林昀電子學Q&A

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目前共有 198 筆留言

boudi

請問老師有打算出版電子學線上課程嗎？
期待老師能出影片
一定大力支持

版主回覆: 2024-05-12 16:38:17

謝謝您的支持。
小編會將您寶貴的建議，轉知林老師。謝謝您。

2024-05-12 13:52:33

莊明博

<<悄悄話>>

版主回覆: 2024-03-11 17:39:01

您好。非常非常感謝您對林昀微電子學的支持，但是微電子學的「電子書」版本，是藉由讀墨的電子書平台建立與銷售，之後再由讀墨拆帳。所以我們出版社不像實體書有真正的庫存，我實在是沒有電子書可以提供給您，很抱歉，實在是愛莫能助啊！

2024-03-11 07:56:36

莊明博

<<悄悄話>>

版主回覆: 2024-03-04 15:34:00

莊先生

您好。非常感謝您的支持。微電子學課本的習題詳解，大部分分散於電子學分類題庫內的題目，目前林昀老師正在整理對照表，預計需要再一個多月的時間即可完成。到時候會公佈在官網提供讀者們對照參考。
如有其他問題，歡迎再提出。

2024-03-04 11:58:44

李雅婷

<<悄悄話>>

版主回覆: 2023-12-14 10:44:00

謝謝您寶貴的建議，小編已轉知林昀老師。同時非常感謝您對於「林昀電子學」書籍的肯定與支持。

2023-12-12 13:06:19

Chris

老師您好

敝人不才,在15-1.1(二)的3小節中,有提到閉迴路極點在時域上的物理意義

想請問老師那15-1.2當A(s)為基本高通時,為甚麼就沒有以"開機時的無源響應與閉迴路極點在時域上的物理意義"作講解了呢?

版主回覆: 2023-10-16 18:31:54

您好。已將您的問題轉知林昀老師，待老師回覆就會立刻通知您。謝謝您。

2023-10-15 16:34:51

Hank

老師好，關於上次的問題想在探討一番：
1.關於3dB頻率的問題，可能我表達問題的方式不太好，依照老師所說，問題點是在於『相對於傳輸率的最強增益值』，不知道意思是不是指說:如果今天我要求解高頻3dB頻率，此時如果想由極點方程式來探討問題，以極點方程式分母s一次項係數總和來近似的話，則應該以時間常數的觀點求取所需之極點方程式，此時分母s一次項係數拿來近似才正確，如果以頻率觀點所求得知極點方程式，其分母s一次項係數與原始定義(最大增益/(根號2))推導出的近似結果不同，因而錯誤?
2.關於切換式電容，可利用書中推導的方式，將其等效成電阻下去進行電路分析，想請問老師一下，如果今天有一個RLC線性網路，其輸入源為一弦波，然而此弦波與線性網路間存在一個MOS開關，以及控制其ON-FF的訊號(且此訊號切換頻率非常高)，請問老師關於這種具有高頻切換開關的電路，如欲求內部某元件的電壓或電流，但又沒辦法像切換式電容一樣等效成電阻來分析電路，則其弦波穩態該如何分析呢?有什麼推薦的解法或文獻可供參考嗎?
備註：目前能想到的問題，大概就包含在這幾天的發問中，之後如有其他問題再跟老師討論一下，也謝謝老師陪我探討這些奇怪的問題！

版主回覆: 2023-08-04 17:23:19

1.因為高頻響應的特性是屬於低通，故其最佳通式應採用時間常數觀點來論轉換函數，方能提出其最大傳輸率，進而推導近似出3dB頻率。
反言之，若以頻率觀點來論轉換函數（包括極點方程式），則無法顯示出其最大傳輸率，故不能近似估計其3dB頻率。
其次，有些人的教法說『高頻3dB頻率是極點頻率的並聯』，這是毫無根據的一派胡言，目的只是為了讓學生好背而已，但這樣會讓學生變得一塌糊塗。

2.關於二極體的高頻切換，則必須考慮二極體的接面電容與擴散電容，並非只有等效電阻。再者，由於高速切換，電路將具有明顯的非線性，因此，將無法論其頻率響應函數（前提是線性電路），可能只能在時域中分析，這將是相當複雜的問題，我並未觸及此類電路，或許在電力電子學方面有所討論。

2023-08-04 15:55:24

Hank

關於版主的問題回覆如下:
我畢業於成功大學電機所，目前已在外工作約5年左右，之所以會研讀電子學，有考慮過幾個層面:包括未來有許有換工作的可能、或是挑戰技師類證照的情況等等，但主要還是興趣以及好奇心使然，想參考不同老師的分析觀點以及解法技巧並將一些分散的概念整合，之前畢業後本來有想利用雲端學習的方式，上一下林昀老師的課程，可惜詢問補習班後發現已無課程，實屬遺憾，也很謝謝老師的肯定。
另外，關於之前老師回覆內容有幾個問題想探討一下:
1.關於KHN電路迴路增益的問題，確實在求解極點方程式時是沒有問題的，但是老師書中的定義，在負迴授章節中有提到，控制學的開迴路轉移函數是指G(s)H(s)，對應於電子學則是迴路增益AL*Bn，但若是今天我搞錯定義成-AL*Bn(由控制學中梅森增益公式看起來定義是負的)進行波得圖相關設計，雖然波德圖大小方面沒差，但在相位方面確有180度的區別，這樣計算上不會有問題嗎?
2.關於二極體正負電源切換的問題，由老師回覆可知，因為有超額少數載子（N-type的電洞、P-type的電子）的堆積，但這樣依然是P(-)、N(+)，說不通在切換後的短暫間內二極體保持電壓P(+)、N(-)的情況?
3.關於極點方程式係數求法的問題，若是採用頻率觀點，也有類似的問題，假設形式為s^2+as+b，如果今天電容出現相依情況但我沒注意到(也許電路相對複雜)，原本應該降階一次的方程式，卻因為我方程式最高次已經假設為1而造成錯誤，想問一下真的沒有其他簡易方式來判別使用頻率觀點還是時間常數觀點才不會出錯嗎?
4.關於頻率響應章節高低3dB頻率應選擇哪種時間常數法的問題，依照老師所說，問題點是在於『相對於傳輸率的最強增益值』，那意思是不是說，一般轉移函數在電子學中會拆成:低通*中頻增益*高通的部分(此時高通以及低通可看成最大值為1)，如果今天我要求解高頻3dB頻率(此時應採用開路時間常數法)，但我硬是使用短路時間常數法，此時我得到的低通轉移函數並非最佳通式，但是不是只要我將此轉移函數分子分母係數同乘一些數值，將其轉換成最佳通式的形式，那此時的極點方程式便是對的，之後將係數拿來估算高頻3dB頻率便是正確的呢?換句話說，雖然我採用錯誤的方法進行運算，但是因為所得的極點方程式係數未經過調整，因此直接拿來近似用才會錯呢?
5.另外有一個問題想請教老師:之前有聽過一種說法如下:PM以及GM皆可用來判斷穩定度(>0表示穩定)，但如果今天有一個大於0，另一個小於0，以PM為標準，若是GM>0但PM<0，則是不穩定，反之，若是GM<0但PM>0則為穩定，想請問老師一下，真的會有這種相反的情況發生嗎?如果有，那為什麼相位越落後系統會越不穩定?除了會發生正回授這種情況，還有其他物理意義可以參考嗎?
*再麻煩老師幫忙解惑一下，謝謝。

版主回覆: 2023-08-03 18:43:48

20230803第二次回覆
您好，以下是林昀老師對您提問的答覆。

1.先弄清楚迴路增益的定義，再行分析即可。簡言之，
一般回授電路：以負回授觀點來論迴路增益，較為方便。
振盪器電路：以正回授觀點分析為宜

2.切換變化時，瞬間變化的是在外部電源方面，並不是在二極體內部的空乏區，由於超額少數載子的存在，所以空乏區寬度無法瞬間變化，遂讓二極體的空乏區兩端電壓降不能瞬間改變，如此，外部電源與空乏區兩端之間的電壓落差將落於寄生電阻與外部電阻來承受。

3.若將一階極點方程式視為二階來分析，則零點方程式也會多出相同的一階，然後極點與零點可對消，於是極點方程式會降成一階。

4.時間常數法是解出整個極點方程式，無論用頻率觀點或時間常數觀點，兩者皆可，所得的方程式只是係數相差一個倍數而已，並不會影響極點值。

短路時間常數法與開路時間常數法，並不是真的時間常間法，只是為了配合3dB頻率而必須以『最佳通式』來論，並引用『極點時間常數法中的s一次項係數總和』而已，但沒有涉及到整個極點方程式。當中的『最佳通式』，是提顯出最大傳輸率的通式寫法，其中，
a.低通的最佳通式觀點是在時間常數，分母s一次項係數總和將可用『電容開路』來逼出，藉此時間常數總和來估計出3dB頻率，此估計法稱為『開路時間常數近似法』。
b.高通的最佳通式觀點則是在於頻率，分母s一次項係數總和是以『電容短路』來逼出，藉這極點頻率總和來估計3dB頻率，此估計法稱為『短路時間常數近似法』。

讀一般的電子學書籍時，讀者常會誤以為『短路時間常數法』與『開路時間常數法』就是『時間常數法』，不僅學生如此，教師亦是如此，這是很嚴重的錯誤觀念。
就像『鉛筆』一詞，其實該筆心並不是鉛，而是石墨。

另外，3dB頻率並非是極點頻率，兩者切勿混淆，除非是特殊的一階情形（例如高通的零點頻率為0，低通的極點頻率為無限大），3dB頻率方能恰相同於極點頻率，但一般讀者常將兩者混為一談。

5.PM與GM是一體兩面的觀點而已，兩者的穩定性判斷將會一致，以電子電路的高頻分析來論，『一者（如GM>0）穩定，另一者（如PM<0）不穩定』的矛盾現象並不會發生。若有，則必然是分析有所錯誤。

至於控制系統方面的穩定性分析，不知是否有你所述之情況，這已超出我所知。

20230803第一次回覆
非常感謝您的回覆，老師非常重視讀者們的留言與回饋。只要認真讀他精心出版的這一套書，就能夠學好微電子學，不補習也沒關係。也會詳細的回答您的問題。
您新的提問已轉知林昀老師。

2023-08-03 13:59:28

Hank

老師您好，有幾個問題想麻煩老師幫忙解惑一下:
1.關於極點方程式係數的求法，書中提到2個觀點，分別是頻率觀點以及時間常數觀點來求解係數，想請問老師，如果今天有一個電路要求極點方程式，而我選擇採用時間常數觀點來求係數，由書中可知，其形式為:1+as+bs^2，但因為我不知道確切的極點，萬一裡面有s=0的極點，那我所假設的形式勢必錯誤，因為方程式不可能有常數1，進而導致計算結果出錯，反而應該以頻率觀點方才正確，想問說有什麼方法可以在看到電路的時候，選擇正確的觀點來極點求方程式?
2.關於二階RC帶通分子項係數的求法，書中提及其物理意義為單位步階響應最大爬升率，若要直接從電路上解出此值，則會將輸出Vo與電容電壓關係掛勾，利用電容的元件方程式，推出輸出Vo最大爬升率，想請問，如果今天電路頗為複雜，難以將輸出Vo與電容器關係列出，有何其他辦法求出此二階RC帶通分子s項的係數嗎?(像是RC時間常數法或還有其他方法?)
3.放大器頻率響應章節有提到高頻3dB頻率應採用開路時間常數法計算，而低頻3dB頻率應採用短路時間常數法計算，關於這方面還是不太清楚，想請問老師如果用錯方法不是僅是頻率觀點和時間常數觀點上的差異而已嗎，答案應該還是會一樣?還是說計算上真的會錯?
*以上3個問題再麻煩老師幫忙解惑一下，謝謝。

版主回覆: 2023-08-02 17:25:37

1.關於『s=0的極點』，即是『電容斷路時，轉換函數為無窮大者』，這只有積分器可辦到這般程度，一般電路則無法如此，因此，不必擔心於此。

2.若只是二階帶通RC，則只涉及到兩個等效電容而已，無論電路多複雜，先做等效電路處理（例如戴維寧等效），將電路等效的單純化，必可看出端倪。

3.對於3dB頻率分析，由於其定義是『相對於傳輸率的最強增益值』來論，因此，必須以『最佳通式』來看待轉換函數與3dB頻率分析，其中，在旁敲側擊方面：
(a)對於高通RC，必須採用頻率觀點，不可運用時間常數觀點，因此，其3dB頻率估計是使用『短路降階的極點頻率總和』觀念，此即是短路時間常數法。
(b)對於低通RC，則需用時間常數觀點，不可利用頻率觀點，所以3dB頻率近似必須運用『開路降階極點時間常數總和』，這就是開路時間常數法。
總之，『短路時間常數法』或『開路時間常數法』這兩招都是屬於移花接木之計，近似估計3dB頻率之法也，只是使用的電路對象相左而已。雖未能窺得『高階RC電路的頻率響應函數』全貌，但卻可一探3dB頻率之高低，頗有『洞燭機先』之智。

觀念之細明可參見於第四冊p12-103之前，請多詳讀。

2023-08-02 13:23:37

Hank

<<悄悄話>>

版主回覆: 2023-08-02 17:34:13

您好，您上次和今天提出的問題，林老師已回覆。

不知道您目前是學生嗎？就讀哪一所學校呢？如果方便的話，請回覆我，再轉知林老師。

另外，林老師說您很用功，不要太心急，慢慢思考吸收，必定能學有所成。

2023-08-01 16:10:18

Hank

老師好，有幾個問題想請教一下:
1.正交振盪器(運用反向積分器串聯反向放大器者)，其迴路增益由課本分析可知，針對交流弦波者，低頻時，增益較大，高頻時則較小，而相位皆為0度，因此所有交流頻率皆可發生正迴授。想請問老師，如有開機突波發生時，經傅立葉分析可知頻率涵蓋甚廣，有沒有可能其中包含某個低頻弦波，其對應的迴路增益大小>1，使得這個正交振盪器發散?這樣是不是代表單單只靠正交振盪器是無法發生穩定振盪，後方必須再加濾波電路濾除此低頻弦波經正交振盪器放大後的響應波型?
2.針對像 KHN 這種多負迴授路徑的電路，想請問老師，若是迴路更多的情況下，以自動控制的角度而言，計算方式是採用梅森增益公式，其分母部分為 : 1-(所有迴路增益和)+(兩兩互不接觸迴路增益乘機和)........，其中以KHN 電路對照下，分母部分為 : 1-(所有迴路增益和)，對照課本真實負迴授公式分母為:1+AL*Bn，這樣感覺起來似乎迴路增益為 -AL*Bn，但有時又覺得是AL*Bn，想問一下，分別以正迴授觀點和負迴授觀點之下，迴路增益究竟是?
3.假如有個RC電路以直流電壓充電後，電容上方為正電荷，下方為負電荷，此時將直流電壓極性相反，在短暫時間內可知，電流會反向流動(與充電電流方向相反)，但由於尚未將原先上下板電荷移除完畢，所以短暫時間內，電容仍是上正下負，若今日進行電壓量測時所顯示的電壓為上板正電荷與負板負電荷形成的電壓差(假設充電前>0，此短暫時間內也會>0)，想請問老師一下，如果今天電路相同僅將電容換成二極體，由課本分析可知，依樣會有類似的情況，電源反向時，二極體不會馬上截止，而是仍會短暫電壓差>0而呈現導通狀態，那如果我去量測他的電壓時，此時這個大於0的電壓差究竟是二極體什麼東西的正(以電容來講是上板累積的正電荷)以及什麼東西的負(以電容來講是下板累積的負電荷)所造成的壓差?
備註:以上的觀念有點卡住，再麻煩老師幫忙解惑一下，謝謝。

版主回覆: 2023-08-02 17:28:05

第一個問題：
1.以『正回授迴路增益大小』來判斷穩定性，其前提是『正回授頻率只有一個時』，方能使用這般將閉迴路解剖成開迴路的簡易分析，而不必求解於複雜的閉迴路極點，但若正回授頻率涉及到多個時，則此法失效，則必須回到『閉迴路極點』的原始分析，正交振盪器便是屬於此類，其閉迴路極點為純虛數，換言之，雖然正回授頻率有無限多個，但只有一個弦波頻率可符合於閉迴路之限制條件。

第二個問題：舉一個例子，關於『1-3』的運算，當減數採用：
1.以正數觀點來論，則1-3=-2
2.以負數觀點來論，則為1+(-3)=-2
對於結果，並無差別。3=-(-3)，即同於『AL*Bp=-(AL*Bn）』

第三個問題：
1.因為有超額少數載子（N-type的電洞、P-type的電子）的堆積
2.二極體的等效模型是僅供電路分析之用，但畢竟是虛假之物，只適合於外表所呈現的電壓與電流問題，其內部的物理機制（例如空乏區內的離子、內建電位差、半導體內載子的漂移與擴散，以及歐姆接觸等等複雜現象）無法以電容金屬電極板來想像，否則，將陷入『風馬牛不相及』的窘境而不知。

以上為林昀老師的解答，收到後也請回覆。

2023-07-26 20:29:34