設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試和改進(jìn)電路——尤其是那些具有重要模擬內(nèi)容的電路——一直是我的興趣之一。您可以通過各種方式安排標(biāo)準(zhǔn)的有源和無源元件來解決問題，達(dá)到不同的結(jié)果，調(diào)整工作點(diǎn)，平衡取舍，克服缺點(diǎn)，提高性能，這一點(diǎn)讓我著迷。我懷疑這樣的電路設(shè)計(jì)活動(dòng)對(duì)于許多有抱負(fù)的工程師來說是對(duì)“電子學(xué)”的一個(gè)很好的介紹。

不過，最近我一直在想，這種基本的電子設(shè)計(jì)活動(dòng)是否有很大的需求和未來。現(xiàn)實(shí)情況是，現(xiàn)在大多數(shù)電路都嵌入在 IC 中，主要是數(shù)字、混合信號(hào)，甚至主要是模擬。當(dāng)然，仍然有許多最小功能的 IC，如運(yùn)算放大器或 LDO，以及每年銷售的無數(shù)分立晶體管，如 2N2902 和 2N2222 晶體管。盡管如此，現(xiàn)在大多數(shù)設(shè)計(jì)活動(dòng)都包括選擇合適的 IC 并讓它們按預(yù)期協(xié)同工作。

與其試圖弄清楚如何讓一些組件或 IC 做得比通常預(yù)期的要多，不如讓該 IC 在實(shí)際電路中做它根據(jù)其數(shù)據(jù)表和評(píng)估應(yīng)該能夠做的事情板或參考設(shè)計(jì)。雖然可能會(huì)對(duì)組件值進(jìn)行一些調(diào)整，例如 LED 電路中限流器的電阻或在 RC 濾波器中設(shè)置時(shí)間觸點(diǎn)，但這些都是參數(shù)調(diào)整，而不是拓?fù)湓鰪?qiáng)。

遠(yuǎn)離經(jīng)典電路設(shè)計(jì)

那么，我的假設(shè)有確鑿的證據(jù)嗎？是和不是。許多愛好者和創(chuàng)客網(wǎng)站都專注于展示如何使用標(biāo)準(zhǔn)部件、應(yīng)用說明和參考設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)，而不是從頭開始設(shè)計(jì)。此外，如果您查看 EDN 的著名和流行的設(shè)計(jì)理念部分，您會(huì)發(fā)現(xiàn)新條目較少?；氐阶约簞?dòng)手 （DIY） 電路設(shè)計(jì)的黃金時(shí)代，論壇致力于以巧妙的方式安排、增強(qiáng)和利用廣泛使用的 IC，例如經(jīng)典 555 定時(shí)器和無源器件，因此它們可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的功能并解決有趣的設(shè)計(jì)問題。

另一方面，我確實(shí)在討論板和聊天網(wǎng)站上看到了許多創(chuàng)新、獨(dú)特甚至危險(xiǎn)的電路（想想特斯拉線圈）。在許多情況下，這些不僅僅是電路原理圖，因?yàn)殡娐返奈锢斫Y(jié)構(gòu)才是真正的挑戰(zhàn)（圖 1）。

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圖 1從概念上講，像特斯拉線圈這樣的簡單項(xiàng)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其示意圖所示。關(guān)鍵挑戰(zhàn)是獲取或構(gòu)建組件以及適當(dāng)?shù)奈锢斫Y(jié)構(gòu)。資料來源：RIM.org

遠(yuǎn)離使用小規(guī)模分立元件的經(jīng)典電路設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是不可避免的，因?yàn)?IC 已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基本的構(gòu)建塊。它們現(xiàn)在是具有許多相互連接的模擬和混合信號(hào)模塊的子系統(tǒng)和系統(tǒng)。此外，IC 現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)的功能很難（如果不是不可能的話）用分立元件有效復(fù)制（圖 2）。

圖 2經(jīng)典的六晶體管 AM 收音機(jī)接收器是對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)的致敬（上），但已被單芯片收音機(jī)淘汰，例如 FM 接收器（下），它體現(xiàn)了更先進(jìn)的射頻前端和更復(fù)雜的信號(hào)處理模塊。資料來源：AngleFire.com 和 Electronics-DIY.com

IC 和分立電路的對(duì)比世界

設(shè)計(jì) IC 與設(shè)計(jì)分立電路是完全不同的學(xué)科，因?yàn)榍罢卟粌H僅是后者的集成版本。每種方法的指導(dǎo)方針、約束、選項(xiàng)、規(guī)則、工具和基本方法都非常不同。雖然失去了靈活性，但 IC 可以實(shí)現(xiàn)拓?fù)?，而這對(duì)于分立元件來說是非常困難的。

這里有一個(gè)有趣的歷史聯(lián)系。在 1950 年代發(fā)明了最重要的平面晶體管制造技術(shù)（隨后導(dǎo)致 IC 誕生）的仙童半導(dǎo)體公司（也稱為“叛徒八人”）的八位創(chuàng)始人中，只有一位接受過正規(guī)的電子工程和電路培訓(xùn)或經(jīng)驗(yàn)。其他人是物理學(xué)家、機(jī)械工程師、化學(xué)家和冶金學(xué)家。

維基百科有一篇關(guān)于其中八篇的有趣文章，有可靠的參考資料支持。

我并不是說經(jīng)典電路的減少一定是一件壞事。但我確實(shí)想知道電路設(shè)計(jì)和修改技能的減少是否從根本上改變了 EE 的角色以及他們?nèi)绾卧谠O(shè)計(jì)挑戰(zhàn)中定位自己。

或許在未來，當(dāng)需要解決從輕微（錯(cuò)誤的元件值）到嚴(yán)重（不合適的拓?fù)洌┑碾娐穯栴}時(shí)，將會(huì)有一小部分精英設(shè)計(jì)專家被召喚。然后將有設(shè)計(jì)人員可以制作執(zhí)行基本功能的設(shè)備，并將多個(gè)功能塊融合到單個(gè) IC 中，提供有保證的端到端性能，同時(shí)允許 IC 用戶調(diào)整操作參數(shù)但不改變拓?fù)浠蚧竟δ堋?/p>

中間是絕大多數(shù)工程師，他們?cè)噲D通過組合 IC、微調(diào)性能、編寫軟件（無法避免）、解決系統(tǒng)集成問題、處理 EMI/RFI 和監(jiān)管要求來設(shè)計(jì)他們的產(chǎn)品， 和類似的。同時(shí)，DIY 實(shí)驗(yàn)者將使用 Arduino、Raspberry Pi 和類似的單元來完成他們的項(xiàng)目，并使用最少的外部電路。