搞定模擬電路居然那么簡(jiǎn)單??？

眾所周知，模擬電路難學(xué)，以最普遍的晶體管來說，我們分析它的時(shí)候必須首先分析直流偏置，其次在分析交流輸出電壓?？梢哉f，確定工作點(diǎn)就是一項(xiàng)相當(dāng)麻煩的工作（實(shí)際中來說），晶體管的參數(shù)多、參數(shù)的離散性也較大。

值得我們注意的是，模擬電路構(gòu)建了電子行業(yè)的基礎(chǔ)，至今為止，電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到如此高的水平。

如果我們觀察各種電子電路的發(fā)展，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：幾乎所有的電子技術(shù)都離不開放大技術(shù)。即使是數(shù)字芯片內(nèi)部，其基本單元都是互補(bǔ)型源極接地放大電路。模擬電子技術(shù)的重要性時(shí)不我待。

模擬電路最關(guān)鍵就是要多學(xué)多做，這里主要談?wù)剬W(xué)習(xí)模擬電路要求的四個(gè)知識(shí)部分，要成為模擬電路的設(shè)計(jì)者，我們必須掌握其最基本的以下四個(gè)組成部分：

1. 晶體管元件的設(shè)計(jì)

它是指半導(dǎo)體工程學(xué)方面的知識(shí)，任何設(shè)計(jì)的IC芯片都將最終回歸于它，一般都是從薛定諤波動(dòng)方程式開始引出的（比較復(fù)雜），但與實(shí)際具體設(shè)計(jì)電路直接聯(lián)系不大，而我們又不能缺少這部分，是理論基礎(chǔ)。

2. 晶體管電路的設(shè)計(jì)

要從事模擬電路設(shè)計(jì)事實(shí)上必須掌握晶體管電路的基本知識(shí)，推薦一邊學(xué)習(xí)一邊實(shí)驗(yàn)、仿真，PSPICE之類的都可以，通一個(gè)就行，同時(shí)要注意多想多動(dòng)手。

時(shí)間長(zhǎng)了自然能掌握晶體管電路的設(shè)計(jì)技術(shù)，這里面的學(xué)習(xí)，我們就開始掌握經(jīng)驗(yàn)。

晶體管、FET是構(gòu)建整個(gè)電路的基礎(chǔ)，這里學(xué)通了，諸多IC的原理圖就很直觀了。

3. 功能模塊的設(shè)計(jì)

功能模塊，主要以各種各樣的運(yùn)放為基礎(chǔ)，包括AD、DA、PLL、穩(wěn)壓源等等，它們都主要是由晶體管構(gòu)成的，功能模塊設(shè)計(jì)工程中都會(huì)將元器件適當(dāng)?shù)睦硐牖?/p>

這部分的學(xué)習(xí)是十分重要的。一般都是從這里開始學(xué)習(xí)模擬電路，這部分相對(duì)來說比較易懂，也是模擬電路學(xué)習(xí)的切入點(diǎn)。

4. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這部分就需要相當(dāng)?shù)母叨?，需要考慮方方面面。其實(shí)，說實(shí)在的，真正做過一兩塊片子就差不多能通大半部分。關(guān)鍵是試驗(yàn)、動(dòng)手。

第一，是會(huì)手算，意思是說pensile-to-paper，電路其實(shí)應(yīng)該手算的，仿真只是證明手算的結(jié)果。

第二，算后要思考，把電路變成一個(gè)直觀的東西。

第三，就是創(chuàng)造電路。

芯片設(shè)計(jì)最終一定要走向系統(tǒng)， 這個(gè)是芯片設(shè)計(jì)的第四重境界。電路如同磚瓦，系統(tǒng)如同大廈。芯片設(shè)計(jì)工程師一定要從系統(tǒng)角度考慮問題，否則就是只見樹木，不見森林。

電源芯片中，放大器、比較器都是最最普通的，其難點(diǎn)在于對(duì)系統(tǒng)的透徹理解。產(chǎn)品和學(xué)術(shù)是兩片天地，學(xué)術(shù)可以天馬行空，做出一個(gè)樣品就OK了。產(chǎn)品開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，牽涉到方方面面的工作。

模擬電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

模擬電路的設(shè)計(jì)是工程師們最頭疼、但也是最致命的設(shè)計(jì)部分，盡管目前數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛，但是模擬電路的設(shè)計(jì)仍是不可避免的，有時(shí)也是數(shù)字電路無法取代的，例如RF射頻電路的設(shè)計(jì)。

這里將模擬電路設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題總結(jié)如下，有些純屬經(jīng)驗(yàn)之談，還望大家多多補(bǔ)充，多多批評(píng)指正。

· 為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路，通常要求在反饋環(huán)外面使用一個(gè)小電阻或扼流圈給容性負(fù)載提供一個(gè)緩沖。

· 積分反饋電路通常需要一個(gè)小電阻（約560歐）與每個(gè)大于10pF的積分電容串聯(lián)。

· 在反饋環(huán)外不要使用主動(dòng)電路進(jìn)行濾波或控制EMC的RF帶寬，而只能使用被動(dòng)元件（最好為RC電路）。僅僅在運(yùn)放的開環(huán)增益比閉環(huán)增益大的頻率下，積分反饋方法才有效。在更高的頻率下，積分電路不能控制頻率響應(yīng)。

· 為了獲得一個(gè)穩(wěn)定的線性電路，所有連接必須使用被動(dòng)濾波器或其他抑制方法（如光電隔離）進(jìn)行保護(hù)。

· 使用EMC濾波器，并且與IC相關(guān)的濾波器都應(yīng)該和本地的0V參考平面連接。

· 在外部電纜的連接處應(yīng)該放置輸入輸出濾波器，任何在沒有屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線連接處都需要濾波，因?yàn)榇嬖谔炀€效應(yīng)。另外，在具有數(shù)字信號(hào)處理或開關(guān)模式的變換器的屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線連接處也需要濾波。

· 在模擬IC的電源和地參考引腳需要高質(zhì)量的RF去耦，這一點(diǎn)與數(shù)字IC一樣。但是模擬IC通常需要低頻的電源去耦，因?yàn)槟M元件的電源噪聲抑制比（PSRR）在高于1KHz后增加很少。在每個(gè)運(yùn)放、比較器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的模擬電源走線上都應(yīng)該使用RC或LC濾波。電源濾波器的拐角頻率應(yīng)該對(duì)器件的PSRR拐角頻率和斜率進(jìn)行補(bǔ)償，從而在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)獲得所期望的PSRR。

· 對(duì)于高速模擬信號(hào)，根據(jù)其連接長(zhǎng)度和通信的最高頻率，傳輸線技術(shù)是必需的。即使是低頻信號(hào)，使用傳輸線技術(shù)也可以改善其抗干擾性，但是沒有正確匹配的傳輸線將會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)。

· 避免使用高阻抗的輸入或輸出，它們對(duì)于電場(chǎng)是非常敏感的。

· 由于大部分的輻射是由共模電壓和電流產(chǎn)生的，并且因?yàn)榇蟛糠汁h(huán)境的電磁干擾都是共模問題產(chǎn)生的，因此在模擬電路中使用平衡的發(fā)送和接收（差分模式）技術(shù)將具有很好的EMC效果，而且可以減少串?dāng)_。平衡電路（差分電路）驅(qū)動(dòng)不會(huì)使用0V參考系統(tǒng)作為返回電流回路，因此可以避免大的電流環(huán)路，從而減少RF輻射。

· 比較器必須具有滯后（正反饋），以防止因?yàn)樵肼暫透蓴_而產(chǎn)生的錯(cuò)誤的輸出變換，也可以防止在斷路點(diǎn)產(chǎn)生振蕩。不要使用比需要速度更快的比較器（將dV/dt保持在滿足要求的范圍內(nèi)，盡可能低）。

· 有些模擬IC本身對(duì)射頻場(chǎng)特別的敏感，因此常常需要使用一個(gè)安裝在PCB上，并且與PCB的地平面相連接的小金屬屏蔽盒，對(duì)這樣的模擬元件進(jìn)行屏蔽。注意，要保證其散熱條件。