非线性电路--启动电路性能优劣的判断方法

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 楼主| xukun977 发表于 2020-8-10 20:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-10 20:51 编辑


现在论坛偏向于休闲娱乐,即便是用钱砸什么开源活动,制作者最多给出原理图、代码、套件等,其中重要的设计方法、关键要点,一般人家不会告诉你的。
所以现在的电子论坛,就是电工版的天涯社区。

学不到期望的知识,逛论坛的兴趣就不大,所以最后发个帖子,讲一下电路学习的难点--------非线性电路。

非线性电路是无处不在的,非常遗憾的是,大二模电课几乎是一点没学到。
以谢嘉奎的《电子线路--非线性部分》为例,名义上研究的是非线性电路,如振荡器,实际上仍旧是玩的线性分析技术。


以CMOS电路中最常见的基准为例,你可能把教材看了一万遍,却未必知道这个电路有几个工作点。
分析模电,首先要做静态分析,然后动态分析,第一步没做好,后面没法说了。








即便告诉你这个电路有3个(组)工作点,如何仿真出都未必能知道。随便用仿真器中的DC operating分析,一般只能分析出其中一个。








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 楼主| xukun977 发表于 2020-8-10 20:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-10 21:15 编辑

为何会有多个工作点??一般认为是由于电路中有正反馈(但也有人能举反例,没有反馈照样可以有多个工作点)。

所以,只要能消除正反馈,就能保证只有一个工作点。

所以,现在分析反馈环,很明显,下图这个是正反馈环:







反馈环找到之后,想办法让反馈环collapse,如下图所示,如果加个直流电压源,那么交流小信号它是短路的,所以反馈环就消失了:









既然消除了正反馈,那么如果在仿真器中对这个电路做直流扫描,让这个电压源在合适的电压范围内扫描,观察电流i
假设这个基准的电源电压是1.8V,那么就从-1.8V,扫描到1.8V,得到结果形状为:







有3个和v轴的交点,代表整个电路有3个工作点。其中工作点1表面电路根本没启动,处于零态,工作点3是期望的,工作点2是个意外,不希望它有,但却存在的。


于是就有了形形色色的启动电路。

其中香港科技大学在这方面非常强悍,研究能力首屈一指,他们给出的启动电路是最棒的:







把上图最左边 启动电路,拿过来用在上面的基准上,再次仿真,此时伏安曲线变成下图的红色线了;






可见,此时电路只有一个工作点了,而且红线左端是直往下走,说明稳定可靠。



当然了,国内大多数微电子设计硕士研究生都不懂这些东西,拿个仿真器spectre做个直流工作点分析,看输出电压是期望值就算了,至于电路健壮性如何,就听天由命了,最多做个蒙特卡洛仿真,提取寄生参数后仿真,就流片了。




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