电子电路(electronic circuit)又称之为电子回路,是指由电气设备和各类元器件(用电器),以某种特定的方式连接起来,为电荷的流通提供路径的总体。
简单来讲,电子电路就是由电子元件所构成的电路,根据所处理信号的不同,电子电路可分为模拟电路和数字电路二种,其中集成电路(IC)是电子电路技术中最具典型性和代表性的一类产品。
对于电子电路技术而言,电路设计是其应用中重要的前提,根据不同的电路设计方案,可制造出各类电子电路载体,如电路板、功能元器件等,在具体应用时,则是对电子电路的安装与连接技术,如封装技术等。目前,对电子电路技术的研究主要集中在两个方面,即模拟电路和数字电路。
电子电路的发展史电子电路发展历程较为漫长,而电子电路的特性决定了必须快速进行更新换代,而每一次更新换代电子电路都能够获得无可比拟的强大功能,这是其他电路无法实现的。电子电路的发展史复杂与繁琐,无法一一详尽,以下只能列举主要三个主要阶段作为案例以供参考:
1、通过数字电路转化不同信号
传统物理电路中只能利用导线将电流运输,然后让各用电器顺利运作,却无法转化信号,这是传统物理电路功能不全面的一种体现。传统物理电路一旦导线陈旧或者器材老化,就难以实现信号的传输,更是难以恢复到之前的性能。
数字电路能转化不同的信号,将信号稳定的传输,既可以将电信号转化为数字信号,也可以电路运用的末端又将数字信号转化为电信号,无论电流能否稳定,对电子电路整体的运行与功能都没有太大的影响,电信号转化为数字信号的过程中,数据得以有效保存,因此电子电路的信号传到功能极为稳定,这也是传统物理电路无法企及的。
2、通过集成网络电路实现数据存储与读取
集成电子电路是一种大规模的网络集成电路,能够将不稳定的电流信号转化为其他信号的方式实现了数据的良性存储,给人们的生活带来了巨大的便利。集成电子电路还拥有计算功能,可以为人们反馈提供许多的有用信息,这也是电子电路的特点之一,通过这些资料的收集,人们可以不断改造电子电路,实现性能地不断优化。
传统物理电路作为简单连接的电路,无法实现数据的存储和读取,电子电路却截然不同,能够充分实现数据的存储和读取,如数字信号,声信号的存储读取等。
3、通过模拟电路实现对信号的模拟
模拟电路是电子电路的一种,能够对模拟信号进行传输或处理,它的原理是利用电流或电压对真实信号进行模拟,使真实信号再现。举个例子,再播放的收音机的过程中,电子电路通过接收处理无线电广播信号,然后经过一系列的混频、放大、解调等过程,最终能够完成音乐的播放和新闻等的报道。
模拟电路的设计实现了对不同信号的传输与处理,也使得信号的传输稳定与真实,模拟的性能是其他物理电路无法实现的,这也是电子电路无可比拟的优越性的一种有效体现。
模拟电子电路模拟电子电路又叫模拟电路(Analog Circuit)简称AC,它是一种能够对模拟信号进行有效处理的电子电路,这里所指的模拟信号是电压(或电流)对于真实信号成比例的再现。
可将模拟电路分为标准和专用两大类,标准模拟电路主要包括放大器接口电路、数据转换器、稳压器、比较器以及基准电路等,其中稳压器和基准电路在模拟电路市场中所占的比例最大,约为13%左右。专用模拟电路的主要应用领域包括电子产品、计算机、通信、汽车、工业等。
1、模拟电路生产工艺
模拟电路的出现时间相对较早,各种指标的不断优化是其进步与发展的重要体现,尤其是在功耗、速度以及分辨率等方面的改进。
模拟电路刚刚出现时,采用的生产工艺为8掩模工艺,在当时,大部分生产厂商所用的制造工艺十分类似,他们所生产的器件类型也基本相同。随着技术的逐步完善,如今,各个厂商在制造模拟电路方面都有了自己的工艺,模拟电路生产工艺的优化改进除了与晶体管的尺寸有关之外,还与其工艺本身的复杂性有着极为密切的关联。
模拟电路在制造过程中,需要使用50个左右的掩模层,并且其中还包含薄膜晶体管、CMOS、双极和能够实现相关模拟功能所需的其它专用组件。
2、模拟电路的尺寸缩减
在有些应用领域中,对模拟电路的尺寸要求较高,为此,应加大对模拟电路尺寸缩减方面的研究力度。对于模拟电路而言,它的某些特定参数,如电压、电流等,需要占用芯片一定的面积,由此才能发挥出应有的作用。
相关研究结果显示,电压越高所需的晶体管就越大,并且还需要足够大的间距。不仅如此,较大的电流在运作时,也要求使用面积相对较大的晶体管,若是采用缩小参数的做法,无法使晶体管传输大电流的能力得到根本性地改善。
同时,功率的耗散也同样需要有大的芯片面积和热连接来实现正确运作。对密度进行改进是实现模拟电路尺寸缩减的有效途径之一,由此使得以纤巧线宽实现的新型晶体管获得了快速发展。细线工艺除了能够支持巨量数字电路之外,其成本也相对较低,它在模拟电路中的应用,可带来一定的经济效益,并且还能拓宽模拟电路的使用范围。
3、模拟电路的模拟组件
在模拟组件方面,随着技术的发展,运放的速度及DC精度均有了明显的改善。以线性稳压器为例,它由压差、电源电流、模拟监视输出构成,这种架构下,不需要额外配置专用的外部电路,便可实现器件之间的并联。
数字电子电路数字电子电路又叫数字电路(Digital Circuit)简称DC,是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路,这一过程的实现主要凭借的是数字信号。二值数字逻辑是此类电路的基础,它处理的信号为离散型的数字信号,电路中的电子晶体管工作于开关的状态下。
1、数字电路简介
从数字电路的发展历程上看,与模拟电路较为相似,都经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路(IC)等几个时代,两者相比,数字电路的发展速度要更快一些。
上个世纪70年代末期,微处理芯片的诞生,及其在数字电路中的应用,使数字电路的性能产生了一次质的飞跃。硅是数字集成器件制造时采用的主要材料之一,在高速运行的数字电路中,也会用到化合物半导体材料。
在数字电路中,逻辑门是最为重要的逻辑单元电路,而在CMOS工艺不断发展和完善的前提下,使得TTL在逻辑门电路中的主导地位有所动摇。
与模拟电路相比,数字电路更加复杂,由于其主要进行的是数字信号的处理,故此电路本身的抗干扰能力要优于模拟电路。一个完整的数字电路一般需要有两大部分,即控制部分和运算部分,由于具有这种结构使数字电路具备了如下特点:适合运算比较、存储控制;同时数字电路具有可靠性高、集成度高、体积小、功耗低;电路设计、维修、维护灵活方便等优点。
2、数字电路的实际应用
目前,数字电路以其自身所具备的诸多特点,在多个领域中均获得应用,如电视、雷达、通讯、电子计算机、自动控制、航天等。
(1)在数字电视中的应用
数字电视是以数字电视信号进行传播的一种电视类型,通过数字解调和音视频解码技术可对图像和声音进行还原。数字电路中,编码器和译码器是最常接触的器件之一,数字电视作为数字电路的一种应用形式,编解码是它的关键技术之所在。
音频和视频信号在初始时均为模拟信号,为此,在传输前需要进行信号转换,将模拟信号转换为数字信号,当音视频信号数字化之后,其中的数据量将会变大,由此会对此信号的传输造成影响,为有效解决这一问题,需要应用数据压缩技术。
(2)在计算机系统中的应用
数字电路能够利用继电器等控制器件,来完成二进制的算术和逻辑运算。在早些时候,无线电电路中的放大器通常使用的都是真空管,随着技术发展,真空管逐步被数字电路中的快速开关所取代,利用一定数量的逻辑门电路可构成相对完整的控制器。
3、数字电路的发展
随着各种科学技术的不断完善和进步,推动了半导体、平板刷等技术工艺的发展,由此为数字电路的发展提供了强有力的技术支撑。
数字电路将会朝着集成化、复杂化、智能化的方向发展,它的运算速度也将在现有的基础上获得进一步提升,在这一前提下,数字电路将可集成数以亿计的微处理器。
在不久的将来,计算机和移动终端的CPU时钟频率都将大幅度提高,并且CPU的体积也会变得越来越小,这样可使一块微处理芯片上容纳多个CPU,从而使高速缓存达到三级以上,有助于减少CPU对外部存储器读写数量的减少,可使CPU的数据吞吐量获得大幅度提高,有利于处理器整体性能的增强。
电子电路在生活中的应用电子电路设计与分析的成本极高,因此无法应用于生活的各个领域,虽然目前还无法广泛普及,但电子电路给人们生活带来的便利却是至关重要的。电子电路大多作为集成电路而存在,在电路网络中通过存储分析与计算各种信息,转换各种信号,为人们的行为提供了有效的数据。
1、稳定供电
传统电路难以为精密仪器提供稳定安全的电流,这是由于传统电路配置差,电流的波动大,变化幅度大,电流非常不稳定使得精密仪器的故障与错误,因此必须要想方设法实现稳定电路的供应,电子电路为精密仪器提供安全稳定的电流供应变成了可能。
一些精密仪器必须要稳定安全的电流才能持续运行,在对电流稳定与安全的要求相当高的精密仪器使用上,人们常常装载到电子电路中以提供安全而稳定的电流,必须提供安全而稳定的电流,电子电路在高科技领域的使用为科技创新与技术研发提供了便利的条件。
2、分析采集数据
电子电路能够广泛应用于对信息的采集,对数据的分析,这些有效信息在集成电路板中稳定存储,因此可以通过反馈自身运作时的信息,为人们改良电子电路以及进一步研究电路的运行提供了有用信息,同样是电子电路的非常重要的一样应用方式。
人们在电子电路中总是可以通过采集分析获得各种物理参数,这是因为电子电路优越的功能决定的,涉及大量信息的收集,贮存与加工处理,于是人们将这些参数进行分析与处理后能够得出许多有效的数据。
3、转化信号
一些重要领域中非常依赖电子电路提供的信息,因为模拟电路能够实现信号的转化,如声控灯会根据人发出的声音将声信号转化为电流信号,一些安全系统中发现异常的声音时,也能够将声信号转化为电信号,并转化成其他信号来警示人们。
部分功能强大的电子电路还能够将声信号进行采集与贮存,使人们获得有效数据,还能够自动检测出电子电路某个部分功能异常,人们通过这些信息能够掌控更多的资料与数据,在接受信息后做出调节与反馈,及时排除故障,维护电子电路的稳定运行。
模拟电子电路
模拟电子电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟信号是指连续变化的电信号。模拟电子电路是电子电路的基础,它主要包括放大...[查看全部]
模拟电子电路 : 电子电路
模拟电子电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟信号是指连续变化的电信号。模拟电子电路是电子电路的基础,它主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。
模拟电子电路的特点模拟电子电路的电信号是连续变化的电量,其幅值的大小在一定范围内是任意的。所以要求电路要对这种信号不失真地进行放大或处理,因而对元器件及电路参数和外界条件的要求比较严格。例如放大电路中的半导体器件通常要工作在线性放大状态。
放大电路是模拟电子电路中最基本的单元电路。放大电路一般包含具有非线性特性的三极管或集成放大器件,它们需要直流提供静态工作点,而被放大的是交流信号。所以,在模拟电子电路工作时,既有直流又有交流,既有线性元件工作又有非线性器件工作,既需要有静态分析又需要有动态分析。
①放大电路:用于信号的电压、电流或功率放大。
②滤波电路:用于信号的提取、变换或抗干扰。
③运算电路:完成信号的比例、加、减、乘、除、积分、微分、对数、指数等运算。
④信号转换电路:用于将电流信号转换成电压信号或将电压信号转换为电流信号、将直流信号转换为交流信号或将交流信号转换为直流信号、将直流电压转换成与之成正比的频率……
⑤信号发生电路:用于产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波。
⑥直流电源:将220V、50Hz交流电转换成不同输出电压和电流的直流电,作为各种电子线路的供电电源。
模拟电子电路的演变形成方法1、功率放大电路的演变
功率放大电路提供给负载足够大的信号功率。在输人为正弦波且输出基本不失真的条件下,输出的功率是交流功率。电源提供的功率是直流功率,在一定的输出功率下,减小直流电源的功耗,可以提高电路的效率。
在输入信号控制下,功放是将电源的直流电变换成负载需要的信号功率的功率变换器,在变换期间功放管自身有较大的耗散
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