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電子電路超入門:圖解電晶體、二極體、積體電路等資訊科技基礎知識

電子電路超入門:圖解電晶體、二極體、積體電路等資訊科技基礎知識

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9786263299306
石川洋平,野口卓朗
陳朕疆
台灣東販
2023年7月26日
150.00  元
HK$ 135  






ISBN:9786263299306
  • 規格:平裝 / 220頁 / 14.8 x 21 x 1.5 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣


  • 自然科普 > 應用科學 > 概論

















    電子電路相當有趣!

    掌握訣竅後就會愛上這門學問。

    電子電路就像寫程式一樣充滿樂趣



      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,

      蒐羅了許多有趣的梗,讓各位能輕鬆閱讀。



      書內的數學式很少,內容主要是列出關鍵字並簡單說明。

      年齡上來說,最早開始學習電子電路知識的族群是高職生,

      開始學習專業科目後,這些剛從國中畢業的學生們,

      突然遇到「jω」之類的未知咒文,當然會被嚇到。



      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。



      透過本書讀者就可先了解「框架」,

      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。

      為了方便讀者練習,本書使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,

      並提供練習檔案供大家下載使用。



      不管讀者是其他專業領域人士、高中生、科大生、大學生或社會人士,

      如果讓大家了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。

    ?


     





    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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    2021年4月 石川洋平




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