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一文带你掌握模拟电路框架

信息来源：芯启示 | 发布日期： 2021-09-07 | 浏览量：

关键词：模拟电路框架

电路可以说是当今实现信号处理最广泛的载体，没有之一。集成电路出现以前，信号的感知处理传输接收等大部分过程都是直接在模拟域完成，缺点是即使是简单的功能，也需要很大的体积。

集成电路出现后，确切点说是三极管晶体管等多端口器件出现后，通过控制基极或栅极，就可以控制它们的通断，得到零和一两种的状态。

可不能小觑这看似简单的一步。在一个基本单元上，用一个简单的控制就实现了两种状态，可谓从无到有的跨越。

道德经讲道生一一生二二生三三生万物，一生二的环节其实是最难的，生出二之后，再得到三直至万物，通过重复前面的过程就可以实现。

因为一生二，得到了两种状态，再利用二进制，就可以实现无数种状态。

这里的二有点像正交基或者正余弦函数，有了它们，再经过组合，就可以实现复杂的空间或信号，反之则是将复杂的空间或信号分解为它们的组合，简化处理的过程。

集成电路飞速发展了六十多年，自从实现了从无到有的跨越后，后续更多的时间里都在做两件事。

一者是设法将基本单元小型化，从而具有更大的集成度，消耗更低的能量。即每提升一代工艺，特征尺寸就减小为原来的一半。

再者是扩大集成电路的应用范围。一开始它只应用在微型计算机中，而当它的低能耗和完成高复杂度功能的能力得到认可后，开始渗透到世界的每一个角落。

有了它，同样功能的设备，体积可以缩减为原来的几十分之一甚至几万分之一，关键是成本还极低，这性价比确实没谁了。

不过呢，集成电路也有它的局限性，譬如晶体管的特征频率最高可能为THz，对于要求更高更快更强的人类，速度可能还是不够快，不过在当前科技阶段，对付绝大多数的应用是绰绰有余了。

模拟和数字作为集成电路的两大分支，近年来都得到长足的发展。但是数字在工艺提升的过程中受益更大，所以越来越占据更大的面积，并且有向模拟渗透的趋势。

不过外界信号是连续的，模拟中诸多的模块，是无法用数字代替的，要实现整体的功能，它们的作用仍举足轻重。

言归正传，接下来就盘点下这些模块。

单位增益缓冲器。单位增益缓冲器也叫单位增益放大器，它有两个显著的特点，一是放大倍数为一，一是驱动能力大。

它可以由闭环放大器，共源极放大器，源极跟随器或翻转电压跟随器实现。

就比如今年ISSCC中离散模数转换器章节，第一个工作就用到了单位增益缓冲器。

放大器。放大器是电路中极其重要的模块。它的基本功能是完成信号电压电流或功率的放大。

由它和其它一些无源电路组合起来工作，就可以得到模拟信号运算电路。实现比例，求和，积分，微分，对数，指数，乘法或除法的功能，简直不能更强大。

采样保持器。采样保持器完成信号的采样功能，是离散型电路必不可少的模块。

比较器。比较器通过比较电压大小，输出数字高低两种状态。它是完成模拟世界到数字世界转换的基本单元。

模数转换器。模数转换器完成模拟信号到数字信号的转换。常用的有快闪型，逐次逼近型，流水线型，增量叠加型和双斜率积分型等。

滤波器。滤波器是一种频率信号筛选器件，按所通过信号的频段分为低通，高通，带通，带阻和全通滤波器。

按采用的器件分为无源和有源两种。常用的结构有巴特沃斯，切比雪夫，贝赛尔和椭圆滤波器等。与模拟滤波器对应的是数字滤波器。

积分器。积分器是输出信号对输入信号时间的积分，它是计数器的连续版本。

带隙基准。带隙基准产生稳定的电压或电流。

线性稳压器。线性稳压器提供稳定电压的同时，保证足够的驱动能力。

升压降压器。它实现电压电平的转换，同时提供足够的驱动能力。

交流直流变换器则完成不同类型电的转换。

振荡器。振荡器产生控制的时钟信号，而时钟信号是系统的指挥官。

锁相环。锁相环实现两信号频率和相位的锁定，在保证整个系统的有序运转中起到重要的作用。

鉴相器。比较输入信号相位的差异，产生电压脉冲信号。

以上涵盖了模拟电路大部分模块，再加上无源器件电阻电容和电感，就能够完成各种复杂的功能。

转载请注明出处（一文带你掌握模拟电路框架：/companynews/422)

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