是模电难还是数电难?
准确来讲,都很难。只是难点不同。我发现一件很有趣的事是,模电搞的久的往往觉得数字那块更复杂、差距更大;数字设计做的久的,觉得模电很玄学。
如果你是想问本科的课本哪个更难,那应该说模电更难。因为模电课本涵盖的范围更广,基本上覆盖到了模拟技术最主要的几个方面:器件,幅度放大,功率放大,高频电路,阻抗匹配,电源,滤波等。这几个方面是模拟电路一直以来最核心的内容,关心的主要是信号放大的线性度和输出功率大小,以及如何提高电路的频率(射频)。模电课本让你形成一个基本的概念和认识,更多的在于后来的继续学习和积累。而数电课本基本只讲了数字逻辑的组合和最基本的时序电路,内容浅显易懂,但是只涵盖了数电技术很小很小的一部分,一般都没怎么讲VHDL或者Verilog。往上的去的DSP、VLSI还有Architecture都是非常博大精深的,需要花一些时间才能掌握的。
应该说模拟/数字技术上的好坏跟这门课分数高或低没有根本联系。光靠那些知识也做不了什么,恐怕现在连电赛都应付不了。
模电其实也不是要靠天赋。模电很多人觉得难主要是给出的电路模型太抽象了,不光有非线性的分析,而且不少都是定性的而不是定量计算。现在国内普遍使用的模电书(比如童诗白的)上给出的很多计算方法和模型本身没有问题,但是实际当中我很少会用到。计算传输系数的方法,主要是过去的SPICE软件需要手动计算传输函数,所以在当时是必修课。三极管分立器件放大器现在很少有用的了,毕竟运放这么好用。但是这些知识对于理解模拟系统的设计有很大的帮助,我现在觉得获益匪浅。
本科阶段知识掌握的有限,加上做模电的老师一般也比较少,很容易把电路中出现的奇怪现象当成是“玄学问题”,然后觉得做模电太难太靠经验不如去写代码。其实是因为本科阶段经验不够丰富以及掌握的理论工具不够强大。很多“奇怪现象”都可以用电磁的观点都可以去解释,比如布板不合理导致的自激、谐振,震荡电路对电源的影响等等。计算电磁学的发展使得现在可以对模拟或者微波电路做非常精确的仿真,很多算法比如有限元(FEM)、矩量法、时域有限差分法(FDTD)都可以提供很精确的结果,即便是60GHz频段的毫米波电路,只要制造没大问题,误差就可以控制在5%以内。
但是经验还是很有用的,本科的时候有一个老师模电很厉害,100Mhz的分立器件电路,看一眼波形完全不动手算就从元件盒捏出一个电容告诉你接在哪里,果然work了。
现在回头看过去学习的模电知识和高频设计,在低频和弱电情况下还是适用的,但是有些等效模型还是有一些局限性。还是得继续学习。
布板上讲,现在模数混合器件的发展,让layout更加简单了,至少过去模拟地数字地分开处理的做法很多情况下都没有了必要。加上集成化程度越来越高,低频电路在设计上能发挥的空间越来越小,大多数时候只要不犯大错误,基本上都可以用。
其他的,都是老生常谈,很多人都讲到的了。
模电和数电哪个难,其实和你本身的基础密切相关。这么说吧。模电说白了就是物理电路的升级版本,微观电路是多了二极管和三极管的电路,宏观电路则多了运放这个器件。因此考试主干节奏就是一个是微变等效电路的分析,一个的主干节奏就是设计不同的输出波形。
前者主要是微观电路,也就是三极管电路考察比较多,这个需要比较深厚的物理功底。我本人由于接受过比较严格的物理专业训练以及数学(非数学类)训练,因此我在研究微变等效电路的时候没有太大的压力。这也就是说,我本人根本没把这当做一门电路原理课程(工科),我完全当做一门物理科学,也就是理科来学习(本人以后应该不太会从事电子方面的工作)。这个说白了,高中物理以及数学如果学不好就算了。电路原理以及部分微积分的知识也不过硬,至少微观电路这部分还是比较难的。因此,在普通本科容易出现模电期中考试出现大多数学生不及格的情况,因为与电路原理还有高中电路相比。模电的电路(差分放大电路)还是比较恐怖的。而且,微变本身的原理,也是很多老师讲不清楚。因此,模电在本科生考试当中,前面微观电路部分难度是比较大的,这也直接影响后续课程高频电子线路的难度。
后面就主要是讲反馈,运放以及一些简单的电源知识了。这些知识就有一种很工科的味道。主要是考察一些设计问题,定量方面的计算难度甚至不一定有高中物理大。因此,搞清楚一些运放的性质,比如「虚短」,「虚断」以及「虚地」这些简单的概念。当然初学者看到这几个名词也会头大,根本不知道这是在说什么。但是,由于定量的成分与前面相比少了,更多地是需要熟悉在运放非线性区的设计以及运放在线性区的设计。因此,适当「死记硬背」这些公式或者设计图像,大多数设计问题都可以搞定,比如输入一个正弦波如何输出一个三角波出来还要考虑正负(同相反相)问题,振幅问题(放大衰减)等等。因此,后半个学期考试,很多人由于「套路」,都有惊无险地通过了模电考试。
至于数字逻辑电路,这门课程对于大多数同学来说难度是要略低于模电的,为什么这么说呢?数电对于物理学本身或者说电路本身基础要求不是特别高。因此,对于电路不是特别懂的同学也不需要紧张。无论是时序逻辑电路还是组合逻辑电路的设计,和我们传统的物理电路(也就是模电,电路原理)这样的还是长得有点不一样,对于一个不太需要依靠物理基础的学科,对于很多同学来说确实算送了一口气。数字电路这门课程从二进制开始,逐渐引入数字元件然后进入设计的部分。我认为数电的核心就是触发器,搞清楚了触发器,数电很多内容也就搞清楚了。数电对于基础要求主要是部分算法知识以及高中数学知识,有计算机基础的同学学习数电会容易很多。而且这门课程比较讲究逻辑性,逻辑清晰点,一般不会吃太多亏。