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模电之美在于.......

来源:知乎


我觉得关于模拟电路的美,可以分为几种。

第一种在于工整
好些基础的模块,像电流镜,输入对,都是对称的。
因为是对称的,所以从感性上,你就能理解它们要做什么。
所以不用花太多的时间,你就能跟一个从来没有学过这些电路的人讲明白一个简单的比较器原理是什么。
因为工整。

第二种美在于精巧
还是拿电流镜来说,就那么连一连,输入的电流就能和输出的电流相等。这是一种精巧。
使用两个不同面积的bipolar,流过相同的电流,它们的基极电压差居然恰好与绝对温度是成正比的,这是一种精巧。
于是我们放大这个电压,把它叠在一个Vbe上,恰好,这个电压随温度增加是线性减小的。
于是我们就得到了一个带隙基准。它与温度无关,恰好就是大约1.2V。
这不能不说是一种精巧。

第三种美在于严谨
在沙子提炼的硅片上面,制作出那么小的器件。
这些小小的器件,都严格地遵循预想的定律。
而这些定律,咋一看仿佛天书一般。确是可以被理解的。
其中的公式,大多数都可以被追本朔源,通过半导体物理的基本知识推理出来。
而半导体物理是从量子力学得到的,简直像是在建立在半空中的楼阁。
这是壮观的人类智慧之美。

第四种之美在于系统
设计一个运放,放在反馈环里面,来放大输入信号。多么简单,却又是多聪明。
用一个auto zero电路或者是chopper电路来消除一个比较器的offset,多漂亮的想法。
使用delta sigma方式来得到一个十六位的AD,多巧妙。
无数的聪明人设计了无数的聪明的系统。有时候看明白这些系统,知道它们是怎么工作的,就是一种享受。

……模电这么美,
以至于有本书都叫《模拟电路版图的艺术》

连版图都是艺术哦。
天下的美大都一样。
复杂又简洁
深邃艰涩又浅显直观
不拘小节又细致精巧

但我想不只模电,
在任何一个前人累积了无数知识的领域,都能体会到类似的美。
这种美其实就是人类对自己的认识能力和创造力的惊叹。

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