模電就是處理模擬電子信號的東西(連續(xù)變化的電子信號,就像溫度的連續(xù)變化一樣),其實說全面點,模電包括“低頻電子”和“高頻電子”,普通電子專業(yè)的模電教材是低頻的,而高頻有專門的教材。
初學者先學低頻吧。
這個知識就太多了,因為信號是很復雜的,用到的東西當然多了。
其實放大就是模電里很核心的一塊內容的,不要單純地去理解“放大”,要按照用途來理解,比如阻抗變換等等。. 其實對于初學者,能把二極管、三極管的原理與電路弄清楚就OK了,再適當?shù)亟佑|下電容和電感,把它們的典型電路和原理弄清楚了,模電就學成了。
原發(fā)布者:zhanghefangha
第1章電路的基礎知識1.1電路和電路模型1.2電路中的主要物理量1.3電路的基本元件1.4基爾霍夫定律1.5基爾霍夫定律1.6簡單電阻電路的分析方法第1章電路的基礎知識本章要求:本章要求:1.理解電壓與電流參考方向的意義;1.理解電壓與電流參考方向的意義;理解電壓與電流參考方向的意義2.理解電路的基本定律并能正確應用;理解電路的基本定律并能正確應用;3.了解電路的有載工作、開路與短路狀態(tài),了解電路的有載工作、開路與短路狀態(tài),理解電功率和額定值的意義;理解電功率和額定值的意義;4.會計算電路中各點的電位。會計算電路中各點的電位。1.1電路和電路模型電路是電流的通路,電路是電流的通路,是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成?;螂娐吩匆欢ǚ绞浇M合而成。1.電路的作用(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換實現(xiàn)電能的傳輸、發(fā)電機升壓變壓器輸電線降壓變壓器電燈電動機電爐。(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理話筒揚聲器放大器2.電路的組成部分電路的組成部分電源:電源提供電能的裝置升壓變壓器輸電線負載:負載取用電能的裝置電燈電動機電爐。發(fā)電機降壓變壓器中間環(huán)節(jié):傳遞、中間環(huán)節(jié):傳遞、分配和控制電能的作用2.電路的組成部分2.電路的電路的組成部分信號源:信號源提供信息信號處理:信號處理:放大、調諧、放大、調諧、檢波等話
【模電】:模擬電路、模擬電子技術。平常用的音響、電話、早期電視、收音機、直流穩(wěn)壓電源等都有模擬電子元件組成的電路單元。用連續(xù)變化的電信號反應實際的物理量變化。
【數(shù)電】:數(shù)字電路、數(shù)字電子技術。數(shù)碼產品都有數(shù)字電路(或元件)組成,但或多或少都還包含一些模擬電路(純粹的數(shù)字電路根本無實際意義,不能成為產品)。用數(shù)字【通斷】、【開關】、【0和1】、【狀態(tài)】來表示物理量的變化,就是把物理量【量化】為【數(shù)字】來描述。
【高頻】,在電子電路范疇里,指信號頻率在幾十MHz甚至幾百MHz以上的電路。通常在頻率高到一定程度,就不能直接用【低頻小信號】的近似分析方法了,高頻環(huán)境下,【分布參數(shù)】具有足夠的影響,因此,設計、分析高頻電路要用更為復雜的理論(通常與高等數(shù)學、函數(shù)變換有關),頭大ING。
首先關于數(shù)電和模電:先一句話概括模電 就是處理模擬信號的電路,數(shù)電 就是處理數(shù)字信號的電路。
由自然界 產生的信號 ,基本是模擬信號(比如我們聽到一段聲音,看到的一段圖像),他是時變信號,這種信號在他的度量連續(xù)范圍內,可以取得 任意值。而數(shù)字信號也是時變信號,但他在任意時刻只呈現(xiàn)兩種離散值(可以定義為"0"和"1",,或者"真"和"假",或者"開","關"等等任意定義)中的 一個值!然而數(shù)字系統(tǒng)的原始輸入并不是剛好是 0,1或者 真、假 這樣的邏輯輸入。
而是把真實模擬信號量化。也就是規(guī)定一定范圍的信號為“0”,規(guī)定一段信號的范圍為“1”,即 稱為劃定了門限。
這樣把模擬量轉化成邏輯量,按一定編碼規(guī)則記錄了真實的模擬信息。所以數(shù)字電路電路的本質其實就是 開關電路 因為用 開和關 就可以表示兩個邏輯信號。
數(shù)電的最基本器件——門電路,就是由開關電路組成的。所以數(shù)電與模電相比的主要優(yōu)勢在:1.數(shù)字系統(tǒng)更易于設計:因為開關電路不必考慮 精確的電流電壓大小值,只考慮高低也就是范圍。
2.精度高,抗干擾性強:信號數(shù)字化保存之后,精度不會損失。比真實模擬信號好保存。
3.可編程性好:模擬電路也可編程,但不用想也知道會多復雜。
4.集成度更高:開關電路比 千遍萬化的模擬電路更容易集成化,沒有那么多電容、電感等元件 ,主要有 CMOS晶體管組成,集成成本低。
易于保存。同樣數(shù)電有明顯缺點:1.現(xiàn)實世界 主要是模擬量;2.處理數(shù)字信號花費時間:要采樣、量化、編碼。
經(jīng)過以上分析已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)一個問題了,那就是 一個數(shù)字系統(tǒng)輸入是真實模擬信號,同樣人在接受數(shù)字系統(tǒng)的輸出信號 也只能識別經(jīng)過解碼還原出來模擬的信號。
其實這輸入和輸出的模擬信號也不是真正的原始真實世界的信號 是必須經(jīng)過加工,處理了的模擬信號。簡單說模擬信號也必須滿足一定條件才能 進行數(shù)模 、模數(shù)轉換。
所以事實證明 不管數(shù)字電路如何先進 ,模擬電路的作用很難,甚至不可能被相應的數(shù)字電路所替代!關于高頻和低頻:首先電路設計的高頻和無線電通信里劃分的那個高頻電磁波(HF波段)是兩碼事!為什么電路里要分高頻,低頻? 因為:1.高頻時半導體元件元件特性會與低頻時候發(fā)生改變:高頻信號下,半導體的PN結形成空間電荷區(qū)里,空間電荷因為PN結外加電壓變化而快速變化,引起充放電效應明顯, 即產生了在低頻下可忽視的PN結電容效應,直接導致電路發(fā)生了改變,低頻電路的晶體管電路模型不再適用。2.在高頻時候,電子元件產生的噪聲影響會加劇。
高頻和低頻時的噪聲類型也不同。模擬電路里噪聲處理是非常重要的一環(huán)。
3.高頻產生的電共振效應,即諧振現(xiàn)象,引出了有別于低頻的電路設計方式。4.元件寄生效應:類似PN結電容效應那樣 頻率搞到一定程度導線之間,導線和電路板之間,以及各元件之間,也會引起電容效應。
同時高頻產生磁場效應,使得 導線自身、各元件自身會產生寄生電感效應。5.趨膚效應:當通過導體的電流頻率升高,產生交變磁場,由洛倫茨作用產生了阻礙電流變化的感應電場,有磁場分布關系可以知道這個感應電場在導體中心最強,而趨于導體表面減弱。
這導致了高頻時導體電流只能在導體表面?zhèn)鞑?,交流電阻變大?.高頻輻射效應:頻率高到一定程度 由于能量輻射到空氣中,電流減小,相當于高頻電阻增加。
那么究竟什么是高頻呢?電路里高于音頻(20k)就是高頻,他的上限是個什么范圍呢?其實他沒有確定的范圍!一種看法是 只要還能用集總參數(shù),即 電“路”的方法來分析電路就仍然是高頻。也就是說他是一個相對的概念。
我們知道當電路的幾何尺寸與信號的波長長度相當時 傳統(tǒng)電路的集總參數(shù)電路定律(如歐姆定律等)就不再適用了,這時候要用麥克斯韋方程組的方法來分析電路。但是,假如:對于 頻率 3GHZ 的微波信號 (波長 = 光速/頻率),波長為10毫米 。
如果把電路幾何尺寸做的非常小,電路集成在不到10毫米的基片上 ,使得電路幾何尺寸任然可以遠小于信號波長 那么我們仍然可以用 “路”的方法來分析電路。所以"高頻"在電路里是個模糊概念。
至于數(shù)字電路里 我已經(jīng)揭示了 數(shù)字電路本質是開關電路 ,我們不用頻率高低來劃分,而用 開關 的速度來劃分,即常聽到 “高速、低速”數(shù)字電路的說法了。但事實上高速數(shù)字電路與模擬高頻電路確實存在知識的交叉點。
以上OVER! 補充問題回答:頻率當然是電路所處理的信號頻率了(電路里信號可以是電壓也可以是電流形式,甚至電磁波的形式,具體看什么樣的電路啦) 總之電路設計的高頻就是20khz以上的信號,至于上限范圍是沒有確定義,是相對的概念,所以高頻的范圍很大的。無線電波里高頻 商業(yè)劃分的 HF波段: 3M-30M HZ 的電磁波。
高頻電路說白了就是無線電電路,但是不涉及微波電路(微波用于處理一千兆赫茲以上電路,要從物理學的電磁場入手,跟我們常見的電路很不一樣),用于無線電波發(fā)射、接收、調制、解調、放大等等。
數(shù)字電路處理數(shù)字信號,數(shù)字信號只有高低兩種信號(比如,CMOS工藝的數(shù)字電路工作范圍0-3.3伏,0-0.8伏認為是低電平,2.4-3.3伏認為是高電平,其他電壓認為是無效,將所有電信號分成高低電平組成的序列),適于高速處理、高精度處理、和計算機接口,直接用計算機處理。
模擬電路不將電平區(qū)分,所有連續(xù)信號一起處理(自然界的宏觀物理量都是連續(xù)的),用于電源、放大、濾波等等。
模擬電路和高頻電路實際很接近,只是電路工作頻率高了,許多元器件的物理特性發(fā)生改變,處理方法和所處理的問題就不同了。
高頻部分,先要對發(fā)射機和接收機有一個框架的梗概了解。
任何一本高頻的書,接收機部分,都是超外差式收音機。接收機模塊框圖是:
天線->;高頻小信號放大器->;變頻(混頻)->;中頻放大電路->;檢波電路->;低頻放大電路->;耳機/+功放+喇叭
本振->;變頻(混頻)
這里要注意一下,什么叫做超外差收音機,以及中頻頻率和利用中頻的作用。這是超外差收音機不同與其他接收機的地方。
然后到了發(fā)射機部分:
MIC->;低頻放大器->;混頻->;高頻放大器->;高頻功率放大器->;天線
本振 ->;混頻
有了這個框圖以后,你的思路就會清楚很多了。
然后,用填充的辦法,填寫這些模塊電路的具體電路實現(xiàn)形式。
比如混頻器,實際上就是一個乘法電路。本振電路,就可以由三點式電路構成,或者其他的電路實現(xiàn)。
理論+實踐
高頻電路理論性很強,所以首先要搞清楚各種概念和記住重要結論,有可能的話嘗試推導各種公式,達到熟練掌握的程度。對幾類常見電路比如振蕩器、頻譜搬移電路、射頻功放、調頻與鑒頻器、鎖相環(huán)等基本組成和工作原理心中有數(shù)。
高頻電路實踐性很強,要學好高頻電路必須進行大量的實驗和長期的開發(fā)制作。這要分兩個階段:第一階段配合理論學習,對單元電路的細節(jié)以及工作原理做反復的實驗驗證,當然實驗工具和實驗條件沒有的話是要自己創(chuàng)造的。第二階段要進行綜合的設計與制作,比如簡單的調頻無線話筒,復雜點的比如遠距離無線數(shù)據(jù)傳輸。這樣下來對高頻電路就達到基本入門了。
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