对于没有任何基础的初中生,想成为电子爱好者,你有什么建议或学习路线吗?

我有决心,回来可以问家里人买板子,也不是三分钟热度。别扯别的,直接上干货吧!!!
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您需要的是一点点抽象的能力。能够把图标和实际的元器件之间的映射关系弄明白。然后, 类似围棋定式一样, 记牢它们的特点。

如果您只是求书, 那么哈佛的电子学课本无疑是最好的之一。

俺初中毕业, 没啥文化, 大伙都知道。












关键还是兴趣的驱动。

每个元件的特点如果您都清楚,理解起来就不那么费劲。关键是要有兴趣。 没有兴趣的事情就是折磨。学英语如此, 学模电亦如此。

俺的模电也是自学的, 裸考就有98分。

别人还在琢磨三角函数的时候,俺已经在脑子里搭建自己的 uA741 了。这不是因为俺有啥天分, 完全是兴趣使然。其实这不是特异功能, 用过 HSPICE 的估计都能做到。 当然 HSPICE 和 HGAME 一点关系都没有。

如果您要类比的话, 模拟电路的套路有点类似围棋的定式。

开始的时候需要强记。

现在的您其实很幸福, 有各种免费的资源例如 LTspice 电路仿真工具可以用。



俺学习模电的驱动力是要造自己的收音机、发射机、扩音机和电视机。只是后来被电脑打断了。


俺搭的第一个电路, 只有两个元件, 就是二极管和变压器。



那时候还没有充电电池, 但同学告诉俺, 电池放完电还是可以充的。于是俺就到图书馆找了一本人民邮电出版社的书, 查到了一个最简单的充电电路。

幸运的是, 笨重的矽片整流器已经被淘汰了。 而通过汕头走私过来的仙童二极管已经在无数嘎己郎的努力下进入了广东的市场, 俺的早餐钱(二两猪肉粉)就换了两个 1n4007.

这个简单笨拙的充电电路,确实是可以用的。 俺为此兴奋了几天。当然,波形是没得看, 只能脑补。多年以后才知道有SPICE仿真。最开始接触的示波器是初中的 SB10 示波器, 老师把它们和中华学习机一起当宝一样收着。因此, 俺只能继续脑补波形。中华学习机呢? 俺买了一套用户手册, 过干瘾。 猪肉没吃到, 想想一下猪肉香也是好的。

** 给干电池充电是危险的, 有爆炸的危险,请注意。


也可想而知, 现在的学生是多么的幸福。 100M 带宽的示波器只要 1000 多人民币,也就是 50 碗猪肉米粉的代价。而 SPICE 仿真软件还有免费的 LTspice。



人民邮电出版社上世纪60~80年代的那些电子制作和电子百科全书, 尽管有年代感,仍然是有参考价值的。 只是很多昂贵的国产器件已经被尘土一样便宜的东西顶S在沙滩上了。 例如 F007 以及 5G28 这样的放大器, 可以被几毛钱人民币的 TL061/071/081 替换, F007 可以被 LM741/uA741 替换。3DG6 可以被 9013 或者 2N2222 替换等等不一而足。 您需要查找的,只不过是一份 CROSS REFERENCE LIST。 您可能不知道 200 个 9013 还不到 10 元人民币。



第二个电路, 仍然很简单。 依旧是一个二极管。

但二极管要自己做。 镀锌的铁丝, 酒精灯烧红了以后,慢慢冷却。当它和铜丝接触就形成了一个理论上的二极管。这个二极管还有负阻效应, 大家感兴趣不妨自行实验。不只是隧道二极管才有负阻效应, 这种土法制作的(检波)二极管也能有好玩的负阻效应。







【SPACE HOLDER】


其实, 回头看自己模电的学习, 就是现在教育市场上狂推的 IBL (Inquiry Based Learning) 和 PBL (problem based learning) .




最好的学习方法是什么?

最好的方法要有意义, 没有意义的事情做起来就没有动力。

冠冕堂皇的话, 俺还真的不太会说。因为大家都知道,知乎上刚下飞机的人很多。俺没啥文化, 初中毕业。虽然俺也偶尔刚下飞机, 但是俺是农村孩子, 比较朴实, 比较耿直。

在俺看来,学什么都没啥大不了的,

母猪的叫声中外都差不多。

譬如, 俺学英文主要是为了研究母猪配种。

俺小时候住在农村,旁边有个人和母猪配种基地。 (注: 人和以及江门都是好地方, 广东人都知道)学英语和种田一样无趣, 需要时间需要把握方向和不断努力, 三个原因凑齐了就不难解释为啥大家都厌恶重复的折磨了。如果找不到意义, 学英语也确实是种折磨。 另外我们的世界也是个 Loop(), 也是种折磨, 因此有些看不开的就出家了。 宁愿放弃吃肉,出家了。俺曾经认为学任何东西都是无用的, 只要学会象小猪那样吃奶就够了。 尘归尘土归土, 加上轮回, 下辈子幸运的话还能做猪, 不幸运的话可能变成一棵树。一辈子回顾的话,学啥都是会亏到吐的。学东西太多有啥坏处?会纠结人为啥只是一堆幸运的基本粒子......会纠结是不是活在虚拟机里边......会纠结这个世界是不是一个投影......在圣经里面,上帝同意人类要多办事多生娃, 而细菌都会繁殖繁衍,如果人不会繁殖那就不像话了。

Genesis 1:27-28

So God created man in his own image, in the image of God he created him; male and female he created them. And God blessed them. And God said to them, “Be fruitful and multiply and fill the earth and subdue it and have dominion over the fish of the sea and over the birds of the heavens and over every living thing that moves on the earth.”

“繁殖繁衍这件事情不能马虎!”

受神的指引,俺未成年的时候就立志研究母猪配种以及人和人之间的性行为。而俺的学习的第一步就是阅读禁书,老牌资本主义国家禁止出版的书,《查泰莱夫人的情人》(Lady Chatterley's Lover)。



小时候没有 APP, 没有手机(cellphone, cellular phone)/平板(tablet computer),没有电脑 (Microcomputer)/笔电 (notebook/laptop computer),没有游戏机(game console), 没有电视机(television),只有收音机, 而且是干电池的收音机 (Multiband Radio Receiver)。





Schematic diagram of a vintage Superheterodyne receiver


网络时代大家喜欢传唱的一句话是,“贫穷限制了你我的想象力”。

俺是不同意这种说法的。

俺觉得,

是富贵限制了大家的想象力。

你们都太有钱了,所以富贵限制了你们的想象力。

同时,你们都太有钱了,所以富贵封印了你们的学习动力。


。。。。。。俺学英语和学模电的过程是穿插在一起不能分开的。 同样,也和数理化的学习是交织在一起,不能截然分开的。


自学电路为什么这么难,在国外几岁十几岁的小孩为什么上手又那么快,是不是我们的课程设置上有什么问题?

也许是因为学习模电对您来说是个负担,而不是种乐趣。喜欢模电的人,看到一个新的电路,会如获至宝般有超越肉欲的渴望去了解和吸收这个新的构想。

是不是我们的课程设置上有什么问题?

动手太少, 这是一门需要实践的课。




"模电其实不难学。"

这话听起来很象装 )X( 成性的人说的。俺的意思不是抬高自己,而是希望大家明白:“大家都是逼出来的。”没有谁比谁更聪明, 只有谁比谁付出更多。只要您付出了学习的努力, 一定是会有收获的。也许您可以说模电的学习曲线比较陡, 但模电的基础内容不是很多。

比如,考模电的时候俺在脑子里搭建 uA741 超过5年了。

考个 98 分是因为不同意某个选择题的错误措辞而拒绝答题,以示抗议 (俺相信知乎也会有很多人干过同样的事情)。


模电里好多电路中电流的走向都好像很随意,为什么偏偏就这么走?

KCL, KVL.


为什么偏偏a点的电压就被钳位在这儿?

元器件的特点。


有很多前后矛盾的地方,还有很多来历不明的公式?

基础知识被遗忘。

比如锯齿波产生电路中的积分回路是什么鬼?

恒流源给积分电容充电形成锯齿的斜坡, 积分电容放电形成下降沿。

。。。。。。

学电路为什么这么难,在国外几岁十几岁的小孩为什么上手又那么快,是不是我们的课程设置上存在什么问题?编程也是,这两块都成了要大量基础知识堆砌的专业,是否存在什么问题?


您亲自撸过一次晶体管或者电子管的放大电路, 就会有不同的体验。 脑补是补不出那种心旷神怡的巅峰感觉的。俺说的是焊接, 而不是面包板。面包板俺找不到仪式感, 很奇怪。

即便是 DEAD BUG STYLE 俺觉得也比面包板要气派和体面。




模拟电路中容易理解的是 RLC 原件, 因为它们是线性的, 而且是两端的器件。

很多人可能在物理或者电工原理里面已经学过了 RLC 电路的特点。

模拟电路中令人困惑的是三极管、场效应管的工作原理, 还有就是各个组态的放大器的特点。包括负反馈和差分放大器。还有就是电压源和电流源的实现。

俺最感兴趣的就是这个部分。俺不清楚现在的模拟电路考不考高频电路, 例如振荡电路和有源滤波器,调制和解调,以及锁相环等等内容。

超外差收音机有天线、高放,混频/变频,中放,解调,调频还有锁相环、鉴频,低放,高级一点的还有音调。 电视机除了这些, 还有行扫描(振荡+输出)和场扫描(振荡+输出), 还有要求更严苛的直流到高频的视放, 更好玩的开关电源。

也许是因为上世纪那时候电视机是 “高科技”, 所以特别感兴趣, 花时间去阅读和思考。 电视机的原理书里面也会涉及三极管、场效应管的小信号和大信号模型。

相比教科书的枯燥,自己做电视机或者收音机会更加贴近现实。

把超外差收音机和电视机的电路摸熟了,也能津津有味地看教科书里面更学术化的计算过程, 尽管十分枯燥。到了玩714卫星接收,看的东西就更多了。说白了还是兴趣,对吧。 电脑玩不起(那时的浪潮286可以换2~3辆微型汽车呢)就只能玩电视机了。

。。。。。。

俺的英语绝大部分是自学的, 15~16岁就过了六级。

俺得强调自己不是个案,幼儿园同学有拿国务院津贴的, 有双一流985/211的教授。他们并不比俺逊色。

俺有个老婆是大学老师, 恐怕这也是知乎常态。

相比 Barrie Gilbert (June 5, 1937 - Jan. 30, 2020)这样的前辈,俺渺小得就象一粒海砂。 Barrie Gilbert 在世的时候, 俺请教他为啥 ADI 只有 AD797 而 国半出了 LM49990 这样的神器。 他一言以蔽之,这就是个增益的游戏罢了。 俺请教他孩子教育的问题,他很亲切地把一份自传性质的 PDF 发了给俺: The Gears of Genius: Barrie Gilbert and Analog Circuits.

https://pdfs.semanticscholar.org/24da/507617527a5ed98cabf80ac1e22313f0dc24.pdf




https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/considering-multipliers-part-1.html





附录:


在高中物理高考(考古)题里有一个例题:

如果您能理解这个例子, 就能很快理解传输线的特征阻抗计算公式。


假设整组AB两端的电阻為 X.

则将AB往右移一格, 后半截 A`B 仍然可看成是“新的”同样阻值 X 的电阻.

另外, 以上电阻可看成是R1和“X”并联后,再和R1串联。

立方程求解,即可得答案。 

如果您能理解这个方程, 考个现在的 211/985不是什么难事,基本上唾手可得。

如果您考上了 211/985, 但不能理解这个方程,那就是个难解的谜了.....可能智商不到 110, 也可能数学没学好。




附录:

矿石收音机的电路图是什么?


电路图

波形图:



HSMS 285X I-V 曲线:



仿真模型



Version 4
SHEET 1 1320 680
WIRE 16 112 16 96
WIRE 80 112 16 112
WIRE 192 112 144 112
WIRE 304 112 192 112
WIRE 352 112 352 32
WIRE 352 112 336 112
WIRE 464 112 352 112
WIRE 624 112 528 112
WIRE 704 112 624 112
WIRE 752 112 704 112
WIRE 864 112 864 64
WIRE 864 112 816 112
WIRE 192 144 192 112
WIRE 304 144 304 112
WIRE 336 144 336 112
WIRE 704 144 704 112
WIRE 864 144 864 112
WIRE -256 160 -256 96
WIRE -128 160 -128 96
WIRE 16 160 16 112
WIRE 624 160 624 112
WIRE 192 272 192 208
WIRE 304 272 304 224
WIRE 304 272 192 272
WIRE 336 272 336 224
WIRE 336 272 304 272
WIRE 624 272 624 224
WIRE 624 272 336 272
WIRE 704 272 704 224
WIRE 704 272 624 272
WIRE 864 272 864 224
WIRE 864 272 704 272
WIRE -256 288 -256 240
WIRE -128 288 -128 240
WIRE -128 288 -256 288
WIRE 16 288 16 240
WIRE 16 288 -128 288
WIRE 304 304 304 272
WIRE 16 320 16 288
FLAG 304 304 0
FLAG 16 320 0
FLAG -256 96 Carr
IOPIN -256 96 Out
FLAG -128 96 Sig
IOPIN -128 96 Out
FLAG 16 96 AM_Tower
IOPIN 16 96 Out
FLAG 352 32 Ant
IOPIN 352 32 In
FLAG 864 64 AudioOut
IOPIN 864 64 Out
SYMBOL diode 528 96 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value HSMS-285x
SYMBOL ind2 288 128 R0
WINDOW 3 -34 -40 Left 2
WINDOW 0 -19 16 Left 2
SYMATTR Value 600e-6
SYMATTR InstName L1
SYMATTR Type ind
SYMBOL ind2 320 128 R0
WINDOW 3 22 118 Left 2
SYMATTR Value 6e-6
SYMATTR InstName L2
SYMATTR Type ind
SYMBOL voltage -128 144 R0
WINDOW 3 -89 -147 Left 2
WINDOW 123 11 -109 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value SINE(1 0.5 1000)
SYMATTR Value2 AC 0.5 0
SYMATTR InstName V1
SYMBOL voltage -256 144 R0
WINDOW 3 -51 -216 Left 2
WINDOW 123 -46 -182 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value SINE(0 1 {CarrFreq})
SYMATTR Value2 AC 1 0
SYMATTR InstName V2
SYMBOL bv 16 144 R0
WINDOW 0 -34 9 Left 2
WINDOW 3 -31 -220 Left 2
SYMATTR InstName B1
SYMATTR Value V=v(Carr)*v(Sig)
SYMBOL cap 176 144 R0
WINDOW 3 -92 57 Left 2
SYMATTR Value {CapTun}
SYMATTR InstName C1
SYMBOL cap 640 224 R180
WINDOW 0 24 56 Left 2
WINDOW 3 24 8 Left 2
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 5n
SYMBOL res 688 128 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 100k
SYMBOL cap 144 96 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C3
SYMATTR Value 0.001p
SYMBOL res 848 128 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 1000k
SYMBOL cap 816 96 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C4
SYMATTR Value 1e-6
TEXT 328 296 Left 2 !K L1 L2 0.5
TEXT -336 -104 Left 2 !.param CarrFreq 1575k
TEXT 88 352 Left 2 !.param CapTun=1/(600e-6*(2*PI*CarrFreq)**2) - CapFine
TEXT 96 384 Left 2 !;.step param Capfine  0.23p 0.29p 0.01p\n.param Capfine  0.26p
TEXT -288 -272 Left 2 !.tran 0 20e-3 0 1e-6 startup uic
TEXT 584 304 Left 2 !.measure RMS OutVolt V(AudioOut) TD=10e-3
TEXT -80 -272 Left 2 !;ac oct 1000 1e6 2e6
TEXT -272 456 Left 2 !.MODEL HSMS-285x D( IS=3.0E-6 RS=25 BV=3.8 IBV=3.0E-4  CJO=0.18p  M=0.5 N=1.06 EG=0.69 PB=0.35 PT=2 MFG=AGILENT)
TEXT 512 24 Left 2 !;.step param Cint 1n 5n 200p





绘图设置:

[Transient Analysis]
{
   Npanes: 2
   Active Pane: 1
   {
      traces: 1 {524290,0,"V(audioout)"}
      X: ('m',1,0,0.0005,0.005)
      Y[0]: ('u',0,-5e-006,5e-006,5.5e-005)
      Y[1]: ('_',0,1e+308,0,-1e+308)
      Volts: ('u',0,0,0,-5e-006,5e-006,5.5e-005)
      Log: 0 0 0
   },
   {
      traces: 1 {524291,0,"V(ant)"}
      X: ('m',1,0,0.0005,0.005)
      Y[0]: ('m',1,-0.0048,0.0008,0.0048)
      Y[1]: ('_',0,1e+308,0,-1e+308)
      Volts: ('m',0,0,0,-0.0048,0.0008,0.0048)
      Log: 0 0 0
   }
}




参考资料:

https://www.farnell.com/datasheets/47810.pdf

VHF/UHF Digital Wideband Receiver, EM 550, datasheet, Rohde & Schwarz, June 2006.Google Scholar
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Abdel Aziz, M. et al. : Shielded coplanar striplines for RF integrated applications. Microw. Opt. Technol. Lett., 51 (2009), 352–358.CrossRefGoogle Scholar






对于时变电路, 分布参数回路的特点是电压、电流不但是时间的函数还是位置(空间坐标)的函数。因为交流电还要考虑波长和光速。



附录:

电容在电路的作用是“隔直通交”,电感在电路的作用是“通直阻交”,它们为什么会与频率有关系呢?




直流是交流的特例, 如果看回数学表达式, 直流是幅度不变频率为零的交流电。

交流和直流的区别就在于频率。




这个问题归根结底是个数学问题。

要学会用数学的框架来研究问题。




电容在电路的作用是“高通”(滤波器), 翻译成小学文化能理解的话就是 “隔直通交”。电感在电路的作用是“低通”(滤波器), 翻译成小学文化能理解的话就是“通直阻交”。



这种多个电压源在电路中到底是怎么样分析?


问题是求Uab,这种怎么用kvl,连接ab,总是算不出电阻12的电压

根据戴维南, 理想电压源的内阻为 0, 因此 2欧和6欧的电阻相当于不存在。另外, 电路环中没有电流, 12 欧电阻上没有压降相当于导线。

因此

+7 -16 + 14 = +9

UAB = +9V


戴维南定理(Thevenin's theorem)又称等效电压源定律,是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理。

由于早在1853年,亥姆霍兹也提出过本定理,所以又称亥姆霍兹-戴维南定理。

其内容是:一个含有独立电压源、独立电流源及电阻的线性网络的两端,就其外部型态而言,在电学上可以用一个独立电压源V和一个电阻二端网络的串联电阻组合来等效。在单频交流系统中,此定理不仅适用于电阻,也适用于广义的阻抗。


下一题。

发布于 2023-01-22 06:27・IP 属地加拿大