，点两下鼠标就行了，不需要动脑子，但这样会成为spice mokey
所以最初要把软件当成验证的工具，手算能力要先练成。
等手算熟练了，再用软件取代大部分计算。

例如，手算的过程：

第一步，观察电路图，写各个节点处的导纳之和：

第二步，观察电路图，写梅森增益公式：

第三步，整理上面分式：

如果是常规取值方法，结果更简单：

登录 · 发表于 2020-5-9 11:19

xukun977 发表于 2020-5-9 10:55
用电流镜作有源负载，搞分立件设计的工程师，看着会感觉特别奇怪，别扭。

有没有二极管的计算结果一样。
。

登录 · 发表于 2020-5-9 14:47

本帖最后由 captzs 于 2020-5-9 17:27 编辑

captzs 发表于 2020-5-9 11:19
有没有二极管的计算结果一样。
。

三极管的CB短接，两端的压降等效一个PN结，当然关键参数要一致。如果CB结开路，c结的温度当量电压导致的电压DV将叠加到Vbe；短接则DV被短路，没有Vt影响，就等效PN结。理想的恒流源内阻无限大，CB极之间串入二极管的等效电阻与无限大比较如同短接，所以Vbe电压一样。

发表于 2020-5-9 19:59

captzs 发表于 2020-5-9 14:47
三极管的CB短接，两端的压降等效一个PN结，当然关键参数要一致。如果CB结开路，c结的温度当量电压导致的电 ...

将CB极短接视为PN结就好计算，从PN结伏安特性表达式可以得到导通电压的计算式，Vbe=Vt*Ln(lin/Is)，如果三极管和二极管的Is参数一样，其导通压降就一样。例如，上述电路，Is=1e-16A，则Vbe=Vt*Ln[(3.2e-2)/(1e-16)]=Vt*Ln(3.2e+14)=25.86*33.4=863.7mV。

发表于 2020-5-10 19:47

captzs 发表于 2020-5-9 19:59
将CB极短接视为PN结就好计算，从PN结伏安特性表达式可以得到导通电压的计算式，Vbe=Vt*Ln(lin/Is)， ...

将电流镜的输入管视为PN结，就避免没完没了的饱和与不饱和的争论，输出与输入电流的定量分析就很简单。对此为止。

从电流镜的分析看学习方法！

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