類比電路設計
建立低電壓類比設計的實務基礎：求解直流網路、預測暫態與頻率響應、設定電晶體偏壓、設計回授放大器與濾波器，並在明確的模型限制下驗證感測器訊號路徑。
您將學到什麼
- 計算電壓、電流、功率、負載效應與元件限制
- 求解節點與戴維寧直流模型，以及 RC/RL 時間響應
- 解讀相量振幅、相位與一階波德圖
- 在說明假設的情況下，估計二極體、BJT 與 MOS 工作點
- 設計運算放大器回授，並檢查輸出擺幅、頻寬、轉換速率與雜訊
- 準備電路圖連接表，並驗證低電壓感測器放大器與濾波器
開始之前
瀏覽器練習使用教學模型，不會編譯或執行 HDL。如需另外執行提供的原始碼，請依照適用於您作業系統的 Digital Design Studio 指南，並在操作要求時登入。
安裝與首次啟動 ↗ · 下載 ↗課程大綱
- 電壓、電流、功率與守恆
- 電壓是差值，而非標籤概念
選擇參考節點、換算單位，並計算電阻電壓。
- 電流、功率與元件限制概念
區分電荷流與能量流，並檢查電阻耗散。
- KCL 與 KVL 讓電路可求解概念
為分壓器寫出一致的電流與電壓方程式。
- 檢核：符號一致的分壓器理解測驗
繼續之前，檢查模型、計算與解讀。
- 節點分析、等效電路與負載效應
- 求解連接多個電源的節點概念
將電路圖轉成節點方程式，並檢查支路電流。
- 戴維寧等效保留負載行為概念
以開路電壓與電阻取代線性電源網路。
- 負載效應改變量測結果概念
計算電表與放大器輸入的負載效應，而非假設阻抗無限大。
- 實作：預測並模擬負載分壓器實作
執行直流工作點分析，並區分電源電流與負載電流。
- 儲存能量與時間響應
- 電容將電壓變化與電流連結概念
一致地使用電容量、電荷、能量與初始條件。
- 電感將電流變化與電壓連結概念
計算 RL 時間常數，並理解電流連續性。
- RC 階躍：初值、終值與時間常數概念
由電容所見電阻預測充電、放電與穩定時間。
- 檢核：電容負載與穩定時間理解測驗
繼續之前，檢查模型、計算與解讀。
- 相量與頻率響應
- 相量描述正弦穩態概念
使用複數阻抗，同時區分 RMS、峰值與相位。
- 解讀波德圖的大小與相位概念
計算一階轉折頻率、分貝與有意義的測試頻率。
- 實作：連結時間常數與交流轉折頻率實作
以同一電路進行暫態與小訊號交流分析。
- 檢核：RMS 與低通轉折頻率理解測驗
繼續之前，檢查模型、計算與解讀。
- 二極體與電晶體工作點
- 二極體模型必須符合問題概念
使用固定壓降近似，同時指出其限制。
- BJT 偏壓為小訊號保留空間概念
估計含射極退化的工作點與小訊號增益。
- MOSFET 偏壓與平方律模型限制概念
區分臨界電壓、過驅電壓、工作區與增量增益。
- 檢核：不一致的電晶體偏壓理解測驗
繼續之前，檢查模型、計算與解讀。
- 運算放大器與回授
- 負回授與虛短條件概念
說明相近的輸入電壓為何取決於正常運作的回授迴路。
- 反相放大器使用電流平衡概念
計算增益、輸入電阻與中間電源軌參考下的輸出。
- 非反相級保留輸入極性概念
設計相對參考的增益，並區分緩衝器與功率源。
- 輸出範圍、頻寬與轉換速率是不同限制概念
信任理想增益前，先測試直流裕度與動態要求。
- 濾波器與雜訊
- 依輸出節點選擇低通或高通概念
設計一階濾波器，並計入源電阻與負載電阻。
- 實作：分開放大與濾波實作
模擬教學增益級加 RC 極點，並說明模型省略哪些效應。
- 雜訊是隨頻寬變動的誤差預算概念
估計電阻雜訊，並以平方和開根號合併獨立貢獻。
- 檢核：訊號頻寬與雜訊頻寬理解測驗
繼續之前，檢查模型、計算與解讀。
- 量測、電路圖設定與感測器總整實作
- 容差與量測不確定度需要各自的預算概念
選擇驗收區間前，先計算轉折頻率與增益極值。
- 從連接表建立可信的電路圖概念
繪製並檢查低電壓電路，不假設特定編輯器後端。
- 總整實作：低電壓感測器放大器與濾波器實作
設計、模擬並解釋增益 11 的感測器路徑，明確列出實體限制。
- 最終檢核：證據與總整實作限制理解測驗
繼續之前，檢查模型、計算與解讀。