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電路理念/使用因果關係

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揭示因果關係

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傳統的電子學課程沒有揭示電子電路中的因果關係。例如,誰關心歐姆定律中是否存在因果關係以及什麼導致什麼(哪個量是輸入,哪個量是輸出)?作者只是假設電壓和電流同時變化;他們不介意著名的規則是如何寫成的(I = V/R,V = I.R 或 R = V/I)。

電壓導致電流
電流導致電壓

此外,傳統方法將有源元件視為成比例的、無慣性的器件,其中輸入和輸出量同時變化。例如,人們認為電晶體的集電極電流與其基極電流同時變化,運算放大器的輸出電壓與其輸入電壓同時變化,等等。從這種角度來看,器件的操作很難理解,因為輸入和輸出量之間的因果關係不可見。

只有我們人類才認為世界上的一切變化都是某種原因的結果(在電子學中,這意味著輸出量是輸入量的結果)。我們無法想象輸入和輸出量可以同時變化。我們知道,輸入總是先於輸出,因此輸出總是跟隨(延遲)輸入。因此,為了理解電子器件的操作,必須看到因果關係。

引入因果關係

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在電子電路中看似沒有因果關係的情況下,我們可以引入因果關係。為了具體說明,讓我們考慮上面提到的歐姆定律的例子。在那裡,我們首先假設電壓導致電流(I = V/R)在電壓供電的歐姆電路中;因此我們“發明”了最簡單的電壓到電流轉換器.

改變因果關係

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但我們知道這種因果關係是一個任意選擇;因此,我們可以改變(反轉)它。這意味著我們可以同樣成功地假設電流導致電壓(V = I.R)在電流供電的歐姆電路中;因此我們“發明”了反向的電流到電壓轉換器.

發展這個強大的想法,我們將透過使用任何可訪問的電路點(包括電路輸出、電源端子等)和元件引數作為輸入,(重新)發明許多有用且新穎的電路。例如,隨著電阻作為輸入量的變化,我們將獲得一個電阻到電流轉換器(在電壓供電的歐姆電路的情況下)和一個電阻到電壓轉換器(在電流供電的歐姆電路的情況下)。然後,將輸入電壓應用於射極跟隨器的輸出,我們將“發明”奇特的共基極電晶體放大級。之後,改變因果關係,我們將把數模轉換器轉換為數字控制放大器.

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