三大前辈教你怎么学好模拟电路

来源：豆瓣

刚开始学习模拟电路？觉得学的云里雾里的？觉得老师讲的不好？觉得教材烂？好了，别找理由了，学不好应该是没找到方法，分享3位前辈的经验给你，看看前辈们都是怎么成菜鸟变成大牛的。

第一位，资深模拟ic设计工程师，知乎用户Yike，本着强大的责任感来为大家传道授业解惑，让各位看到这篇文字的人学模电的时候少走弯路，有更多的时间踢球把妹聊天喝酒……

知道各位学业繁重，赶紧进入正题：

我念大学的时候，也觉得模拟电路这门课，学得稀里糊涂的。

特别是在玩过一把CS以后，这种感觉更加明显。

这里先要肯定题主是一个有上进心的好孩子。想把模电学好。

我当年感觉到云里雾里的时候，根本没想过要学好模电。我做的事情，就是跟班里学习好的同学搞好关系。这样等到期末的时候，我就能顺利地借到笔记，高分就很简单了。

所以谈到这里，首先第一步是要明确：什么样才算”学好“模拟电路。

如果你的诉求是期末拿到高分而已，那么您不用往下看了。出门往右电子科技书屋有历年的考题和课件。平日里该干嘛干嘛。拿星爷的台词说，妞照泡舞照跳。等到期末背一下就行啦。

如果分数不说明问题。那么怎样才算学好模拟电路呢？

问一下自己一个问题：我学模拟电路可以做什么？

为了设计一个增益为5的放大器吗？

很多年以后，我回顾我自己大学那段时光，终于搞清楚我为什么老是觉得没有学好模拟电路了。答案其实很简单。我感觉自己学了好多东西，但不知道这些东西学来干什么。

不知道各位觉得模电奇奇怪怪的朋友，是不是有类似的感觉。

模拟电路学来干什么？

我想回答一下这个问题。这是一个重要的问题。很多人有疑问，现在是一个数字时代，我为什么要学模拟电路。zhihu里面还有一个问题是“模拟电路设计师会不会消失掉”

答案是：不会的。

只要我们还需要跟真实的世界接触，那么我们不可避免地就会需要模拟电路，因此就需要可爱的模拟电路设计师们。

打一个比方。就拿CPU来说好了。CPU处理的都是数字信号。但是它没有办法用数字电路来监控自己的温度。这个接口永远会是一个模拟接口。

CPU需要的工作电压要求很精准。比方说，就是1V。各位想一想，这个1V怎么实现呢？用数字电路时没有办法实现的。

你在你的手机屏幕上划了一下，你的手机怎么能知道你划了一下呢？

重力感应怎么实现呢？

你离不开模拟电路。模拟电路就好像是你的眼睛，耳朵，还有嘴巴，鼻子，手脚一样。数字电路就好比你的大脑。只要未来的世界不会发展成直接在大脑上接两根线，需要的时候打点儿多巴胺进去，这个世界就需要模拟电路来完成虚拟世界和真实世界的接口。

现在可以说说看，我们是怎么完成这个接口的。

现在假设我们要坐一个电路来sense你手机电池的温度，以免它越来越高，最后在你正在跟妹子聊天的时候爆了。毁容是小，还得花钱重新买一个手机。

负责外围应用的工程师很贴心地给了你一个热敏电阻。电阻的阻值会随着温度的上升而不断减小。他希望你能做一件事儿，就是当温度高过一定值的时候，给一个幅度为3V的数字信号出来，让系统能关掉电池。

我们需要什么东西呢？首先我们需要一个电源。没有电源，什么东西都没办法工作。

电源需要怎么做呢？直接从电池来拿电或许是个好方法，可是输出电压的幅度有限制，怎么办呢？

有了，做一个local的3V电源吧。电源的要求是什么？内阻越低越好。什么样的电路能够给出一个低的输出内阻呢？电压-电压反馈运放。

所以第一个需要的block是一个运放。

（题外话：在分立器件的时代，我们可以买一个运放。如果你想做的是芯片级的设计，那么我们需要选取合适的器件，把这个运放做在芯片上面。）

好吧，运放是有了，可是没有基准电压，运放怎么才能输出一个恰好3V的电压呢？

第二个需要的block是一个基准电压源。

（在分立器件时代，我们可以买一个基准电压源，题主如果想做芯片级的设计，那么我们需要在芯片上面做一个基准电压。目前几乎所有的基准电压，都是依靠硅本身的能带来实现的。所以叫做带隙基准。约为1、2V。实现带隙基准的过程，不会是开环实现的，是闭环的过程。需要经行环路分析，稳定性分析，失配分析。）

现在，你把1、2V的电压源得到了，然后做了一个1、2：1、8阻值的电阻作为反馈电阻，使用运放得到了一个3V的电源电压。你使用环路稳定性分析方法分析知道环路是稳定的。算一算电路的输出电阻，知道大概这个电路有多少电流输出能力，能带多少负载。还不错，你觉得。虚短路虚断路的分析方法挺靠谱的。

紧接着就是真正有用的部分了。你需要一个比较器，来把热敏电阻与非热敏电阻的分压与一个基准电压进行比较。那么就用一个比较器吧。

（分立器件时代，你可以买一个比较器，想在单片上做完，那么就自己设计一个比较器吧。自己设计的比较器往往不那么理想。没有全电压输出范围，也没有全电压输出范围。增益也可能只有60个dB。但是你一看参数要求，够啦，60dB就60dB吧，总比没有好。）

好了。你完成了设计。

以上只是举了一个简单例子。实际遇到的模拟电路系统远比这个小系统复杂的多。市场的要求也越来越变态。谁叫有那么多聪明的人在设计模拟电路呢。

所以设计模拟电路的人，都在呕心沥血。穷其心智去满足各种不合理的要求，达到许多不合理的标准。

不过对题主来说，这些都是后话了。

题主假如希望做模拟设计这方面的工作，那么按照上面所写的这个小小的例子，可以看出来有多少科目需要学么？

1、电路分析

2、模拟电路设计基础

3、信号与系统

4、反馈理论/补偿理论

如果题主想做的是模拟IC设计，你还需要学习以下科目：

1、半导体工艺技术

2、半导体器件原理

3、概率统计知识

4、模拟IC设计。

其中，模拟IC设计包括：

1、小信号分析

2、放大器的线性建模

3、基准设计

4、ESD保护

5、版图设计

6、寄生效应

6、失效分析

7、噪声

8、振荡器

9、太多的省略号

希望回答能让题主满意，或者帮助更多的年轻EE们。

以上回答是针对模拟集成电路设计的，下面这位知乎用户Tariel重点关注针对信号链设计：

(下面的内容主要针对信号链设计，即已知应用需求，在与现实世界的接口(传感器/执行器)、信号调理电路/执行器驱动电路、ADC、数字域器件之间分配指标，并对模拟部分进行设计的过程。)

首先跟大家灌点儿心灵鸡汤:怎样不去学模拟电路。

1、有经济压力的不要去学模拟电路，尤其是有在京沪穗等一线城市还房贷压力的。虽然模拟电路听起来很高洋上，被大家认为是黑科技，但是这一行市场实在过小，分得也太细，指望它赚钱，随机性太大；而且在这一行里，频繁跳槽其实对水平的提高不利。所以如果有经济压力，请考虑尽早转向目前风险最低的劳动致富方法——当码农。当然如果能承担得起创业风险，参与到目前很火的智能硬件行业里去也是不错的。

2、没兴趣的不要去学模拟电路。搞模拟电路需要大量的时间和持续的心情，如果对这项工作没有兴趣，并且也自我感觉培养不出兴趣的话，也是尽早改行为佳，因为如果没有兴趣，不去思考，脑袋里面留下的东西只会越来越芜杂，对工作的提高并无帮助。

3、不会动手，或者不想动手的不要去学模拟电路。搞数字电路的时候，设计工程师可以只画原理图，把下游的东西(布局布线乃至工艺上的事情)都扔给别人，但是搞模拟电路要求设计工程师必须亲自动手搭建原型、诊断故障，大部分情况下只靠仿真是不够的。所以如果不知道烙铁拿哪头，或者怕拿烙铁，或者不屑于拿烙铁，请尽早改行；如果焊出来的东西跟豆腐渣一样的话，在排除烙铁故障和使用了劣质焊锡的情况之后，也请尽早改行。

4、脑袋不好使，逻辑能力不够的；或者脑袋有跑偏倾向的，不要去学模拟电路。当然如果脑袋不好使，那么不光模拟电路，数字电路也搞不好，写码也写不好，其他工程技术工作应该也干不好，还是趁早别当工程师了比较好。至于脑袋有没有跑偏倾向，可以用@ChrisXia的语言学民科偏见大全来自测——因为语言是大家从小每天接触的东西，你在"自发的语言研究"上脑子跑得越偏，进入专业领域之后脑子跑偏的倾向也越大。如果看了刚才那个膝盖中箭数过多，并且看完之后还坚持自己的偏见，那么可以考虑先吃点被门夹过的核桃补补脑。

5、有把工作台收拾得特别整洁的癖好的，不适合搞模拟电路。这一点不展开说了，贴一张图(JimWilliams主编的书AnalogCircuitDesign:Art，ScienceandPersonalities的封面):

如果面对这样的工作台有不适感，那么也趁早改行为好。当然跟前面几点相比，这一点是比较容易克服的。。。

喝完了心灵***，大家活着的还有多少?恭喜活着看到了这儿的同学，我是不是可以认为你们已经有了学好模拟电路，并以此作为爱好或职业的觉悟?那么我们就回到正题——怎样学好模拟电路。

不完全地总结一下，模拟电路设计大概有这么几个不同于其他工程设计领域，尤其是不同于数字电路设计的特点:

1、模拟电路处理的量来自现实世界，因此模拟电路的输入中，既包含与设计相关的信号，也包含与设计不相关的信号。比如设计一个心电图机，电极采集进来的除了需要处理的心电信号本身，还包含电极的极化电位(直流)，从电源感应来的50Hz干扰等等，而这些不相关的信号往往要比需要处理的信号强很多。因此，攻城狮需要分析信号的特点(如心电信号、极化电位、50Hz干扰所占的频率范围不同；50Hz干扰属于共模信号，而心电信号属于差分信号等)，并设计相应的电路，来提取出需要处理的信号，抑制与设计不相关的信号(比如设计合适的滤波器滤除带外干扰，用差分输入的仪表放大器消除共模干扰等)。

2、理论分析和仿真时忽略的因素，在实际的电路中可能产生很大的影响，甚至是决定性的影响。电路原理图只能反映元器件之间的连接情况，是拓扑的；而实际的电路是物理的。这也是课本上讲的内容和实际的电路的最大差别。举例来说，任务要求攻城狮设计一个220V转5V的开关电源，OK，很多半导体厂家都有用于隔离开关电源的控制器，只要看数据手册里面给的参考设计，根据计算更改几个反馈元件的量值，是不是就可以了呢?这样做出来的东西，倒是大都可以工作；但是也只是可以工作——事实上印制板布图的不同，能够严重影响输出纹波的大小。甚至在很多情况下(如进行射频设计时)，印制板的分布参数也会作为电路中的元件使用。

3、模拟电路设计中充满着技术指标、功耗、成本等各种约束，而这些约束往往不能同时满足，甚至会互相冲突。比如设计便携式心电图机时，考虑到对功耗的严格限制和直接使用系统提供的电源的方便性，会倾向于使用低压单电源供电；而考虑到共模抑制比和动态范围的要求，又会倾向于使用双电源供电。在这些约束之间妥协和折衷并作出取舍，贯穿整个设计的始终。

那么想要从事模拟电路设计，需要做些什么呢?下面是一个不完全的列表(详细内容待补充):

1、通晓电路分析的方法，掌握至少一种仿真软件的使用方法。

2、掌握阅读元器件数据手册的方法。

3、多动手实验。

4、及时整理自己获得的结果，尤其是负面结果。

5、掌握设计电源的技能。

6、了解热设计的内容。

7、关于排故技能。

以上两位还不够么，再来一个，这位知乎用户李瑄给你推荐了一个很好用的免费小软件：强烈的兴趣将是你模拟电路学习之路的不灭动力。业余无线电？音频功放？仪器工具发烧友？…许多大师都是从小时候的业余爱好中，爱上模拟设计的。

模拟电路设计=系统设计（精髓是反馈）+电路分析（数学方法的图形化理解）+有源/无源器件各种特性的利用（了解器件的各项实际特性）

具体到学习上：

1、U-I这类图解法的娴熟应用，结合各种器件的特性曲线，对电路的理解有极大帮助，促进直观理解。

2、叠加原理、戴维宁等效这些方法多去尝试使用。

（上面2条其实都需要一个良好的电路分析的基础）

3、不要记太多公式，注意合理近似和直观理解公式的意义。

4、模拟设计的精华——反馈，好好吃透，积累技巧，建议用纯晶体管制作AGC电路、稳压电源以便加深理解。

5、这是一门工程学科，需要大量的实践，以纠正自己理解上的偏颇。

强烈推荐：如果实验条件不足，推荐用LTspice仿真，小巧的免费软件，操作方便，爱不释手！

审核编辑 黄昊宇