模电学习心得集.docx

模电学习心得集
个人建议。认真分析几个典型电路，主要掌握晶体管的等效模型，以及在电路中怎么等效。其他的都很容易解决了。只要会等效了，模电就是完全是电路的内容。其实一点都不可怕，开始不要太关注乱七八糟的内容，抓住主要的，次要的回过头来很容易解决。
我现在大三，自动化的。个人建议就是，不要要求每字每句都会，大概的了解那些理论，就可以。在以后的学习中，你会慢慢地发现，理解原来的知识的。
二极管的特性、晶体管的基本放大电路、集成运放的虚断虚短，稳压电路，
电路中电阻电容等器件的作用....笔试通常都考这些~~
首先该明白这门课的研究对象，其实这门课可以说是电路理论的延伸。其中要运用到电路理论的分析方法，所不同的是，新增加了不少复杂的电气元器件。
说到元器件，首先接触到的便是
二、三极管。不论哪种版本的教材，一开始都会介绍pn结的特性，个人觉得可以不要太在乎里面的结构，但其特性方程是一定要记得的。然后，二极管比较简单，就是一个单一的pn结，在电路中的表现在不同情况下可以用不同的模型解决（理想模型、恒压降模型、小信号模型，前两者是用于直流分析的，而最后一个是用于交流分析的）。而对于三极管，就相对来说复杂些，在此本人不想说书上有的东西，只想强调一下学习中该注意的问题：
1、对于三极管，它总共有三种工作状态，当它被放在电路中时，我们所要做的第一件事就是判断它在所给参数下的工作状态。（在模电的习题中，除非那道题是专门地考你三极管的状态，否则都是工作在放大区，因为只有这样，管子才能发挥我们想它有的效用。但在数电中，我们却是靠管子的不同状态的切换来做控制开关用的）
2、既然管子基本在放大区，那么它的直流特性就有：be结的电压为0.7v（硅管，锗管是0.2v），发射极电流约等于集电集电流并等于基极电流的β倍。通过这几个已知的关系，我们可以把管子的静态工作点算出来——所谓静态工作点就是：ce间电压，三个极分别的电流。
3、为什么我们得先算出静态工作点呢。这就要弄清直流和交流之间的关系了：在模电里，我们研究的对象都是放大电路，而其中的放大量都是交流信号，并且是比较微弱的交流信号。大家知道，三极管要工作是要一定的偏置条件的，而交流信号又小又有负值，所以我们不能直接放大交流信号，在此我们用的方法就是：给管子一个直流偏置，让它在放大区工作，然后在直流上叠加一个交流信号（也就是让电压波动，不过不是像单一的正弦波一样围绕0波动，而是围绕你加的那个直流电压波动），然后由于三极管的性质，就能产生放大的交流信号了。
4、关于分析电路：从以上的叙述，我们可以看出分析电路应该分为两部分：直流分析和交流分析。不同的分析下，电路图是不一样的，这是因为元件在不同的量下，它的特性不同。（例如电容在直流下就相当于开路，而在交流下可以近似为短路）。而三极管，在交流下就有一个等效模型，也就是把be间等效为一个电阻，ce间等效为一个受控电流源，其电流值为be间电流的贝塔倍。这样分析就可以很好的进行下去了
5、备注。在模电中，我们分析的都是工程电路，而在工程中，对于精确度的要求不是很高，所以在分析时能够忽略的因子就该忽略，例如在加减法中，如果有项与项之间相差十倍以上，那么那个很小的项是可以忽略的。
（二）
接着就是场效应管了
对于场效应管，其种类多，性质较三极管也复杂，但其原理还是一样的，所以我想如果你的三极管会分析的话，应该不会成问题。比起三极管，场效应管要求你记住它的直流特性（是把电流id写成关于vgs的二次方程），然后交流时，要注意互导的概念，具体的，书上都有写。
接着是说三极管的高频、低频模型了
我们以开始说的交流分析都是在中频下的，在中频下，耦合电容可以看为短路，极间电容可以看为开路——而在低频下，耦合电容不能当作短路；高频下，极间电容不能当成开路。这就造成了交流信号的频率对于电路放大特性的影响（整个电路的等效模型都变了嘛^_^）
在此，我们把放大倍数写成频率的函数，这样我们可以得到一个曲线，在用20log|a|的关系画出来，就得到了波特图。对于波特图，我不想赘述，只想强调大家要注意一下低频截止频率、高频截止频率的概念，然后注意一下几级放大电路的相频和幅频曲线随频率变化的斜率。
接着就是说三极管的一大应用了——集成放大电路
集成放大电路对体积要求尽可能小，所以我们就无法再用大电容了，所以一切的电路都采用直接耦合的方式。但这样，各级工作会互相影响。而且，由于三极管的特性对温度很敏感，所以我们必须采取措施来抑制由于温度变化而产生的噪声。
几乎所有的方法都是镜像。利用产生对称电路来抑制温度或其它噪声的影响。具体的，我也不多说了。但这部分内容的基础还是三极管的分析，只是管子变多了，电路结构变巧妙了。
接着学完集成放大电路的结构后，内容就相对简单了，因为此时我们不再是用一根根的三极管来组成电路，而是用已经做好了的集成放大器来组成电路。对于集成放大器，想必大家在电路理论这门课上也学过，但要注意的是：在电路理论中，我们只强调它的“虚短”“虚断”的性质，而从来没有考虑到它的同相端和反相端的接法问题。而实际上，由于开环的输出相位直接和端口接法相关，因此在这里我们不得不考虑。然后就是反馈，信号处理电路和信号产生电路了。
（三）
接下来是负反馈，这部分的内容本人觉得是最难也最重要的。主要内容有：反馈类型的判断、反馈引入的方法、反馈对放大电路性能的影响、反馈的放大倍数计算和自激震荡（不做要求）。
首先，对于反馈类型的判断，用到的方法是瞬时极性法。这里就不赘述了，不过我想讲句就是：当考虑输出经过反馈回路对输入造成影响的时候，要把输入当成是零，然后再用叠加原理看反馈回路的作用进而判断反馈类型。然后，对于反馈网络和放大网络，都可以当成二端口网络来看，因此分析时就可以将其抽象化，不必考虑其结构，而对不同的反馈类型又有不同的网络连接结构。在计算深度反馈放大电路的放大时，放大倍数为反馈网络放大倍数的倒数，因此我们只要把反馈网络抽象出来再对其加以运算就够了。至于反馈网络对放大电路的影响，书上有详细的说明，我也不赘述了。其实也就是反馈输出影响了输入，自然就影响了放大电路的一些特性咯^_^
为什么我说反馈重要呢。因为后两章的内容都要用到集成运放，而对于运放，其开环性能很不好，我们通常引入反馈使其工作在闭环状态下。对于信号处理电路，我们通常引入负反馈，而对于信号产生电路，我们引入正反馈。
先说信号处理电路，我觉得也没什么好说的，其实本质都是负反馈的特例，只不过为了实现不同的功能，我们必须引入不同的负反馈罢了。而且引入的都是深度负反馈，因此分析整个电路性能的时候，主要还是抓住反馈电路的性质入手。
再说信号产生电路，与信号处理电路不同，它的电路中除了提供集成运放的工作电压外，并无输入，在这种情况下，为了得到我们想要的信号，就必须引入正反馈。此时，正反馈可以将偶然的噪声源放大然后输出。当然，我们并不想要噪声，我们只是利用噪声得到我们所需的信号，因此这里就要求我们的电路里有个选择信号的网络以滤去我们不想要的信号.总的说来，信号产生电路就分为三部分：放大电路，反馈网络，选频网络。当然，反馈网络和放大网络还得满足一定的参数条件，具体见书上。
（四）剩下还是补充一下直流电源的内容吧：
直流电源的构成分成三个部分。整流、滤波、稳压。这部分比较简单，书上有的东西我就不多说了，说些对大家有启发的东西（主要是用信号的观点来看待全过程）。首先，我们拥有的是一个频率单一的正弦交流信号，这个时候，我们先将其进行整流，书上说整流的作用是将交流信号转化为方向单一的直流信号，在此，我觉得更好的理解是利用二极管的单向导电性将频率单一的信号变成了频率丰富的信号（原信号的频谱完全集中在它的角频率上，而整流后的信号，在频率为0（即直流）、原角频率的两倍、及原角频率的偶数倍都有频谱分布，而且，在频率为零处的功率最大），而我们想要的，只是直流信号（即频率为零的信号）。此时，我们用一个理想低通滤波器便可将直流信号提取出来、把其他频率的交流信号滤去，但实际上理想低通是不存在的，我们只有用性能并不是很好的rc滤波器先将低频部分提取出来，此时，我们得到的信号已经与直流信号差不多，只是还有些少量的交流信号。接着，我们便利用稳压管的稳压特性进而将小的交流信号也滤去
1>>电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50hz的工频条件下，一个1uf的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220v的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70ma。虽然流过电容的电流有70ma，但在电容器上并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uf的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110v/8w的灯泡与一个1uf的电容串联在接到220v/50hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110v/8w的灯泡所需的电流为8w/110v=72ma，它与1uf电容所产生的限流特性相吻合。同理，我们也可以将5w/65v的灯泡与1uf电容串联接到220v/50hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5w/65v的灯泡的工作电流也约为70ma。因此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。
采用电容降压时应注意以下几点：
1根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。
2限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400v以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。
3电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。
4电容降压不适合动态负载条件。
5同样，电容降压不适合容性和感性负载。
6当需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。
2>>
1、当ttl电路驱动coms电路时，如果ttl电路输出的高电平低于coms电路的最低高电平（一般为3.5v），这时就需要在ttl的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。
2、oc门电路必须加上拉电阻，以提高输出的搞电平值。
3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
4、在coms芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。
5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。
6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。
上拉电阻阻值的选择原则包括：
1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大，电流小。
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小，电流大。
3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。
综合考虑以上三点，通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理。
模电学习的两个重点
凡是学电的，总是避不开模电。
上学时老师教的知识，毕业时统统还给老师。毕业后又要从事产品设计，《模电》拿起又放下了n次，躲不开啊。毕业多年后，回头望，聊聊模电的学习，但愿对学弟学妹有点帮助。
通观整本书，不外是，晶体管放大电路、场管放大电路、负反馈放大电路、集成运算放大器、波形及变换、功放电路、直流电源等。然而其中的重点，应该是场管和运放。何也。
按理说，场管不是教材的重点，但目前实际中应用最广，远远超过双极型晶体管（bjt）。场效应管，包括最常见的mosfet，在电源、照明、开关、充电等等领域随处可见。
运放在今天的应用，也是如火如荼。比较器、adc、dac、电源、仪表、等等离不开运放。
1、场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。有n沟道和p沟道两种器件。有结型场管和绝缘栅型场管igfet之分。igfet又称金属-氧化物-半导体管mosfet。mos场效应管有增强型emos和耗尽型dmos两大类，每一类有n沟道和p沟道两种导电类型。
学习时，可将mosfet和bjt比较，就很容易掌握，功率mosfet是一种高输入阻抗、电压控制型器件，bjt则是一种低阻抗、电流控制型器件。再比较二者的驱动电路，功率mosfet的驱动电路相对简单。bjt可能需要多达20%的额定集电极电流以保证饱和度，而mosfet需要的驱动电流则小得多，而且通常可以直接由cmos或者集电极开路ttl驱动电路驱动。其次，mosfet的开关速度比较迅速，mosfet是一种多数载流子器件，能够以较高的速度工作，因为没有电荷存储效应。其三，mosfet没有二次击穿失效机理，它在温度越高时往往耐力越强，而且发生热击穿的可能性越低。它们还可以在较宽的温度范围内提供较好的性能。此外，mosfet具有并行工作能力，具有正的电阻温度系数。温度较高的器件往往把电流导向其它mosfet，允许并行电路配置。而且，mosfet的漏极和源极之间形成的寄生二极管可以充当箝位二极管，在电感性负载开关中特别有用。
场管有两种工作模式，即开关模式或线性模式。所谓开关模式，就是器件充当一个简单的开关，在开与关两个状态之间切换。线性工作模式是指器件工作在某个特性曲线中的线性部分，但也未必如此。此处的“线性”是指mosfet保持连续性的工作状态，此时漏电流是所施加在栅极和源极之间电压的函数。它的线性工作模式与开关工作模式之间的区别是，在开关电路中，mosfet的漏电流是由外部元件确定的，而在线性电路设计中却并非如此。
2、运放所传递和处理的信号，包括直流信号、交流信号，以及交、直流叠加在一起的合成信号。而且该信号是按“比例（有符号+或-，如：同相比例或反相比例）”进行的。不一定全是“放大”，某些场合也可能是衰减（如：比例系数或传递函数k=vo/vi=-1/10）。
运放直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）、输入偏置电流、输入失调电流、输入失调电流温漂、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。
交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率sr、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。
个人认为，选择运放，可以只侧重考虑三个参数：输入偏置电流、供电电源和单位增益带宽
“模电”、“数电”学习心得
电子005班刘文庆
大二学的数电、模电是我们系的专业基础课，对我们后来学习专业课以及考研、工作用处极大，所以要认真的学习。模电侧重于器件内部物理过程的数学描述及放大器的应用，而数电则强调逻辑电路的设计及作用。数电好比一个有特定功能的黑箱，而模电则像是黑箱中的结构部件。个人感觉模电应在数电之前学习，但当时课程安排恰好相反。还好当时老师讲得挺详细，而且课后常翻翻相关的资料，所以学起来还算轻松，考试成绩也还令人满意，总结一下，学习有以下心得：
首先，上课一定要认真听讲，认真做笔记。大学上课的形式和高中很不一样，一两百人在一个大教师听一个老师讲课，而且老师上课的风格不一定符合自己，这个时候有的同学可能觉得听课很没意思，而且自己看书也能看懂，于是就不去认真听讲，而在课上开小差或是做其他事情。事实证明这种态度是极其错误的。一方面听讲可以知道内容的重点，这样下课自己看书的时候就比较有针对性，效率很高，知识点齐全，考试自然轻松；另一方面老师在课上会讲到课本上没有但又十分重要的知识和思路，而这些事自己看书根本不能得到的。这两门是逻辑性极强的课程，而且有些电路图相当复杂，离开老师的讲解，学习难度不言而喻。
不适应老师上课的风格是上课不认真听讲的又一借口。如果发现自己不太喜欢老师讲课的方法，千万不要有厌烦情绪。其实只要静下心来，同时保证上课时精力充沛，尝试着跟着老师的思路去思考，慢慢就会发现听讲的喜悦了。
其次，课后要认真做作业，常常翻书复习，这两门课的特点可能会让一些同学产生错觉：上课听得懂，课后习题看着会作就行了。其实不然，上课听懂只能说明老师讲的好，并不代表你学的好，更不能保证你会考的好，用的好。而无论是设计还是计算，有些题目还是很复杂的，因此要不停的动手练习，而且是自己练，有些知识点即使上课听了，也不一定就能立即弄懂，因此提倡经常反复系统的复习，看书。古人云“学而时习之，不亦悦乎”，个人觉得有必要借几本相关辅导书或习题集，这样对课后学习会有很大帮助。
以上谈的是学习这两门课的一些学习方法。其实仔细想想，这两门课还是有所区别的，各自的侧重点都有所不同。
数电。要会应用各种逻辑元件设计电路，而对原件内部电流大小等定量计算要求较少；还应当对离散数学，二进制算法有一定的理解，思路清晰，设计规范。设计过程中免不了通过计算机进行辅助设计，因此不提倡在思维混乱的状态下学习。
模电。偏重于pn结内部参量的计算，放大电路结构及相应特点、应用；而且也要求设计满足一定放大功能的电路。学习过程中一定要细心、大胆，有耐心及毅力；还有一点就是在公式推导中有不少地方用到近似的思想，这让一些习惯用等号或是全等号的同学感到不习惯，但是不用担心，多训练就会慢慢适应的。
“有志者事竟成”，和其他科目一样，只要认真用心去学习，就一定会有不少收获和惊喜的，祝大家都能将这两门课学好。
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