集成電路與晶體管電路關(guān)系密不可分
隨著電路元件黑盒子化的逐步發(fā)展,電路設(shè)計(jì)更趨于便利。因此,使用IC或LSI進(jìn)行電路設(shè)計(jì)比使用分離的晶體管或者FET進(jìn)行電路設(shè)計(jì)更加快捷和簡(jiǎn)單,使用IC進(jìn)行電路設(shè)計(jì)越來(lái)越普遍和普及,
在這樣的IC或者LSI全面發(fā)展的時(shí)代還有沒(méi)有必要學(xué)習(xí)晶體管和FET--這些最基本的放大器件嗎?
現(xiàn)在,如果想制作一個(gè)電路(尤其是模擬電路),有時(shí)候會(huì)非常簡(jiǎn)單,將幾個(gè)IC組合起來(lái)就能輕松完成電路功能。例如:如果想設(shè)計(jì)一個(gè)放大電路,使用OP放大器IC就能搞定。
從這一點(diǎn)來(lái)看,似乎我們已經(jīng)不大需要學(xué)習(xí)最基本器件的工作原理和電路組成了。
從對(duì)電路的認(rèn)識(shí)來(lái)看
但是,掌握晶體管電路和FET電路有關(guān)知識(shí)的場(chǎng)合和僅使用OP放大器的情況對(duì)比,在電路的認(rèn)識(shí)上會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的不同。
當(dāng)我們不用過(guò)多關(guān)心OP放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu),僅僅將OP放大器作為一個(gè)“黑盒子”來(lái)使用時(shí),是將IC作為進(jìn)行理想工作的器件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但是從實(shí)際電路中發(fā)生的故障現(xiàn)象來(lái)看,其原因往往是由于IC不是理想的器件。
讓我們從最簡(jiǎn)單的單個(gè)晶體管放大電路為例來(lái)看,電壓增益是有限的(而理想的OP放大器的電壓增益是無(wú)限大的),輸入電流也以基極電流的形式存在(理想OP放大器的輸入電流為0)。電壓增益的頻率特性也存在許多問(wèn)題。
當(dāng)電路發(fā)生問(wèn)題時(shí),不能直接調(diào)整OP放大器的特性。但是,如果是單個(gè)晶體管的放大電路,就能采取多種對(duì)策。
因此,如果在單個(gè)晶體管放大器中積累一些經(jīng)驗(yàn),就會(huì)得到如下的預(yù)測(cè):“OP放大器內(nèi)部是這樣的,所以在外接電路上要做這樣的工作......”。
如果具備了晶體管電路和FET電路的知識(shí),在使用OP放大器時(shí)即使發(fā)生麻煩或者產(chǎn)生不符合要求的特性,也能采取各種對(duì)策。這不僅局限于使用OP放大器電路,而且可以說(shuō),對(duì)于全部的模擬電路和數(shù)字電路都是一樣的。
也就是說(shuō),如果掌握了晶體管電路和FET電路,則不會(huì)將IC和LSI看做理想的器件或“黑盒子”,而會(huì)看做“與自己設(shè)計(jì)的電路一樣,是由晶體管和FET集合起來(lái)的電路”。其結(jié)果是,對(duì)電路的工作本質(zhì)有所了解,能夠順暢的處理一些麻煩問(wèn)題。同樣,即使僅適用IC和LSI,也能設(shè)計(jì)出更好的電路。
晶體管電路或FET電路的設(shè)計(jì)空間是無(wú)限的
現(xiàn)在,幾乎在所有的場(chǎng)合,電路設(shè)計(jì)都使用IC或LSI,但是由于IC和LSI的電源引腳、輸入引腳都已經(jīng)被確定了,所以限制了使用IC和LSI能夠?qū)崿F(xiàn)的電路設(shè)計(jì)。一般使用者就會(huì)看在數(shù)據(jù)表上寫(xiě)著的數(shù)字或使用說(shuō)明,不會(huì)去想自己動(dòng)手做什么的。
所以,僅僅使用IC和LSI的電路設(shè)計(jì),只是選擇符合電路設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的性能與功能的IC和LSI,因此不能說(shuō)是創(chuàng)造性的工作。
然而,所謂的晶體管或FET是電子電路的基本器件,所以在組裝電路時(shí)必須接上電阻和電容,很顯然,還必須接上電源。總之,說(shuō)也不會(huì)給我們鋪好道路,從哪里到哪里都必須有自己完成。
雖然這樣做有些麻煩,但這是一件非常有創(chuàng)造性的工作。這是由于不受IC和LSI的束縛,如果再加上設(shè)計(jì)者的本事,就能制造出超過(guò)IC或LSI功能與性能的電路。
所以說(shuō),晶體管電路或FET電路的設(shè)計(jì)空間是無(wú)限的。
另外,IC的內(nèi)部是由晶體管或FET、二極管、電阻和電容等電路元件所構(gòu)成的,所以用晶體管或FET對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)就像對(duì)IC和LSI的內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)一樣,就比較容易掌握該電路。
這樣,從晶體管電路或FET電路開(kāi)始學(xué)習(xí),是牢固的掌握電子電路最好的方法。
使用IC與晶體管進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的比較
充分掌握最基本的放大元件,即晶體管的工作原理,能夠達(dá)到從容設(shè)計(jì)利用晶體管的分立電路。
不要將IC和LSI看成簡(jiǎn)單的黑盒子,而是看成“晶體管和FET,電阻和電容等分立元件的集合體”。也就是說(shuō),以能夠看懂IC內(nèi)部的電路為目的。
在不能滿(mǎn)足IC性能時(shí)(不是換成別的IC),將采取晶體管電路來(lái)彌補(bǔ)其性能上的不足,并且,即使有了故障也能夠采用考慮到IC內(nèi)部工作狀態(tài)的適當(dāng)處置方法。
掌握晶體管電路的好處是:對(duì)電路的整體--從一個(gè)角落到另一個(gè)角落都能按照自己所喜歡的方式來(lái)組合。
使用IC的優(yōu)點(diǎn)是能夠簡(jiǎn)單的、小型的制作各種電路。在性能方面,也許使用IC時(shí)要好一些;在使用方面,IC也是方便的。然而,IC的不足之處使設(shè)計(jì)人員不能在電路技術(shù)方面得到真正的鍛煉,其結(jié)果導(dǎo)致不能以自身的力量來(lái)考慮新的電路--即原始電路。