模擬電子設計更像一門(mén)藝術(shù)

　　目前，數字電子迅猛發(fā)展，相信大家有目共睹，毋庸置疑，傳統的隸屬于模擬電子的很多功能，都被今天的數字電子輕而易舉的實(shí)現了，甚至20世紀80年代初期，許多專(zhuān)家曾預言模擬電路即將消失，然而，時(shí)至今日，對模擬電路設計人員的需求依舊十分緊缺，數字電路如此的飛速發(fā)展并未能使當初的預言得以實(shí)現。“如果你無(wú)法用數字的方法來(lái)實(shí)現的話(huà)，它就可以用模擬的方式來(lái)完成”，有人這樣反駁道。

　　如果從微觀(guān)上來(lái)講，拿電流來(lái)說(shuō)，其實(shí)質(zhì)是由電子的遷移運動(dòng)形成的，而電子是一個(gè)一個(gè)的粒子，考慮單個(gè)粒子是具有數字性的，由于電子的粒子性使得電流不可能為純粹的直流，而總是會(huì )有波動(dòng)。

　　有這樣一種說(shuō)法：“物理世界本來(lái)就是模擬的”，至少從宏觀(guān)上來(lái)說(shuō)，自然界的信號，確實(shí)是模擬量。即便是純粹的數字電路，當它們推向運算的極限時(shí)，還是要呈現模擬的特性行為，因此熟練掌握模擬設計的原理和技術(shù)，對于任何一名電子工程師來(lái)說(shuō)，都是一筆寶貴的財富。

　　為什么說(shuō)模擬電路是一門(mén)藝術(shù)，是因為模擬電路的設計有很多的不確定性，每個(gè)人設計出來(lái)的電路都不一樣，很多情況下，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯推理和運算得到確定的輸出結果，更多的需要設計者的設計經(jīng)驗，甚至需要靠直覺(jué)來(lái)判斷，需要權衡各方面的因素，選擇一個(gè)較好的折衷方案。

　　就拿運算放大器來(lái)說(shuō)，比較重要的參數有：

　　♦ 輸入失調電壓
　　♦ 增益帶寬積
　　♦ 輸入失調電流
　　♦ 輸入阻抗
　　♦ 共模抑制比
　　♦ 輸出電壓擺幅
　　♦ 轉換速率(壓擺率)

　　當然還有其它很多的參數，比如功耗、噪聲等等。這些都是我們在實(shí)際使用中需要考慮的因素，我們希望放大器具有高的增益來(lái)實(shí)現小信號的放大作用;具有較小的輸入失調電壓和電流來(lái)減少輸出信號的失真;較高的輸入阻抗可以減小信號的在信號源內阻上的損耗;較大的共模抑制比可以抑制溫漂和零點(diǎn)漂移;輸出電壓擺幅指的是輸出電壓的最大值和最小值之差，當然這個(gè)值也是越大越好;轉換速率，也稱(chēng)壓擺率，它衡量的是一個(gè)運放在速度方面的指標，尤其在高速運放的大信號處理中尤為重要。

　　如此多的指標互相制約，這就給工程師的設計帶來(lái)了很多難題，會(huì )導致一個(gè)多維優(yōu)化的問(wèn)題，這里有一個(gè)“多邊形法則”，需要根據情況在實(shí)際設計中靈活運用，當然，我們可以利用軟件對模擬電路進(jìn)行仿真，因此工程師不需要對每一個(gè)參數進(jìn)行詳細的計算，但需要理解電路的原理，才能夠對仿真的結果進(jìn)行解釋?zhuān)M(jìn)而有針對性地調整電路或元件，而“不要讓計算機代替你去思考”。