前言?? ?3



Chapter 1 電子電路的主角們

各種元件與定律



1-1?? ?電力電路與電子電路的差別?? ?10

Column 電力工程與電子工程，差一個字差很多嗎？?? ?14

1-2?? ?類比電路與數位電路?? ?15

1-3?? ?國中自然科學過的電力電路 …歐姆定律是一切的基礎?? ?18

1-4?? ?自由計算電路中各種數值的重要工具 …克希荷夫定律?? ?20

Column 說自己不懂節點電壓法的學生們?? ?24

1-5?? ?了解被動元件的心情?? ?25

1-6?? ?魔法般的關鍵字jω …微分、積分的直觀理解?? ?31

Column 橫軸是ωt（角度）？ t（時間）？?? ?32

1-7?? ?以濾波器取得頻率 …時間軸與頻率軸（PartⅠ）?? ?39

Column 濾波器的「篩孔」愈小愈好?? ?40

1-8?? ?了解電晶體與二極體的心情?? ?45

Column 只說電晶體時，指的是雙極性電晶體？?? ?48

1-9?? ?電晶體的主成分 …半導體的基礎?? ?49

1-10?? ?窺探IC的內部結構?? ?54

1-11?? ?使用電晶體的準備運動 …方便的h參數?? ?59

Column 電子電路使用的大小寫符號與下標?? ?61

Point?? ?第1章真正想談的事?? ?62



Chapter 2 類比電子電路的功能

「放大」的概念與計算



2-1?? ?「放大」訊號 …電壓放大率、電流放大率?? ?64

2-2?? ?圖形縱軸不是「倍」，而是「分貝」?? ?66

2-3?? ?由電晶體的特性圖看出「放大」幅度?? ?69

2-4?? ?「放大」的前置準備 …做為幕後英雄的「偏壓電路」?? ?72

2-5?? ?誰「放大」了什麼？ …輸入輸出阻抗?? ?76

Column 了解「放大」是什麼，卻不了解「輸入輸出阻抗」是什麼?? ?78

2-6?? ?電晶體「開關作用」與數位電路之間的關係?? ?79

Column 筆者（石川）的電子電路經歷

?? ? 為什麼類比電路與數位電路兩種都要學？?? ?81

Point?? ?第2章真正想談的事?? ?82



Chapter 3 大學、五專、高職學到的電子電路

專業書籍的閱讀方式



3-1?? ?高職檢定教科書與市面上販售的教科書 …讓自己喜歡上電子電路的閱讀方式?? ?84

Column 購買檢定教科書?? ?84

Column 筆者（石川）在高職學到的東西，在大學與五專學到的東西?? ?87

3-2?? ?電晶體變身成了方便使用的形式 …了解四種等效電路?? ?88

3-3?? ?最流行的放大電路 …共射極電路?? ?91

Column 請一口氣讀完3-3節到3-5節?? ?92

3-4?? ?輸出不會反轉的放大電路 …共基極電路?? ?93

Column 接地是什麼意思？?? ?94

3-5?? ?電壓放大率為1倍？ 這樣也算放大電路嗎？ …共集極電路?? ?95

Column 複習三種接地電路的特徵！?? ?96

3-6?? ?目前的主流元件 …MOS電晶體的基礎?? ?97

Column MOS電晶體是3個端子的元件？ 還是4個端子的元件？?? ?99

3-7?? ?MOS電晶體使用的基本電路 …共源極電路?? ?101

3-8?? ?大型積體電路（LSI） …差動放大電路與電流鏡電路?? ?103

3-9?? ?以「高性能」為目標 …類比電路設計的抵換關係?? ?107

Column 與電子電路有關的五專、大學的畢業研究包括哪些？?? ?108

Point?? ?第3章真正想談的事?? ?109



Chapter 4 使用運算放大器的演算電路

電晶體數量的恐怖之處



4-1?? ?增加電晶體數量後便無法計算！？?? ?112

4-2?? ?救世主運算放大器登場 …黑箱化＆虛短路?? ?114

4-3?? ?運算放大器的使用方式 …密技回饋?? ?117

4-4?? ?使用運算放大器製作的加減法電路與微積分電路?? ?123

Column 運算放大器只能用在反相放大電路與非反相放大電路上嗎？?? ?123

4-5?? ?運算放大器使用的頻率濾波器 …時間軸與頻率軸（PartⅡ）?? ?125

4-6?? ?運算放大器的內部 …已學過之知識的總動員?? ?127

Point?? ?為熟悉第3章的電子電路，您需能回答出「這五個問題」的答案?? ?129

Point?? ?第4章真正想談的事?? ?130



Chapter 5 數位電路的基礎

組合電路與順序電路



5-1?? ?從類比到數位 …A/D轉換與D/A轉換?? ?132

Column 「從類比到數位」的轉換極限 取樣定理?? ?136

5-2?? ?10進位、2進位、16進位 …方便電腦處理的表示方式?? ?137

5-3?? ?組合電路 …NOT、AND、OR、NAND、NOR、XOR電路?? ?140

5-4?? ?半加器與全加器 …挑戰2進位加法?? ?142

5-5?? ?順序電路 …記憶力超群的正反器電路?? ?145

Column 如果被問到「數位電路（邏輯電路）是在學什麼？」該怎麼回答？?? ?149

5-6?? ?邏輯電路也是由電晶體組成?? ?150

Column 意識到電晶體層次的時機?? ?152

5-7?? ?數位IC的應用 …TTL與CMOS?? ?153

5-8?? ?以「高性能」為目標 …微處理器、FPGA的未來?? ?156

Point?? ?第5章真正想談的事?? ?158



Chapter 6 電路模擬

LTspice入門



6-1?? ?什麼是電路模擬?? ?162

Column 與電路模擬的相遇（石川篇）?? ?167

6-2?? ?LTspice介紹?? ?168

6-3?? ?LTspice的使用方式?? ?172

Column?? ?IC設計的必要工具?? ?174

6-4?? ?用模擬器體驗「放大」?? ?179

6-5?? ?用模擬器體驗「濾波器」?? ?190

Column 不會冒煙的模擬器與變壓器事件?? ?195

6-6?? ?用模擬器體驗「組合電路」?? ?196

6-7?? ?用模擬器體驗「順序電路」?? ?201

Column 與電路模擬的相遇（野口篇）?? ?206

Point?? ?第6章真正想談的事?? ?210



結語?? ?211

參考文獻?? ?212

索引?? ?213



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前言



　　本書內容主要為電子電路的基礎與概觀。或者也可以說，為了讓讀者喜歡上電子電路這門領域，本書蒐羅了許多有趣的梗，讓各位能輕鬆閱讀。



　　本書的數學式很少，內容主要是列出關鍵字並簡單說明，有時會出現說明不夠充分、過於果斷的情況。一般的專業書籍會追求嚴格的「正確性」，但本書會用「大概就是這樣的意思吧？」的方式表達。



　　事實上，在本書前身《圖解入門 超簡單 最新 電子電路的基礎與運作機制》（日本於2013年6月出版，以下稱「前作」）出版後數年，我再回來重新翻閱後，發現內容壓倒性地不足。



　　然而，也有不少讀者透過這本書入門電子電路領域。在我與這些讀者討論相關內容時，我覺得對話相當順暢。用這本書上課時，我也覺得只要說個大概，學生就會自動自發地去找相關資料，還會指出我黑板上寫錯的內容。因此，吐槽也是本書的重點之一。就這點看來，本書Column內容或許還比正文重要，請把這些內容當成趣談、閒話，輕鬆地看過去。不管讀者是其他專業領域人士、高中生、科大生、大學生，還是社會人士，如果本書能讓你們瞭解到電子電路領域的關鍵字，對這個領域產生興趣，那就太棒了。



　　修訂版為本書的「第2版」，我刻意留下了一些吐槽的部分，並用對話泡泡表示，歡迎您在閱讀時留意這些吐槽部分。



　　年齡上來說，最早開始學習電子電路知識的族群是高職生，而本書最大的特徵，就是會提到部分與高職檢定教科書有關的內容。



　　開始學習專業科目後，這些剛從國中畢業，只有學過國語、數學、自然、社會、英語的學生們，會突然遇到「jω」之類的未知咒文，那當然會被嚇到了。



　　進入大學以後，他們需運用在高中學過的微積分，學習電路的行為。這時他們會開始覺得「電力電路」很困難，接著又會碰到二極體、電晶體等「電子電路」的咒文，應該有不少人因此而放棄吧。



　　檢定教科書的內容與本書類似，簡明扼要，電路種類卻比本書豐富許多，目次也較繁瑣。因此讀者可透過本書，大致瞭解檢定教科書的「框架」，知道除了本書之外還要再補充那些內容，進而理解到電子電路領域的整體模樣。



　　本書的第二個特徵，是引入了「LTspice」的電路模擬練習。前一個版本中，我們用「ngspice」這個模擬器，使用網路連線表（netlist）來描述電路圖。為了方便讀者練習，本書改用能以滑鼠輸入電路圖，只要點幾下按鍵，就能看到波形的「LTspice」做練習。

在我（石川）念大學時（1997年∼），電路模擬器可以說是高嶺之花，只有特定的人，能在特定的時間，用特定的電腦操作。比起用模擬器，實際以電路做實驗，才是這個領域的基礎。我記得到了2008年，「LTspice」才真正普及開來。

　

　　而製作本書時，我們請來了出生於1989年，可說是「LTspice」的原生世代的野口卓朗老師做為共同作者，設置了新的章節，說明類比電路、數位電路的模擬過程，加深讀者的理解。第6章內容相當充實，完成這些模擬後，便可算是打好了電子電路的基礎，請務必嘗試看看。

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