电子技术基础（模拟部分）学习报告分析-湖南阳光电子技术学校

电子技术基础（模拟部分）学习报告

模拟电子技术，是随着硅半导体的技术的发明和成熟运用发展起来的。近四十年来，微电子技术和其他领域高新技术的飞速发展，致使工业，农业，科技和国防等领域以及人们的社会生活发生了巨大的变革。学习和运用这些技术，成为新世纪人才的重要技能要求。

    我们首先学习了电子信号和系统。电子信号就是携带信息的电磁波，好比是人类的语言，而负责分析和处理这些信号的电子电路，就是听懂这些语言的人脑。他们处理出来的产品，可能是别的形式的信号，比如说是机械信号，也可以仍然是电子信号。在很多复杂的运用中，电子信号的处理和传送，是控制整个系统运行的关键。电子计算机，应该是电子信号迄今为止复杂的运用。超大规模的集成电路，实现了从核心的运算处理的芯片的原料和产品就是电子信号，就连外设的机械运动部分的控制，也由DSP芯片和伺服机构来实现。在各种智能化的家电里面，也有了集成的电子电路，可以收集，分析环境信息，作出智能化的判断，做出相应的动作（通过电子信号来实现）。可见，电子信号的重要性和实用性。

    电子信号其实不复杂，我们给它带了个帽子，不能改变它的本质：它是一些电磁信号的叠加。正弦波是一种常见的信号。它可以在导线中传递，也可以在空气中以电磁波的形式传递。我们总结了正弦波的几个特性，用抽象的数学符号来描述。用数学上的傅立叶级数的分析方法，我们可以把任意的电磁信号，用正弦波的叠加来描述。在用很多不同频率的正弦波叠加的过程中，我们分离出来的直流分量，一系列离散频率上的幅值，组成了信号的频谱。我们处理频谱图时，为方便分析把认为有用的部分截取下来，称为信号的带宽。

    信号的处理分为两种，数字和模拟，他们由不同的电路来处理。我们首先学习的就是模拟电路。模拟信号的处理，从放大开始。放大电路放大处理信号的能力，我们同样用一些抽象的数字来描述。具体的有放大倍数，输入电阻，输出电阻，工作的状况有输入电压电流，输出电压电流。还有在处理不同频率信号时的频率响应和带宽特性。放大电路的工作能力是不同的，信号的处理过程中，可能出现各种失真和偏差。其中又有幅度失真，相位失真，总称频率失真，又称为线性失真，说明这是由于线性元件产生的。模拟电路多线性元件的分析，又可以称为线性电路。非线性失真则是由非线性特性的放大元件产生的。它们是放大电路的核心，但是却不能耍大牌，犯这种错误，我们希望它能够配合它的线性元件队友，工作在线性区，不要发挥失常产生非线性失真。

    非线性元件的特性是很奇怪的。它们的出现源于一种神奇的物质，那就是半导体。教材上吹嘘半导体如何体积小，重量轻，使用寿命长，输入功率小河功率转换效率高等等优点，但是却没有说明为什么。其实那些编教材的学者教授，很不客气地说，都呆掉了，根本没有跟上时代的节奏，他们不知道，半导体有这些优点，是与他们推崇的知识经济一个道理。为什么呢？线性元件是靠什么吃饭的？靠他们本身的特性，靠电阻率，体积，截面积，或者什么容积啊，那都是一些先天弄好的东西，总而言之，它们是靠自身的资本吃饭的，就像是一个人，出卖体力劳动一样，就像一个经济，仅仅靠资本发展一样。它们的载流子是大量的自由电子，自由电子在这种线性元件里面的运动是完全自由的，没有纪律和约束（可以看出来纪律的重要性）。半导体元件的载流子的运动，是有思想，有纪律，有组织，有原则的运动，它们的经济是知识经济。半导体里面的载流子是自由电子和孔穴——一个重要的进化，它们是一个矛盾的对立面，在彼此斗争的过程中，容易受到外来力量的影响（团结和内讧是要杜绝的），所以我们可以通过假如不同性质的杂质，使他们分化为P和N型的两种不同的导体，它们的国体是不同的，两种载流子分别执政，导电能力也提高了不少。

    当我们让这两个不同性质的半导体互相接触的时候，就像所有信仰不同的教徒一样，它们就会产生影响。在这个复杂的过程中，有一个事实可以简单的解释PN结的单向导电性能，那就是人往高处走，载流子往低处流。载流子总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，所以正电荷的空穴总是从P扩散到N，而负电荷的电子总是从N扩散到P，这样的流动导致的结果就是单向导电。PN结的势磊也可以用接触面上的固定离子杂质来解释。

    总之，PN结的特性和PN结组合的特性，导致了半导体的富有创造力的导电能力。我们得以利用这些有趣的特性来大造一些有原则的元件，他们不畏电势，勇敢的维持着自己独特的导电特性。Jfet，Mos管，后来的三级管，无不拥有半导体家族的优良传统。从他们的PN结的神奇特性为概念基础，我们可以方便的理解为什么二极管是单向导电的，为什么有一个导通电压，为什么三级管得CE通过的电流受Ib影响，原来通过CE的电流都是走私货，没有Ib的顺风车，它们从海关那里过不来。

    就是这个导电脾气古怪的PN结，改变了人类社会的面貌。可以见的，矛盾不仅是社会前进的动力，也是科技前进的动力。没有自由电子和空穴的对立，就没有PN结的对立，也就没有半导体，就没有大规模集成电路，没有计算机，没有这片打印出来的文章出生的温床。

    人才要再好的岗位上才能做出大的贡献，所以，一个篱笆三个桩，半导体也有几个好汉的帮忙，电阻和电容虽然没什么头脑和立场，只要有电势就干活，但是能力是不用怀疑的。他们协助维持了放大电路的稳定的工作状态，对于迎接信号的到来做好了充分的准备。俗话说，不打没有准备的仗，信号的不同，准备也要不同，免得到时候信号变化太大，自己力不从心。于是，作为放大电路的绝对主力，三级管不得不用出浑身解数，在共射，共基，共集三种工作状态中努力工作。电路也可以实现信号的不同的放大作用。

    用建立模型的观点，我们有好几种模型来描述三级管放大电路。分析直流工作点的时候，和交流小信号要用不同的模型。不过三级管的原则是一致的，那就是CE的电流大小总是跟着Ib的指挥。如果不听指挥了，那么电路就失真了，或者三级管殉职了。研究信号的时候，当然，要包括信号的各种特性，频谱，放大倍数，失真等等。

    他的作用可以用在信号放大电路和功率放大电路上。我们详细了解了乙类互补对称电路的计算。

    三级管的力量是有限的，但是它可以组合起来，做成强大的集成运放，实践再次证明了团结就是力量。精密的有源元件，也可以用BJT来组成。镜像电流源和微电流源就是铁证。性能优良的差分式放大器是运放的核心原理。差模信号和共模信号的不同待遇再次证明了BJT等半导体元件是有知识的。

    团队协作必然意味着分工，输入级（含差分放大），偏置电路（含电流源），中间级（复合管共射级放大），输出级（甲乙类功率放大电路），组成了一个典型输入电阻1M欧姆，输出电阻100欧姆，电压增益十万的集成运放。当然，详细的参数还有更多，关系到运放的性能的优良。我们试验常用的运放是741。当然，有更多的不同性能的运放会在专业的不同环境的应用中遇到。

    稳定压倒一切。规律是普遍适用的。大到一个国家是这样，小到一个放大电路也要如此。面对恶劣的工作状况，运放电路必须不停的与自己的缺陷和环境的干扰作斗争。知己知彼，百战不殆，孙子兵法这样告诉我们。所以我们用反馈来了解环境的状况。反馈有很多种，我们需要对状况做出不同的反应，从效果看，可以分为正反馈和负反馈。正反馈用在了信号产生电路中。负反馈多是用来稳定的。有四种反馈方式供我们选择：电压并联合串联，用来稳定输出电压，电流并联和串联，用来稳定输出电流。在深度的反馈中，反馈系数决定了放大电路的放大倍数。这是利用线性元件的稳定来稳定放大倍数的好方法。除此之外，负反馈还可以扩展频带，抑制噪声，影响输出和输入电阻。可见，稳定的好处是多种多样的。运放的计算中，常常使用理想化的虚断路和虚短路概念来简化。

    在了解反馈网络的计算以后，我们就算比较全面地了解了怎样实现特定参数和性能的放大电路。算是为以后的电子设计打下了基础。接下来的，就是对模拟信号的处理。运用运放，我们可以实现加法，减法等四则运算，还有积分微分等运算。还有过零比较器等特殊功能的运算，这将为以后的数字电路打下基础。

    后，我们还接触了信号产生电路。

    至此，信号的产生，放大，处理，我们都系统的学习了组成原理，分析和计算。从应用的角度来说，我们算是打下了坚实而全面的基础。当然，前提就是我们的确掌握了这些为数不少的知识。坦诚地说，有不小的难度，尤其对于平时不是很认真的我自己而言。考试是一个促使我学习的手段，不过我不会仅仅为此而努力复习。当然，即使结果不是决定性的，我仍然热切希望它能够让人乐于接受。所以，还希望老师能多多包涵。这也将成为我学习的动力之一。

    后，模拟电路的动力，能源所在，关于直流稳压电源结构和组成的内容，我们在后学习到了。这和我们的学习状况一样，总是在后时刻才能找到动力。不过，其内容的循序渐进才是主要原因。78XX和79XX系列集成稳压块的原理和运用成为了我们的结束内容，它是由启动电路，基准稳压电路，取样比较放大和调整电路和保护电路组成的。这些作用各异的电路包含了信号的处理的全过程。但是我不得不说，它们的原理都基于以前的知识，而我们学习的动力暂时还是来自以后的考试，这一点显然是不同的，我们还有很大的改进空间。

    艰苦的复习中，对于模电的学习体会如上。对于接下来的数字电路的学习，表达谨慎乐观的态度。

    当然，对于这两门课程的应用前景和重要程度，学生无知，大可以放心的表达一下盲目乐观的态度。

    在此，非常真诚地感谢我的老师杨先生的高明的指导。我在您的为数不多的课程中获益匪浅，这将成为我学习生活的美妙回忆之一。

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本文刊于：2010-12-30 11:08:26

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