將—底層基本要素：從底層單元特性到器件組合—電路功能與特性，歸為硬件基礎(chǔ)—分立元件-模擬與數(shù)字。

想這樣說：

1. 一條線順著元器件走：元器件—>性能特征/參數(shù)及其特性分析—>元器件說明書參照—>組合-電路—>性能特征/參數(shù)及其匹配—>電路實現(xiàn)—>功能特征/參數(shù)及其性能分析—>性能測試;自下而上。

2. 一條線順著功能與性能走：實際問題—>電路的功能(信號處理要求與原理)—>電路設(shè)計與元器件選擇—>電路參數(shù)與元器件參數(shù)計算—>電路實現(xiàn)—>性能測試。自上而下。

3.描述電子元器件性能

初學(xué)者需要從三個方面建立基本的概念和知識積累。

一個是從書本來的理論知識—理想化的模型、一般化的規(guī)律、代數(shù)化的參數(shù)及其關(guān)系-定律=原理圖。

二是從實驗(試驗)來的實踐知識—典型化的模型、特殊化的經(jīng)歷與規(guī)律、算術(shù)化的參數(shù)及其關(guān)系-定律=實體結(jié)構(gòu)。

三是用計算機輔助—這是一個基于理論和數(shù)字化的—理想化模型、特殊化的經(jīng)歷與規(guī)律、算術(shù)化的參數(shù)及其關(guān)系-定律=數(shù)字化的虛擬實體仿真結(jié)構(gòu)。

物理模型—數(shù)學(xué)模型

首先有實驗與觀測，獲得本質(zhì)的規(guī)律認(rèn)知：

將電路中阻礙電荷流動的特性定義為電阻—物理模型，并且獲得了—試驗檢測得到了它的影響參數(shù)及其數(shù)量，獲得了參數(shù)之間的關(guān)系—數(shù)學(xué)模型R=ρ L/S。其中ρ 是電阻率(實驗決定)—這是直導(dǎo)線的電阻計算關(guān)系式。其它幾何形狀的導(dǎo)電體，其計算公式--數(shù)學(xué)表達--數(shù)學(xué)模型--參數(shù)的數(shù)量關(guān)系另行推導(dǎo)。

為了獲得電路中的電器特性，又需要幾何形狀的尺寸控制等，就有了人為制造的電阻，其阻值及其特性參數(shù)由制造商提供—說明書。實際的元器件及其特性

電子元器件實體圖-百度圖片

在電路中，用字母R表示，用下面的圖形符號表示(還有其它的符號種種)。

符號化的理想元器件及其特性

符號化的理想元器件模型

數(shù)學(xué)模型化的理想元器件及其特性R=ρ L/S

在電路中，它的電氣特性主要有對電流的反應(yīng)。也就是：

常量參數(shù)—直流電—時不變參數(shù)—自身又是在直流電條件下R保持不變，則有實驗所得歐姆定律V=IR。這就是電阻在直流電路中的數(shù)學(xué)模型。

變量參數(shù)—正弦/余弦交流電—時變參數(shù)—自身又是在交流電條件下R保持不變，則有理論與實驗所得歐姆定律Vm=ImR。使用了熱效應(yīng)—熱能功能原理—理論推導(dǎo)而來的有效值參數(shù)，這就有了電阻在交流電路中的數(shù)學(xué)模型。

還有變量參數(shù)—脈沖交變電流、……、周期交變電流、非周期交變電流、……、隨機變化的電流、……、數(shù)字信號、……

還有具有自身變量特性的電阻—溫度變化、尺寸變化、體積變化、材料特性變化等造成的非線性電阻等。

描述電路性能

在電路中，電阻可以被通過串聯(lián)、并聯(lián)、三角形聯(lián)接、T形、π形、……等特殊形態(tài)，以便于電路特性達到電氣性能要求。它們的數(shù)學(xué)表達則需要基爾霍夫兩個定律來實現(xiàn)。這就是電路的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合歐姆定律，就可以分析計算出各自需要的電氣參數(shù)—設(shè)計計算工具和依據(jù)—設(shè)計與故障分析必備。

物理模型是參數(shù)選擇與定義—抽象化、形式化，并用一個意象圖形符號表達。

數(shù)學(xué)模型是理想化的參數(shù)關(guān)系表征—抽象化、形式化，并用一個函數(shù)關(guān)系表達。函數(shù)可以是初等代數(shù)的形式，也可以是微積分形式的表征。

EDA就是基于數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)表征的，所以虛擬仿真的結(jié)果和實際有差異。因為實際的元器件及其組成電路會受到元器件誤差、連結(jié)方式造成的誤差、元器件位置安排造成的電氣特性相互影響差異、環(huán)境電磁特性造成的影響、節(jié)電焊接因素造成的影響誤差、等等的影響。這也是物理數(shù)學(xué)模型化帶來的理想化問題。這就有了調(diào)試。

在EDA可以通過設(shè)置零部件、元器件、電路等參數(shù)盡量逼近實際工況。當(dāng)然，這需要經(jīng)驗積累。對于經(jīng)常習(xí)慣性的使用的元器件，習(xí)慣性的使用的工程聯(lián)接方式，經(jīng)驗可以給出一些參數(shù)的設(shè)置范圍。另一方面，若要實際工況更接近理想化—理論化的工作點、優(yōu)良的工作特性、……，則需要調(diào)試中更改元器件的實際參數(shù)，以便達到最佳工作點、最優(yōu)工況。因此就有了元器件與電路的工作特性范圍要寬一點(如保真性要求的線性工作區(qū)大一點—寬一點—帶寬)。是一個魯棒性好的元器件與電路—抵抗干擾等能力強一點(如適應(yīng)電壓的波動范圍大一點，適應(yīng)頻帶寬一些等—頻響函數(shù)等)。

審核編輯：湯梓紅