模电和数电的不同和相似

Sleep_xz · 发表于 2023-6-21 09:09

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很多刚进入电子行业，自动化行业的人士对模似电子电路和数字电子电路存在一些疑惑，尤其是刚进这行的人更是不明了，当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉。所谓模似电子电路实际是相对数字电子电路而言。
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模电：一般指频率在百兆HZ以下，电压在数十伏以内的模似信号以及对此信号的分析/处理及相关器件的运用。百兆HZ以上的信号属于高频电子电路范畴。百伏以上的信号属于强电或高压电范畴。6 r" i" p$ |( l9 g0 j4 n! J

数电：一般指通过数字逻辑和计算去分析、处理信号，数字逻辑电路的构成以及运用。( C: u9 O3 e2 z0 C7 d/ X  Y5 K6 Y$ i

数电的输入和输出端一般由模电组成，构成数电的基本逻辑元素就是模电中三级管饱和特性和截止特性。

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由于数电可大规模集成，可进行复杂的数学运算，对温度、干扰、老化等参数不敏感，因此是今后的发展方向。但现实世界中信息都是模似信息（光线、无线电、热、冷等），模电是不可能淘汰的，但就一个系统而言模电部分可能会减少。理想构成为：模似输入——AD采样（数字化）——数字处理——DA转换——模似输出。

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模拟电路（Analog Circuit）：处理模拟信号的电子电路模拟信号：时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。

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>>>>模拟电子技术的主要章节

一.半导体器件　　
包括半导体特性，半导体二极管，双极结性三极管，场效应三级管等　
　
二.放大电路的基本原理和分析方法：
1.原理单管共发射极放大电路；双极性三极管的三组态---共射共基共集；场效应管放大电路－－共源极放大，分压自偏压式共源极放大，共漏极放大；多级放大。

2方法直流通路与交流通路；静态工作点的分析；微变等效电路法；图解法等等。; v$ T; c5 ~* L3 D

三.放大电路的频率响应　　; M& w( e) X8 y+ w0 V) l0 q
单管共射放大电路的频响－－下限频率，上限频率和通频带频率失真波特图多级放大电路的频响　$ G. E2 a1 _# t' B* k
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四.功率放大　　
互补对称功率放大电路—— OTL（省去输出变压器），OCL（实用电路）　　
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五.集成放大电路　　0 R. `/ k8 l" D# A1 n* t3 u
偏置电路，差分放大电路，中间级，输出级。　　; Z2 K+ s3 n- K0 M4 P" K
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六.放大电路的反馈　　
正反馈和负反馈　　/ Q* G; }0 `, P( g) t) S
负反馈：四组态——电压串联，电压并联，电流串联，电流并联负反馈。（注意输出电阻和输入电阻的改变）　　负反馈的分析：Af=1/F（深度负反馈时）

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七.模拟信号运算电路　　$ A# U! ^; T: G" A7 f% [7 l1 ]$ a
理想运放的特点（虚短虚地）；比例运放（反向比例运放,同向比例运放，差分比例运放）；求和电路（反向输入求和，同向输入求和）积分电路，微分电路；对数电路，指数电路；乘法电路，除法电路。
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八.信号处理电路　　
有源滤波器（低通LPF，高通HPF。带通BPF，带阻BEF） # N2 y, t3 ~( i: O3 b2 ^

电压比较器（过零比较器，单限比较器,滞回比较器，双限比较器）　　2 i7 _3 L8 f; V0 a: v5 a8 e# c

九.波形发生电路　　$ o9 T0 c1 ~# }. j  V3 v7 c
正弦波振荡电路（条件，组成，分析步骤）　　5 t$ D: r+ V6 k2 M! S" ?/ C$ i4 A
RC正弦波振荡电路（RC串并联网络选频特性）　　
LC 正弦波振荡电路（LC并联网络选频特性电感三点式电容三点式）　　
石英晶体振荡器　　
非正弦波振荡器（矩形波，三角波，锯齿形发生器） 3 ?; ]( K; f: Q7 x3 t$ y1 F

　　
十.直流电路 / Q& R* E# y5 ?- b8 X4 ^8 K
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单相整流电路；滤波电路（电容滤波，电感滤波 ,复式滤波）；倍压整流电路（二倍压整流电路，多倍压整压电路）；串联型直流稳压电路5 h: z( @8 M0 m5 W+ r+ J

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>>>>数字电路4 P/ F/ H5 ~1 x8 c2 Y! @
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用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

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数字电路的特点
1、同时具有算术运算和逻辑运算功能　　
数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。　, j! n4 o# f8 \8 B- E) E9 i4 {
　
2、实现简单，系统可靠　　' M2 {" I  r; Y, C
以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小的波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。　
　
3、集成度高，功能实现容易　　
集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。

简而言之，一般模拟电路要对电阻电容、二极管、三极管等半导体器件和电路设计技术与电子调试结合密切，对电路个节点的技术工艺参数调试要求高。
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一般数字电路多是逻辑门关系，大规模集成芯片的应用。
1)、个人认为，在应用上两者之间最主要的差别是两者的工作逻辑不同。一般来说，数字电路设计做好数字逻辑就差不多了，----剩下和问题就交给模拟去办了。打个比方说，一个纯粹的数字电路设计完成，就是逻辑设计的完成，或者说，数字电路的设计大致上是个逻辑数学与电路程相结合的问题。但到PCB设计时，就得看你的模电功夫和耐心了。大家学习PCB设计时，可能都看到过74374之类的逻辑器件可能在布线时不一定要按照器件引脚名顺序排列去和别的电路同序连接。原因在于追求布线简练，这看上去似乎不是什么事，其实这是模拟所要解决的电磁兼容问题。为了做好这点，将原来的逻辑连接做一些修改是常有的事。从这点上看，电路设计软件分成logic(schematic)和PCB“两个部分”不无道理。  B2 ?4 F/ b6 O  [% t

2)、模电呢？说大了是个全局的问题(从学习上说就是基础问题)。说简单点，是个基本功问题。$ A. G+ F7 o0 r- P+ }2 I9 O

数字电路的模拟“部分”可以从外围元件设计和PCB设计上得以体现。模拟则远不止于此，特别是一个系统的电磁兼容，是极其重要的。而元件间、电路板间、设备间、主控室(器)与现场间、通讯线路的电磁兼容以及外来电磁场所的干扰、系统对环境的电磁“污染”都要考虑其中，甚至雷电、静电问题也不能稍有忽略。这些都是模拟所要解决的问题。

就说单板子的装置，到了PCB设计阶段，元件间的引脚连接、排列、整体布局、散热设计、电源、强电弱电元件(功率元件与信号元件)安置、出入端口、人性化设计、机壳设计甚至多方案(备用方案)融合的考虑等等都会立马突现出来。这些问题的解决，决不是数字功夫到家就能解决的，必须建立在适当的模拟功底为基础的下进行。
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3)、模电的难处5 g9 L* x8 s: c
在哪？上面说到了一点。模电作为全局的知识和技能与要求。不能不说的有许多边角要求，也实在有大多的边角要求你去“打扫”。这就象一家之主，什么都要你管，再烦也没有办法!!
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模电大体可以认为是去解决信号与干扰之间矛盾的问题。它所要考虑的不止是电路的逻辑问题，不要解决它们之间的相互关系问题和环境条件的问题，一般也要涉及经济性和实用性的问题。6 ~: D6 B; M5 o! v. p5 ~

在逻辑关系上，它通常是定量的；在相互关系问题上，它通常是与干扰(电干扰、电磁干扰、温湿度干扰、漂移、绝缘<气体粉尘>、电泄漏等)做斗争的、考验人们意志的“战斗”，这恐怕是真正的难处所在。到论坛看看就知道，有多少问题是可以脱离干扰去讨论的呢？

可见，由于涉及面比较广博，要说模电难大抵如此，要成就自己的真功夫当然要下苦功夫，积累是主要的，突击的做法，难免有所缺漏。, |+ R0 `9 o6 p: \' {

最后，有一个关于测试的问题，这是与数字很不同的：使用标准仪器时，要求你预热xx小时后再做。这种要求也从一些方面反映出模电的某些难处，只是一般人难于碰到或少碰到罢了。! b) }8 ]- R, i3 c3 S' |( {

4)、我的看法----不可割裂知识间的联系% _2 j! F% t+ ]
时下流行的说法是“现在搞数电的比模电赚钱，搞软件的比硬件的牛”。软件与硬件的关系到个人专业与择业问题，不谈也罢。不过，不会一点软件也做不成什么好的硬件。这样的“人才”也难找。何况许多人的成就都不一定是在自己原有的专业上取得而是在知识重新取向后取得的。我个人的很大部分知识，也是被实践需要“逼”出来的。各位可有同感？  ~- [/ D7 s, s) G; {

说“搞数电的比模电赚钱”，倒是一种误会。到如今，哪个人只会模电也就大大制约自己用武之地了----发展空间非常有限。同样，只会数电，怎样设计出好的板子来，实在难以想象。
个人认为，模电---数电---软件，在大多数人身上，都是一体的，不可割裂看待。在学习阶段，不要随意偏废。以防实际需要时束手无策。至于如何侧重，实际情况非常复杂，就不说了。

模拟，数字就好像是一个人的两条腿，你说少了那条走路舒服？我的想法是模拟数字都上，“全面发展“。当然会有人说这是“鱼和熊掌兼得了，不实际。”如果非要在两者之间作个选择的话，我认为不要以哪个更重要为判断的准则，而是一个人的经历兴趣来挑选。2 ]- a6 r# i7 E
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模拟和数字都是有发展方向的。模拟上，现在的模拟集成电路已经达到了相当高的水平，其各项电器性能均达到了实用程度，相信以后的模拟集成电路会大展异彩。众所周知，模拟人才要靠实践经验的积累，而现在的学生模拟电子线路方面都很差（比于数字电路），所以这方面的人才很受欢迎，需要提及的在甚高频，微波更高频率方面的人才就更缺乏了，这在全球都是。所以如果能在这方面有所成就，嗯？！！！

数字方面，大规模，超大规模集成电路技术的不断完善使得数字电路在现代电子系统的比重越来越大，数字电路建立了根本是信号的数字处理，这门学科现在发展的很快，随之，数字电路的设计理念也日新月异，可以说现在设备之间的竞争很大程度上就是其数字处理能力的抗衡，是数电工程师在推动系统的变迁，他们是系统的核心竞争力量。现在的超大规模集成芯片已经向系统级芯片的方向发展，FPGA以经可以达到ASIC的水平（如XILINX的V2 pro），所以工程师们有了更大发挥空间。说句半玩笑的话，一旦实现软件无线电，模电的工程师就可以下岗了。

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>>>>模电学习的两个重点
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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。; d- i7 f6 s4 `9 R

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。0 z: C+ M6 E; w0 Q& s

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。& Q. \( r: s4 T
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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。% r" M- a' T& n* S

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。
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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。
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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。( x3 Z$ R+ d0 C

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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。

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模电和数电的不同和相似

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