模电就是处理模拟电子信号的东西(连续变化的电子信号,就像温度的连续变化一样),其实说全面点,模电包括“低频电子”和“高频电子”,普通电子专业的模电教材是低频的,而高频有专门的教材。
初学者先学低频吧。
这个知识就太多了,因为信号是很复杂的,用到的东西当然多了。
其实放大就是模电里很核心的一块内容的,不要单纯地去理解“放大”,要按照用途来理解,比如阻抗变换等等。. 其实对于初学者,能把二极管、三极管的原理与电路弄清楚就OK了,再适当地接触下电容和电感,把它们的典型电路和原理弄清楚了,模电就学成了。
原发布者:zhanghefangha
第1章电路的基础知识1.1电路和电路模型1.2电路中的主要物理量1.3电路的基本元件1.4基尔霍夫定律1.5基尔霍夫定律1.6简单电阻电路的分析方法第1章电路的基础知识本章要求:本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义;1.理解电压与电流参考方向的意义;理解电压与电流参考方向的意义2.理解电路的基本定律并能正确应用;理解电路的基本定律并能正确应用;3.了解电路的有载工作、开路与短路状态,了解电路的有载工作、开路与短路状态,理解电功率和额定值的意义;理解电功率和额定值的意义;4.会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。1.1电路和电路模型电路是电流的通路,电路是电流的通路,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。1.电路的作用(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、发电机升压变压器输电线降压变压器电灯电动机电炉。(2)实现信号的传递与处理(2)实现信号的传递与处理话筒扬声器放大器2.电路的组成部分电路的组成部分电源:电源提供电能的装置升压变压器输电线负载:负载取用电能的装置电灯电动机电炉。发电机降压变压器中间环节:传递、中间环节:传递、分配和控制电能的作用2.电路的组成部分2.电路的电路的组成部分信号源:信号源提供信息信号处理:信号处理:放大、调谐、放大、调谐、检波等话
【模电】:模拟电路、模拟电子技术。平常用的音响、电话、早期电视、收音机、直流稳压电源等都有模拟电子元件组成的电路单元。用连续变化的电信号反应实际的物理量变化。
【数电】:数字电路、数字电子技术。数码产品都有数字电路(或元件)组成,但或多或少都还包含一些模拟电路(纯粹的数字电路根本无实际意义,不能成为产品)。用数字【通断】、【开关】、【0和1】、【状态】来表示物理量的变化,就是把物理量【量化】为【数字】来描述。
【高频】,在电子电路范畴里,指信号频率在几十MHz甚至几百MHz以上的电路。通常在频率高到一定程度,就不能直接用【低频小信号】的近似分析方法了,高频环境下,【分布参数】具有足够的影响,因此,设计、分析高频电路要用更为复杂的理论(通常与高等数学、函数变换有关),头大ING。
首先关于数电和模电:先一句话概括模电 就是处理模拟信号的电路,数电 就是处理数字信号的电路。
由自然界 产生的信号 ,基本是模拟信号(比如我们听到一段声音,看到的一段图像),他是时变信号,这种信号在他的度量连续范围内,可以取得 任意值。而数字信号也是时变信号,但他在任意时刻只呈现两种离散值(可以定义为"0"和"1",,或者"真"和"假",或者"开","关"等等任意定义)中的 一个值!然而数字系统的原始输入并不是刚好是 0,1或者 真、假 这样的逻辑输入。
而是把真实模拟信号量化。也就是规定一定范围的信号为“0”,规定一段信号的范围为“1”,即 称为划定了门限。
这样把模拟量转化成逻辑量,按一定编码规则记录了真实的模拟信息。所以数字电路电路的本质其实就是 开关电路 因为用 开和关 就可以表示两个逻辑信号。
数电的最基本器件——门电路,就是由开关电路组成的。所以数电与模电相比的主要优势在:1.数字系统更易于设计:因为开关电路不必考虑 精确的电流电压大小值,只考虑高低也就是范围。
2.精度高,抗干扰性强:信号数字化保存之后,精度不会损失。比真实模拟信号好保存。
3.可编程性好:模拟电路也可编程,但不用想也知道会多复杂。
4.集成度更高:开关电路比 千遍万化的模拟电路更容易集成化,没有那么多电容、电感等元件 ,主要有 CMOS晶体管组成,集成成本低。
易于保存。同样数电有明显缺点:1.现实世界 主要是模拟量;2.处理数字信号花费时间:要采样、量化、编码。
经过以上分析已经能够发现一个问题了,那就是 一个数字系统输入是真实模拟信号,同样人在接受数字系统的输出信号 也只能识别经过解码还原出来模拟的信号。
其实这输入和输出的模拟信号也不是真正的原始真实世界的信号 是必须经过加工,处理了的模拟信号。简单说模拟信号也必须满足一定条件才能 进行数模 、模数转换。
所以事实证明 不管数字电路如何先进 ,模拟电路的作用很难,甚至不可能被相应的数字电路所替代!关于高频和低频:首先电路设计的高频和无线电通信里划分的那个高频电磁波(HF波段)是两码事!为什么电路里要分高频,低频? 因为:1.高频时半导体元件元件特性会与低频时候发生改变:高频信号下,半导体的PN结形成空间电荷区里,空间电荷因为PN结外加电压变化而快速变化,引起充放电效应明显, 即产生了在低频下可忽视的PN结电容效应,直接导致电路发生了改变,低频电路的晶体管电路模型不再适用。2.在高频时候,电子元件产生的噪声影响会加剧。
高频和低频时的噪声类型也不同。模拟电路里噪声处理是非常重要的一环。
3.高频产生的电共振效应,即谐振现象,引出了有别于低频的电路设计方式。4.元件寄生效应:类似PN结电容效应那样 频率搞到一定程度导线之间,导线和电路板之间,以及各元件之间,也会引起电容效应。
同时高频产生磁场效应,使得 导线自身、各元件自身会产生寄生电感效应。5.趋肤效应:当通过导体的电流频率升高,产生交变磁场,由洛伦茨作用产生了阻碍电流变化的感应电场,有磁场分布关系可以知道这个感应电场在导体中心最强,而趋于导体表面减弱。
这导致了高频时导体电流只能在导体表面传播,交流电阻变大。6.高频辐射效应:频率高到一定程度 由于能量辐射到空气中,电流减小,相当于高频电阻增加。
那么究竟什么是高频呢?电路里高于音频(20k)就是高频,他的上限是个什么范围呢?其实他没有确定的范围!一种看法是 只要还能用集总参数,即 电“路”的方法来分析电路就仍然是高频。也就是说他是一个相对的概念。
我们知道当电路的几何尺寸与信号的波长长度相当时 传统电路的集总参数电路定律(如欧姆定律等)就不再适用了,这时候要用麦克斯韦方程组的方法来分析电路。但是,假如:对于 频率 3GHZ 的微波信号 (波长 = 光速/频率),波长为10毫米 。
如果把电路几何尺寸做的非常小,电路集成在不到10毫米的基片上 ,使得电路几何尺寸任然可以远小于信号波长 那么我们仍然可以用 “路”的方法来分析电路。所以"高频"在电路里是个模糊概念。
至于数字电路里 我已经揭示了 数字电路本质是开关电路 ,我们不用频率高低来划分,而用 开关 的速度来划分,即常听到 “高速、低速”数字电路的说法了。但事实上高速数字电路与模拟高频电路确实存在知识的交叉点。
以上OVER! 补充问题回答:频率当然是电路所处理的信号频率了(电路里信号可以是电压也可以是电流形式,甚至电磁波的形式,具体看什么样的电路啦) 总之电路设计的高频就是20khz以上的信号,至于上限范围是没有确定义,是相对的概念,所以高频的范围很大的。无线电波里高频 商业划分的 HF波段: 3M-30M HZ 的电磁波。
高频电路说白了就是无线电电路,但是不涉及微波电路(微波用于处理一千兆赫兹以上电路,要从物理学的电磁场入手,跟我们常见的电路很不一样),用于无线电波发射、接收、调制、解调、放大等等。
数字电路处理数字信号,数字信号只有高低两种信号(比如,CMOS工艺的数字电路工作范围0-3.3伏,0-0.8伏认为是低电平,2.4-3.3伏认为是高电平,其他电压认为是无效,将所有电信号分成高低电平组成的序列),适于高速处理、高精度处理、和计算机接口,直接用计算机处理。
模拟电路不将电平区分,所有连续信号一起处理(自然界的宏观物理量都是连续的),用于电源、放大、滤波等等。
模拟电路和高频电路实际很接近,只是电路工作频率高了,许多元器件的物理特性发生改变,处理方法和所处理的问题就不同了。
高频部分,先要对发射机和接收机有一个框架的梗概了解。
任何一本高频的书,接收机部分,都是超外差式收音机。接收机模块框图是:
天线->;高频小信号放大器->;变频(混频)->;中频放大电路->;检波电路->;低频放大电路->;耳机/+功放+喇叭
本振->;变频(混频)
这里要注意一下,什么叫做超外差收音机,以及中频频率和利用中频的作用。这是超外差收音机不同与其他接收机的地方。
然后到了发射机部分:
MIC->;低频放大器->;混频->;高频放大器->;高频功率放大器->;天线
本振 ->;混频
有了这个框图以后,你的思路就会清楚很多了。
然后,用填充的办法,填写这些模块电路的具体电路实现形式。
比如混频器,实际上就是一个乘法电路。本振电路,就可以由三点式电路构成,或者其他的电路实现。
理论+实践
高频电路理论性很强,所以首先要搞清楚各种概念和记住重要结论,有可能的话尝试推导各种公式,达到熟练掌握的程度。对几类常见电路比如振荡器、频谱搬移电路、射频功放、调频与鉴频器、锁相环等基本组成和工作原理心中有数。
高频电路实践性很强,要学好高频电路必须进行大量的实验和长期的开发制作。这要分两个阶段:第一阶段配合理论学习,对单元电路的细节以及工作原理做反复的实验验证,当然实验工具和实验条件没有的话是要自己创造的。第二阶段要进行综合的设计与制作,比如简单的调频无线话筒,复杂点的比如远距离无线数据传输。这样下来对高频电路就达到基本入门了。
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