在电子类专业中，模拟电路是一门非常重要，并且不少人觉得很难的一门课。这里我来说一说我对模拟电路这门课的理解，希望能对那些不知道如何学习这门课的同学有一定帮助。
工程思想
首先，如果说到考试成绩，我的期末考试成绩其实一般，并非什么高分。但是如果说到对模拟电路的理解和应用，我倒是参加过电子设计竞赛，也用模拟电路做过一些东西，比如恒流驱动可调光LED台灯，双路可调稳压电源，2.1声道数字功放(即D类功放)等。我觉得模拟电路这门课是一门工程性质的课，学习它的重点在于掌握其中的工程思想，同时最好能用于实践，而不只是为了做题考试。
在这里何谓工程思想呢？百度百科对工程的解释是这样的：工程是科学和数学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。于是工程的概念就产生了，并且它逐渐发展为一门独立的学科和技艺。
这里我只讨论在模拟电路中，非常重要的工程思想——近似。我们中学都学过物理课，中学物理课上，我们学习的很多电路都是理想电路，导线电阻始终为0，变压器的效率是100%，理想电压表内阻无穷大，理想电流表内阻为0等。为什么要用近似呢？说白了就是人类科学对自然的理解还不够全面，无法绝对精确的描述自然现象，或者是一个人的理解力有限，我们通过近似的手段，不仅对解决问题没有明显的影响，而且大大简化了步骤，节约了时间和精力。而运用这种思想，人类科学发展到现在，有了很多成果，也充分证明了其可靠性。
概要
模电本身是一个非常复杂的学科，而我们学习的模电课程一般只是其中非常基础的东西。模拟电路（Analog Circuit）的含义是处理模拟信号的电子电路。自然界中绝大多数信号都是模拟信号，比如说话时的声音信号。模拟电路可以对这样的信号直接处理（当然需要先转换成电信号），比如我们熟悉的喇叭能放大声音信号，老式广播电台能将模拟的声音信号、图像信号进行发送（当然由于数字电路、可编程器件的迅速发展，以及其体现的优越特性，现在很多设备都慢慢转变成利用数字电路进行处理的方式，但是由于输入和输出的信号还是模拟信号，所以始终还是离不开模拟电路）。我们甚至可以认为，我们生活中的所有电路，都会涉及模拟电路（即使是数字电路，其原理也是基于模拟电路的）。由此，模拟电路的重要性不言而喻。
而目前模拟电路中最重要的器件，则非半导体器件莫属。最常用的半导体器件是二极管、三极管和场效应管、运算放大器。二极管的作用很多，如普通二极管可用于整流，发光二极管可用于指示灯和照明，稳压管可进行稳压，变容二极管可用来进行信号调制等。但在模电课程中，涉及到二极管的部分不是很多，相对比较简单。于是重点就落在了三极管和场效应管上。而场效应管很多性质类似三极管，所以通常模电课程会以三极管或运放为主体进行讲解。
三极管
三极管的基本功能是放大，能构成放大器。模电课程，通过对三极管这一特性的分析，讲解通过三极管构成的各种电路，其中体现出了很多的工程思想。
我们回到三极管上来。三极管的基本功能是放大，所以三极管的基本电路显然就是放大器。对于一个理想的放大器，显然我们希望他的输出和输入电压或电流之比始终是一个恒定值，这个比值即放大倍数，又叫做增益。我们以时间为横轴、电压为纵轴作图，我们将其称为波形。如果输入一个1V电压如下左图，放大倍数为5，输出则应该始终是5V，如下中图，既不会随时间改变，也不会随温度而变化，输出和输入的电压形状完全一样。但是如果放大倍数不是恒定值，原先输入的信号就会变形，如下右图，信号可能由一条水平直线变成了一条曲线。我们把这种形状发生的变化叫做失真。
很不幸，三极管的特性并不是理想的，三极管在放大电路中工作时，它的放大倍数不仅受输入电压、电源电压影响，而且自身发热导致温度变化，也会影响它的放大倍数。三极管的这种非常不理想的特性，实在是让很多工程师头疼。如果不能找到有效的方法，减少这一特性带来的影响，三极管很难应用到实际中来。
负反馈
于是一些非常厉害的人找到了一个好方法：负反馈。什么是负反馈呢？首先，反馈是指将系统的输出返回到输入端并改变输入，从而对系统产生一定的效果。反馈可分为负反馈和正反馈。而负反馈是使输出起到与输入相反的作用，使系统输出趋于稳定。这里或许不太好理解，我举两个例子。玩倒立摆时，我们用手支撑起一个倒立的木棍，当木棍往某个方向倾斜时，我们通过将手移动到同一方向来抵消这种变化，最后使得木棍能在手上平衡。再比如，我发现高中的时候经常月考，我就发现有些同学有这样的习惯，当一次成绩考得比较差的时候，就会开始好好学习，然后下次成绩就上涨，考得比较好，而接下来的一个月又会松懈，于是成绩又会降下来，如此周而复始。这两个例子都充分说明，负反馈可以让系统更稳定。
我们简化具体电路，画一个简单的框图来说明三极管构成放大电路是如何利用负反馈的。
下面三角形表示一个三极管构成的电路，放大倍数为A，输入为I，则输出O=IA，由于放大倍数A不稳定，所以输出波形会有失真。
下面我们在电路中添加了一些元件，达到下面的效果。
其中紫色的圆形是相加器，结合紫色的“+”、“-”符号，表示其输出Y=(+I)+(-X) = I-X，在实际电路中用电阻就可以实现；
而方框F是反馈，表示从输出O取出信号，并将其与F相乘，输出X，所以X=O*F，这里F<1，这个部分在实际电路中用电阻分压也可以实现；
而对于三角形表示的放大器A，主要是用三极管构成的，满足O=A*Y，且A很容易受温度等因素干扰。
我们可以通过方程：
Y=I-X
O=Y*A
X=O*F
解得：整个电路的放大倍数 O/I = A/（1+AF）。
这里，如果我们通过改变电路，让放大倍数A非常大，同时F不至于很小，于是A*F>>1（符号>>表示远大于），则根据近似的思想，近似得到电路放大倍数O/I=A/(AF) = 1/F。F是可以通过电阻实现的，而电阻的阻值相比三极管稳定多了，所以F的值很稳定，于是整个电路的放大倍数就很稳定。我们成功的通过负反馈解决了三极管的放大倍数稳定性问题。
这里，我们可以看到反馈部分和放大部分整个构成了一个环形，所以我们将整个电路的放大倍数称为环路增益，或者闭环增益；而把增加反馈之前的电路放大倍数A称为开环增益。由于是负反馈，我们的电路虽然增益稳定性提高了，但是也是有代价的，由于AF>>1，于是开环增益A>>闭环增益1/F，也就是我们的放大器增益大大降低。但是为了稳定性，这样做是值得的。
运算放大器
实际上，在上面的电路中，为了制造出开环增益A很大的放大器，我们往往要使用很多三极管放大电路串联的方式进行设计。由于这种用多个三极管制作出一个高倍数放大器的需求很常见，于是历史上有人就把它们做成一个成品电路板模块，要用的时候直接当成一个元件用就行了，非常方便。而后来集成电路的发展，使得大量晶体管元器件集成在一个很小的芯片上成为可能，于是就有了今天十分常用的集成运算放大器。运算放大器由于最初用于模拟计算机上进行数学运算而得名，尽管现在的普遍的数字计算机不在用运放进行计算操作，但是其名称还是保留了下来，通常简称为运放。而今天，运放在模拟电路中发挥着十分重要的作用，于是它也成为模电课程的重点之一。
运放的虚短虚断特性
通常运放有两个输入端U+和U-，一个输出端Uo，满足Uo=A*((U+) - (U-))。一般运放放大倍数（开环增益）A高达几十万~几百万。但是运放的输出电压受电源电压限制，不能超出电源电压。于是运放的输入输出关系类似下图形状(横轴是((U+)
- (U-))，纵轴是Uo)。在中间那一段直线区域，运放在正常放大状态，满足Uo=A*((U+) - (U-))，称为线性区。而当输入稍大一点时，输出就会受到电源限制，不再满足上述关系式，Uo的绝对值通常比电源电压略小一些，称为非线性区。
因此当运放工作在线性区时，Uo不是很大，但是A很大，所以反推出((U+) - (U-))很小，接近于0，于是U+近似和U-相等，电压相等，就像短路了一样，称为虚短。所以这里运放的虚短特性并非运放自身固有属性，只是当电路中运放工作在放大区才会有此特点。
另一方面，由于运放内部结构特点，其输入阻抗很大，输入阻抗可以简单理解为 输入阻抗=输入端电压/输入端电流。输入阻抗大，意味着运放输入端只需要流入很小的电流就能正常工作。正因为如此，运放才能用于一些微弱电流的检测，比如人体的脑电波、肌电波，其最高电压值只有几mV，电流值同样也非常小。因此运放这一特性被称为虚断，也就是从电流的角度来看，输入端就和断路一样，几乎没有电流流入。与虚短不同，虚断是运放自身固有属性，不会随着电路的不同而改变。
运放的非理想特性
运放由三极管构成，显然和三极管一样，也会有很多不理想的特性。前面讲的都是理想运放的特点。而实际运放，它不会完全满足虚短虚断特性，正常工作时输入端需要电流流入，这个电流便被称作输入偏置电流。同样运放还有输入偏置电压、输入失调电压、输入失调电流等非理想参数。这里不做详细介绍。这些非理想特性，比如输入偏置电流虽然很小，但有时候却会对电路造成很大影响，导致电路无法工作。因此则需要通过一些手段减小这些因素造成的影响。在实际应用中，运放的非理想特性是一个非常重要的问题。运放非理想特性的消除，这里也不做介绍。
其他内容
模电课程的核心就是三极管和运放。全书会围绕这些器件，讲解多种电路，包括：放大电路的计算分析、多级放大电路、放大器的频率特性、反馈的思想；功率放大电路；比较器、振荡器、积分器、微分器、波形发生等；信号运算处理；滤波器，通常在最后一个章节还会讲到集成稳压电源电路。
推荐书目
有关模拟电路的学习，我推荐几本书：
一本是清华大学童诗白、华成英老师主编的《模拟电子技术基础》。这本书是比较经典的模电教材，围绕三极管展开，讲解的比较详细。豆瓣链接如下：
另一本是西电孙肖子老师主编的《模拟电子电路及技术基础》。这本教材个人感觉非常好，和大部分模电教材不同，这本书围绕运放展开，介绍反馈等思想以及各种电路，到后来再讲三极管。运放远比三极管理解起来容易，因为运放把繁杂的计算分析全部集成到它的内部了，我们一开始并不需要关注其内部构造。这样精力可以完全放在对各种电路原理的理解上来。豆瓣链接如下：
另外还有一门入门书籍，清华大学出版的《电子设计从零开始》，这本书作为电子设计入门书籍，讲的不只是模拟电路，还有数字电路、单片机等。豆瓣链接如下：
结尾
模电课程的介绍到此为止。但是我想说的是，模拟电路是一门非常复杂的学科，涉及的知识远不止书上的那些。书上都是按照工作原理大致介绍，简化了很多难以理解但实际中必须考虑的问题，因此实际电路和书上的差距非常之大。比如模电书中用运放搭建的三角波发生器，用于实际电路十有八九不能工作。不过正常工作的电路，其原理和书中描述是一致的。因此设计模拟电路往往需要大量的经验，有很多东西甚至难以解释无法计算得出。
希望本文能对学习模拟电路的同学有一定帮助。
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我对模拟电路课程的理解
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