著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊11

第二章 感測與致動基本電路 Basic Components and Circuits

of Sensing & Actuating

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊22

內容大綱

緒論緒論 基本電子元件基本電子元件

二極體、三極體、繼電器、操作型放大器二極體、三極體、繼電器、操作型放大器 基本電路原理基本電路原理 Ohm’s LawOhm’s Law 、、 KCLKCL 、、 KVLKVL 、分壓定律、分流定律、、分壓定律、分流定律、

Thevenin’s Theorem Thevenin’s Theorem 、、 Norton’s TheoremNorton’s Theorem

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊33

緒論

微電腦感測與控制技術微電腦感測與控制技術 ◇◇微電腦微電腦 I/OI/O 介面技術介面技術 ◇ ◇ 周邊電路技術周邊電路技術

本章先針對微電腦感測與控制相關之基本電子元件與基本章先針對微電腦感測與控制相關之基本電子元件與基

本電路原理做簡單介紹。本電路原理做簡單介紹。

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊44

內容大綱 (我們在哪裡 ?)

緒論緒論 基本電子元件基本電子元件

二極體、三極體、繼電器、操作型放大器二極體、三極體、繼電器、操作型放大器 基本電路原理基本電路原理 Ohm’s LawOhm’s Law 、、 KCLKCL 、、 KVLKVL 、分壓定律、分流定律、、分壓定律、分流定律、

Thevenin’s Theorem Thevenin’s Theorem 、、 Norton’s TheoremNorton’s Theorem

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊55

基本電子元件 二極體二極體 ◇◇二極體之特性在於僅能允許電流做單向之流通，二極體之特性在於僅能允許電流做單向之流通，

VVDD≧≧VVOO，則電流，則電流 IIDD＞＞ 00，反之則，反之則 II＝＝ 00。。

◇ ◇對常用之半導體材料對常用之半導體材料 Si(Si(矽矽 ))而言，而言，VVOO＝＝ 0.70.7 。。

直線式電位計

+ -VD

I D

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊66

基本電子元件 (續 )

二極體二極體 若若 VVCCCC 大於大於 LEDLED 之順向電壓，則之順向電壓，則 IIDD 大於大於 00 ，，

且且 LEDLED 會發光。會發光。

發光二極體應用電路

1R

VVI OCCD

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊77

基本電子元件 (續 )

三極體三極體 ◇◇以電流控制之以電流控制之 BJT BJT

◇ ◇以電壓控制之以電壓控制之 FETFET

BJT 構造示意圖 ■ BJT

BJT 符號

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊88

基本電子元件 (續 )

三極體三極體 ■ BJT

BJT 三極體接腳圖

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊99

基本電子元件 (續 )

三極體三極體 ■ BJT 電路分析電路分析

BJT 放大電路

EBB RR

VI

1

7.01

ECBCE RRIVV 12

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1010

基本電子元件 (續 )

三極體三極體 ■ BJT 電路分析電路分析

BJT 開關電路

ECBB

EBECC

RIRIV

RIRRIV

7.01

2

ECC RRVI 2

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1111

基本電子元件 (續 ) 繼電器繼電器

繼電器構造

繼電器實物B 被激磁前， A 與 D 是通路。激磁後，則 A 與 E 為通路。

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1212

基本電子元件 (續 ) 操作型放大器操作型放大器 ■ 非反向放大器

i

finout R

RVV 1

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1313

基本電子元件 (續 ) 操作型放大器操作型放大器 ■ 反向放大器

i

finout R

RVV

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1414

基本電子元件 (續 ) 操作型放大器操作型放大器 ■ 積分器

t

i

inout dt

CR

VV

0

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1515

基本電子元件 (續 ) 操作型放大器操作型放大器 ■ 微分器

dt

dVRCV in

out

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1616

內容大綱 (我們在哪裡 ?)

緒論緒論 基本電子元件基本電子元件

二極體、三極體、繼電器、操作型放大器二極體、三極體、繼電器、操作型放大器 基本電路原理基本電路原理 Ohm’s LawOhm’s Law 、、 KCLKCL 、、 KVLKVL 、分壓定律、分流定律、、分壓定律、分流定律、

Thevenin’s Theorem Thevenin’s Theorem 、、 Norton’s TheoremNorton’s Theorem

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1717

基本電路原理 Ohm’s LawOhm’s Law

V = IR

KCL (Kirchhoff`s Current Law)KCL (Kirchhoff`s Current Law)

通過電路上任何節點之電流需滿足：通過電路上任何節點之電流需滿足：

0 outin II

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1818

基本電路原理 (續 )

KVL (Kirchhoff`s Voltage Law)KVL (Kirchhoff`s Voltage Law)

任一封閉迴路之電壓總和為任一封閉迴路之電壓總和為 00 。 。

0iV

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊1919

基本電路原理 (續 )

分壓定律分壓定律 (Voltage Dividing Rule) (Voltage Dividing Rule)

21

12 RR

RVVR

21

21 RR

RVVR

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊2020

基本電路原理 (續 )

分流定律分流定律 (Current Dividing Rule) (Current Dividing Rule)

X

PTX R

RII

RP ：電路之並聯等效電阻

RX ：電流 (IX) 流過之電阻

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊2121

基本電路原理 (續 )

戴維寧定理 (Thevenin`s Theorem)

VTH ： Load 後 open 時之 VAB

RTH ：去除電流與壓源 (i.e. Vsource = short ， Isource = open) 後

AB 間之等效電阻。

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊2222

基本電路原理 (續 )

諾頓定理 (Norton`s Theorem)

N N

IN ： Load short 時流過 AB 之電流

RN ：去除電流與壓源後 (i.e. Vsource = short ， Isource = open)

AB 間之等效電阻。

著作權所有 著作權所有 © 2004© 2004 王國禎、楊烽正王國禎、楊烽正、余文俊、余文俊2323

基本電路原理 (續 )

戴維寧與諾頓轉換 (Thevenin-Norton Conversions)

THN RRR

RVI TH

N