模擬電路淺談

模擬電路的“模擬”一詞來自英文anologue。在必應詞典上,Anonlog的詞義是“形容詞:模擬的;指針式的;名詞:相似物;類似事情”。詞義較爲形象準確的描述了模擬的含義。模擬電路中,電信號的電壓,電流值的變化模擬着現實世界的溫度,壓力,場強等物理量的值的變化。模擬一詞表達了這些值是相似而不同的含義。數學上,模擬信號對應着以連續的時間爲自變量,函數值域連續的電壓或者電流的連續函數。

模擬電路課程在大學裏落了一個很難的名聲,令很多人望而生畏。深入理解模擬電路需要綜合應用高等數學、複變函數、積分變換、電路理論、信號與系統這些基礎知識,而模擬電路課程者常常開設在大二或者大三,學生這時候往往沒有全面學懂這些必要的基礎知識,深入理解自然是一件很困難的事情。最後,很多人是臨時突擊背老師勾的考點,一知半解地過了關。這種過關的結果是,學生雖然考試過關,但是並沒有形成系統的模擬電路概念,常用的基本知識未能突出瞭解,導致處理簡單基本的模擬連接問題都出現困難。

模擬電路環節是必須的,因爲現實的宏觀物理過程的時間和值都是連續的。一個電子系統,與物理世界直接接觸的那一部分總是獲得關心的物理量對應的模擬信號作爲系統輸入,用合適的模擬電壓或者電流推動電機運轉,喇叭發聲作爲系統的輸出雖然我們生活在一個數字技術大行其道的時代,然而數字化的目標之一是儘早開始數字處理環節與現實世界直接聯繫的模擬前端總是存在的。由於數字電路最底層仍然是模擬電路實現的,所以數字環節之間連接時,我們常常需要處理連續的電壓、電流值等模擬問題。所以,在這個數字化佔據眼球的時代,電子工程師仍然必須多多少少地知曉和處理模擬電路問題

在電子設備的硬件工作中,模擬電路課本中20%的基本知識足以對付80%的模擬電路問題。這些基本知識包括,有源無源二端口網絡的輸入輸出特性、二極管、三極管的器件特性和基本應用電路。另外20%的問題,則需要在特定的方面(如鎖相環、調製等)的深入理解。對於需要快速建立的應用,如創意原型、興趣製作等,必須將關心的模擬電路問題限制在基本範圍之內,能夠將已有的模塊正確連接起來即可。深入的學習和處理較複雜的模擬問題,需要有計劃地在可用的時間、人力、資金範圍之內進行。

 

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