低频模拟电路设计的有用思维模型？

在学习电路分析和设计时（从Tildon H. Glisson撰写的《电路分析和设计入门》中），我发现自己的想法是，经验丰富的电路设计师应该有一个更清晰的思维模型来提出他们设计的电路。

例如，可以借助真值表，卡诺图和其他几乎在算法上可实现的技术来设计数字逻辑电路。（除此之外，还有一些设计问题，例如非理想的信号/时钟传播，但可以解决）。

问题是，有没有表达工具可以在给定输入/输出条件和其他可能的约束条件下帮助创建低频模拟电路？是一种艺术，还是记住有用的构建基块并对齐它们以获得结果的一种方法？我说的不是仿真软件，而是人类的心理模型，它压缩了最重要的知识体系，成为领域中的有效探路者。

我什至不确定它是否完全可以解释（例如，如果有人问我如何编程软件，我将很难解释一般的编程方法），所以我将问题范围缩小到低频模拟电路，或多或少归结为电阻电路和相关源（我在这里吗？）。（但我想，瞬变本身就是一个挑战，也许相同的思维导图也有助于在频域中进行设计）。

我希望这个问题不会显得太宽泛或模糊。我相信，如果有答案，它们可以像卡诺图一样具体，或者在描述中包含4-6个句子。

模拟设计的关键是真正了解可用的构建模块（晶体管，运算放大器等）的功能。其余的是一个创造性的思考过程，提出了一种将构建块连接起来以实现目标的电路的方法。经验有助于加快这一步，但它本身并不能实现这一点。

基本问题是解决方案空间非常大。除了最琐碎的问题外，还有许多不同的电路可以实现一组目标。换句话说，在模拟设计中没有唯一的正确答案。

不能通过将数据插入一组公式来完成良好的模拟设计。是的，您需要进行一些算术运算以确定零件值等。真正的设计部分不是回答这些问题，而是在首先决定要问哪些问题时很有创造力。我不知道任何与组合数字逻辑的K-map等效的模拟设计辅助工具。

我认为对于模拟设计而言，当务之急是能够真正形象地观察电路的工作。这远远超过了像您在作业中所做的那样能够通过原理图并计算电压和电流的能力。在很多时候，这只是蛮力，并不是我在说什么。您必须能够查看原理图或以其他方式考虑电路，并在精神上看到推动电压和流动电流。您必须能够可视化这些更改如何在组件上起作用，然后在其他位置引起更改等。

我不知道该怎么教。以我的经验，那些能够进行模拟设计的人开始学习电压推力和电流的流传较早，通常是在高年级的学校。他们只是“得到”它，可能是因为在足够早的年龄就暴露于足够多的病例，因此这已经成为他们直觉的一部分。另一个因素可能是那些对电子产品真正感兴趣的人会在更早的时候对其进行研究，因此那些对电子产品不感兴趣的人就是没有真正热情的人。

您可以向某人教授所有您想要的理论，但是如果您刚上大学，要获得真正的模拟电路设计所需的直觉感觉可能为时已晚。我记得大学里有很多学生可以解决所有问题，取得良好的成绩，但仍然不能在没有大量死记硬背的情况下设计电路，通常大多是复制现有设计。我并不是说看甚至复制现有设计肯定不是一个好主意，但是没有直觉和能力来感知电压并查看电流，而这正是您所坚持的。

依靠理论是重要且必要的，经验可以帮助您更快地找到一个好的解决方案，并避免一些麻烦，但是，这些并不是使好的模拟设计师成为好的模拟设计师的原因。您需要感受力量，卢克才能成为一名真正的绝地武士。

首先，我说您在设计数字电路时对工程师绘制卡诺图或真值表的看法有些过时。

如今，任何大于几十门的数字设计都使用硬件描述语言来描述，这是一种高级语言，它描述了整体功能，而不是就逻辑门而言的确切实现（当然也有例外）。真值表，卡诺图，各种优化算法等都留给自动综合工具处理。

甚至用HDL编写的数字设计也不是“直截了当”的-工程师总是有许多选择，每种选择都有其优点，缺点和陷阱。编写良好，可靠，可读和可重用的HDL需要大量的经验和思考。

在模拟设计中，事情要复杂得多：

• 比起本科和研究生课程，任何模拟成分背后都有更复杂的理论。
• 组件以各种方式交互。
• 每个组件的参数数量范围从几到数百。
• 电路的复杂性总是存在一些随机性
• 还有很多

我还远不是模拟设计专家，但我想您的问题的答案是否定的-没有简单的模式/公式/想法，即使对于低频设计也始终有效（低频可以是高/低功耗） ，高公差，机械强度高等）。

在工作中，我看到年轻的工程师在数字设计团队中工作，甚至更年轻的程序员都在工作，但是任何模拟设计团队的核心都是很少的“老橡树”，这些人拥有丰富的经验，仅通过阅读书籍就无法获得。我认为这种年龄差异是我陈述的最好证明-没有什么可以比拟模拟设计的经验了。

话虽这么说，我不希望任何人给人以读书不会帮助理解模拟电子的印象，但是必须理解，Sedra＆Smith说的所有优美的理论都非常简化。我喜欢《模拟SEEKrets》一书（该网站上有免费的PDF版本）-编写该书是为了填补理论与实际组件和应用之间的空白。它不是入门级的书。

但是，在模拟设计的一个领域中，几乎可以达到数学精度：模拟滤波器的设计。有很多工具可以根据工程师提供的规格进行完整的设计。但这是个例外（我唯一知道的例外）。

根据要求转换为评论-但与其他人说的差不多。

Re " ... Is it kind of art ... memorize useful building blocks ..." 

艺术和感觉是其中的重要部分。
在一定程度上（只有部分），一位称职的食品厨师是一个很好的隐喻。

• 他们不只是“回忆”食谱，但他们知道很多。

• 他们不会“对齐”与主题相关的不同配方中的部分-而是他们会查看配方并了解它们为何按原样工作，它们如何易于与其他配方或组合进行交互以及将“点点滴滴”组合在一起可能在不知不觉中“在脑海里做饭”。

与食品相比，模拟设计通常比烹饪更复杂，因为它们之间的相互作用得到更好的定义和理解。有“规则”和“技巧”，它们实际上只是简化为速记的“物理法则”。

例如，几乎没有人知道或接受:-)

• 一个双极晶体管级的最大增益
  约为38.4 x负载电阻两端的DC稳态电压。

这是因为增益= R_collector cct / R_emitter电路（= Rl / Re），
并且对于
晶体管的完全旁路的发射极电阻Re = Rbe，
这与be结的动态电阻有关，
后者转换为〜26_Ohms / emitter_mA，
即13 2 mA时的欧姆或0.5 mA时的52欧姆。

将这些数字插入并稍稍挠一下，您会看到
最大增益= 1000/26 x Vload = 38.4 x Vload。

这个断言构成了深奥的魔力的一部分，并且在建议下引起了恐怖的l叫：-)。依此类推。随着时间的流逝，您会感觉到频率响应，噪声水平，...

K-map表示您想要什么或逻辑上什么。它并不意味着电路逻辑设计。为此，您需要技能和其他信息，例如信号速度和所需的逻辑电压电平。

同样，波德图不会带您进行电路设计，但技能会帮助您根据速度要求和可能需要处理的电压水平选择正确的运算放大器。