瞭解電子裝置與電路的基礎知識
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在現代科技領域中，電子裝置與電路扮演著驅動一切——從日常小型裝置到複雜機械——的關鍵角色。掌握這些元件的基礎知識，能讓我們深入了解各種電子系統如何運作與互動。本文將探討電子裝置與電路的基礎、類型、功能，以及其設計在當今科技版圖中的重要性。電子學研究的是電氣迴路中電子的流動。「Electronics」一詞源自希臘文「elektron」（意指琥珀）與後綴「-ics」，意指學習電子在不同外部場條件下的行為方式。
什麼是電子裝置？
電子裝置是利用電子電路執行特定功能的儀器，範圍從電阻、電容等簡單元件，到智慧型手機與電腦等複雜系統。它們依據電子學原理運作，即電流流經不同材料與元件。
電子裝置的類型與關鍵元件：
每種裝置都具備幾項基本特性，元件會依據這些特性表現。開發者根據目標，選用合適元件來建構所需電路。下圖展示了一些常見於不同電子電路中的元件範例。大致可區分為主動元件或被動元件。
1. 被動元件：包含電阻、電容與電感。它們不需外部電源即可運作，用於管理電路中的電能流動。電子元件可再細分，以下列舉關鍵範例及其功能。
電阻：電阻可限制電流流動，對於控制電流大小與電壓分壓不可或缺。電阻依據歐姆定律運作：「電阻兩端施加的電壓與流經電阻的電流成正比」。
電容：電容可儲存與釋放電能，以電場形式儲存能量。電容會阻斷直流訊號、允許交流訊號，也常與電阻搭配用於計時電路，並廣泛應用於濾波、平滑與定時。
電感：電感又稱交流電阻，以磁能形式儲存電能。它抗拒電流變化，標準單位為亨利（Henry）。當電流通過時，電感於磁場中儲能，常見於濾波、調諧與儲能應用。
2. 主動元件：需外部電源，並能控制電流流向。範例包括電晶體、二極體與積體電路（IC）。
3. 半導體元件：多半屬於主動元件（部分被動元件亦可能由半導體製成），如二極體與電晶體，仰賴矽等半導體材料運作。
電晶體：電晶體為三端半導體元件，主要作為開關或放大器。此開關可由電壓或電流控制，透過控制其中一端電壓，即可調節另外兩端電流。
二極體：二極體僅允許單向電流通過，對整流與訊號解調極為關鍵。具陽極與陰極兩端，常見於交流轉直流等轉換電路。
積體電路（IC）：IC 為微型電路，將電晶體、電阻、電容等多種元件製作於單一半導體晶片，是手機、電腦等現代電子產品的建構基礎，可分為類比或數位 IC。
4. 機電元件：結合電子與機械功能，如繼電器、馬達與電磁閥。
微控制器與微處理器：為可程式化積體電路，內含處理器核心、記憶體與輸入輸出周邊，常見於嵌入式與電腦系統，應用涵蓋機器人、車輛、醫療設備、辦公室設備、家電、自動販賣機、行動無線電收發器等。
感測器：感測器可偵測並量測溫度、光線、壓力或運動等物理量，對環境監測、自動化及消費性電子不可或缺。
如需深入了解自訂電路符號設計，請參閱這篇詳盡文章。
什麼是電子電路？
電子電路是一種閉迴路系統，允許電流流動並執行特定功能。電路可簡單如手電筒電路，也可複雜如電腦處理器內的電路，是所有電子裝置運作的根本。
電子電路的類型：
1. 類比電路：處理連續訊號，應用於音訊放大與無線電傳輸等領域。
2. 數位電路：處理離散訊號，對數位運算與資料處理至關重要，範例如邏輯閘與微處理器。
3. 混合訊號電路：結合類比與數位元件，可處理多種訊號，常見於類比數位轉換器（ADC）等裝置。
4. 電源電路：專門管理與調節電力，包含電源供應器、電壓調節器與轉換器。
電子電路設計：
電路示意圖：示意圖是電子電路的視覺化表示，使用標準符號描繪元件及其連接，便於理解與設計。
PCB 設計：印刷電路板（PCB）提供電子元件的實體平台，設計時需規劃電路連接並確保元件擺放與走線正確。
測試與除錯：測試與除錯是電路設計的必要步驟，使用示波器、萬用電表等工具驗證功能並找出問題。
歡迎探索我們的示意圖入門指南，建立閱讀與解讀這些關鍵技術圖面的基礎。
電子裝置的測試與量測設備：
在連接或設計電子電路時，必須量測電壓、頻率、電流、電阻、電容等參數，因此需要使用萬用電表、示波器、訊號產生器與邏輯分析儀等測試設備。
示波器：
示波器是最可靠的測試設備之一，可監測連續變化的訊號，觀察電壓、電流隨時間的變化。應用涵蓋電子、工業、醫療、汽車與電信等領域。
萬用電表：
萬用電表結合了電流表、歐姆表與電壓表，可量測交直流電壓、電流等參數。早期為指針類比式，現今多為數位式，稱為數位萬用電表（DMM）。
訊號產生器／函數產生器：
顧名思義，訊號產生器可產生多種波形，用於測試與除錯。常見波形包含正弦、三角、方波與鋸齒波。函數產生器與示波器、電源供應器並列為電路設計必備儀器，更多資訊請參閱相關連結。
電子裝置與電路的應用：
消費性電子：智慧型手機、電視與家電皆仰賴電子裝置與電路。
工業自動化：電子技術用於自動化、控制系統與製程監控，提升效率與安全性。
醫療設備：從診斷儀器到生命維持系統，電子技術強化醫療照護與病患預後。
電信：電子技術支撐電話、衛星與網際網路等全球通訊。
結語：
電子元件與應用已深入日常生活各個層面。電子學處理微伏、毫安、毫瓦等級，也能控制千伏、千安與千瓦。如今，電子學已是成熟的工程領域。本文僅為電子裝置與電路的簡介，該領域涵蓋電路設計、半導體物理、訊號處理等廣泛主題。
從簡單元件到複雜系統，電子技術是無數應用的骨幹，讓日常生活更互聯、高效與先進。透過探索這些裝置與電路的基礎，我們能更深刻體會驅動科技社會的精密系統。
常見問題：電子裝置與電路基礎
1. 電子裝置的主要類型與關鍵元件有哪些？
類型包含被動（電阻、電容、電感，用於能量管理）、主動（電晶體、二極體、IC，用於電流控制）、半導體（如矽製二極體／電晶體）與機電（繼電器、馬達、感測器、顯示器）。使用 JLCPCB 量產時，可透過 SMT 組裝 62 萬種現貨零件，支援 01005 封裝。
2. 類比與數位電路有何不同？
類比處理連續訊號（如音訊放大），數位處理離散訊號（如邏輯閘）。混合訊號則結合兩者。JLCPCB 支援最高 32 層板，阻抗公差 ±10%，適用高速設計。
3. 如何開始設計電子電路與 PCB？
先繪製示意圖，再進行 PCB 佈局；使用萬用電表／示波器測試。依 JLCPCB 規格：最小板 3×3 mm、板厚 0.4–4.5 mm（FR4 預設 1.6 mm）、公差 ±0.1 mm；並提供免費 DFM 分析。
4. PCB 有哪些表面處理與防焊選項？
表面處理：HASL（含鉛／無鉛）、ENIG（高頻）、OSP（銅基板）。防焊顏色：綠、紫、紅、黃、藍、白、黑（LPI 型），可防止 SMT 短路。
5. 設計時如何考量 SMT 組裝？
流程包含上膏、貼裝、回焊。JLCPCB 提供單雙面組裝、AOI／X-ray 檢測；最大板 670×600 mm，24 小時交期，設定費 $8，每焊點 $0.0017；選用 LCSC 零件更高效。
持續學習
PCB 的生產與製造流程是什麼？
PCB 的創造者是一位名叫 Paul Eisler 的奧地利人。1936 年，他首次在收音機中使用印刷電路板。1948 年，美國正式認可這項發明並投入商業應用。自 1950 年代中期起，印刷電路板被廣泛採用。幾乎每台電子設備都包含 PCB。如果設備中有電子元件，它們都安裝在各種尺寸的 PCB 上。PCB 的主要功能是將各種電子元件連接起來，形成預定的電路，充當電信號傳輸的中繼站，常被稱為「電子產品之母」。 談到 PCB 的生產與製造，需要經過一系列步驟，以確保最終產品的品質與可靠性。以下是更多步驟與細節，幫助你更深入理解 PCB 的生產製造流程： 準備工作： 在開始生產前，需要準備 PCB 圖紙與相關資料。這些圖紙包含 PCB 尺寸、電路走線、元件佈局等資訊。主要設計與選擇的方面包括 PCB 基材 的類型、焊盤、導電走線等。 確定 板厚：根據圖紙要求，選擇合適的板厚（以毫米為單位）。 確定表面處理：決定板材的表面處理方式，如鍍金、鍍銀或熱風整平（HASL）。 指定元件類型與規格：確定所需的元件類型與規格，包括電阻、電容、二極體等。 準備工具與設備：收集製造過程中所需的工具與設備，如鑽孔機、成型機與......
PCB 基礎：6：新興趨勢與技術
談到學習 PCB 及相關電子的實用知識，不得不提新興趨勢與技術，才能掌握最新進展。PCB 無所不在！ 今天，我們將深入探討從軟性 PCB、軟硬結合板到高密度互連（HDI）等技術的變革潛力，並討論物聯網（IoT）與穿戴式裝置對 PCB 設計的影響。 與我們一起踏上創新之旅，突破 PCB 技術的疆界！ PCB 技術的突破： 讓我們探索幾項顛覆 PCB 設計的重大進展： A) 軟性 PCB： 軟性 PCB（flex PCBs）是卓越的進步，相較於傳統硬板更具彈性與耐用性。其採用聚醯亞胺或聚酯等柔性材料，可彎曲並貼合複雜形狀，特別適用於空間受限或需動態運動的場景，如醫療設備、汽車電子與消費性電子。 B) 軟硬結合板： 軟硬結合板整合硬板區與軟板區，兼具兩者優勢，可設計出複雜的三維電路。其高可靠度、小型化與優異訊號完整性，廣泛應用於航太、工業電子與穿戴裝置。 C) 高密度互連（HDI）： HDI 是 PCB 技術的關鍵進展，能在更小尺寸內實現更高功能。透過微盲埋孔與先進製程，達到更高電路密度並縮短訊號傳遞延遲，支援多層板與更細線寬，實現小型化與高效能，常見於智慧型手機、平板等高效能電子產品。 IoT 與穿戴......
電路板設計的演進
歡迎來到 JLCPCB 的部落格，在這裡我們將深入探討 PCB 設計、製造與組裝的精彩世界。電路板經歷了非凡的演進，從簡單的單層設計轉變為複雜且多功能的 multi-layer 板。今天，我們將深入回顧電路板設計的演進歷程，追溯其從簡單單層板到複雜多層板的轉變。與我們一起探索推動電路板設計演進的歷史、優勢與進步。 從卑微的起點： 自誕生以來，電路板已經走過了漫長的道路。早期，單層板是常態。這些板子由單層導電材料（通常是銅）層壓在絕緣基板上。元件焊接在板子的一側，而另一側的走線提供必要的互連。雖然對基本電子設備有效，但單層板有其局限性。 單層板適用於元件較少、要求不高的簡單電子設備。然而，隨著技術的進步和對更複雜電子系統需求的增長，對更高連接性和功能性的需求導致了多層板的發展。 多層板的出現： 多層板徹底改變了 PCB 設計領域。它們由多層導電材料組成，這些導電層由絕緣層隔開，並透過 vias 互連。這些 vias 允許訊號在層間傳遞，實現更高的元件密度和更複雜的設計。 優勢與進步： 從單層板轉向多層板帶來了許多優勢。首先，多層板提供了更多的佈線選項，實現更高效的訊號路徑並減少電磁干擾。這提高了電子......
前 10 大常用電子元件指南
電子元件是電子科技的基礎單元，是電子電路不可或缺的建構基石。隨著技術與應用快速演進，設計流程中使用的元件數量與日俱增。電子工程師或愛好者務必掌握常用電子元件的特性與應用。本文介紹工程師最常用的十大電子元件，並提供選型指引。 電阻器 它是電路中最常用的元件，屬於限流元件。電阻對電流具有阻礙作用，透過改變電阻值，即可控制流經該分支的電流，使電子設備中的各種元件在額定電流下穩定運作。常見電阻包括熱敏電阻、壓敏電阻、分壓電阻、色環電阻、功率電阻與光敏電阻。電阻在電路圖中通常以符號（鋸齒線）表示，或以字母 R 標註，阻值單位為歐姆（Ω）。 電容器 在電子學中，電容器能在特定電壓下儲存電荷，此儲存能力稱為電容，以 C 表示，單位為法拉（F）。電容值決定其可儲存的電荷量。在電路圖中，電容器通常以字母 C 開頭編號，如 C01、C02、C03、C100 等。 二極體 二極體又稱晶體二極體，簡稱二極體，具有兩個電極（接腳）。它具有單向導電特性，電流只能沿單一方向流動，可用於整流、保護、開關與檢波等應用。 齊納二極體 齊納二極體是專為反向崩潰區操作而設計的特殊二極體。與一般二極體不同，當反向電壓超過其崩潰電壓時，它會......
6 層 PCB 的優勢：效能、可靠性與設計彈性
在電子領域中，印刷電路板（PCB）的選擇對於設備的效能、可靠性和設計靈活性起著關鍵作用。特別是六層 PCB，相較於單層和雙層板，提供了顯著的優勢，在複雜度與成本效益之間取得了平衡。本文探討六層 PCB 的主要優點，著重於提升的效能、可靠性與設計靈活性，並包含實際案例，展示其成功應用的成果。 提升的效能 訊號完整性與降低電磁干擾（EMI） 六層 PCB 的主要優勢之一是能夠維持高訊號完整性。多層結構提供了充足的空間來分離高速訊號走線，將串擾與電磁干擾（EMI）降至最低。透過將特定層專用於訊號走線，其他層作為接地平面，六層 PCB 確保訊號能夠乾淨且無衰減地傳輸。 圖 1：訊號層與接地層的分離 改善的電源分配 六層 PCB 通常包含專用的電源平面，有助於在整個電路板上高效分配電力。此專用平面可降低電壓降，確保所有元件獲得穩定且一致的電源供應，這對於維持高速與高功率電路的效能至關重要。 可靠性與耐用性 增強的結構完整性 六層 PCB 的額外層數提升了整體結構完整性。電路板變得更加堅固，能夠抵抗物理應力，這對於涉及嚴苛環境條件或機械振動的應用尤為重要。 改善的散熱能力 多層 PCB（包括六層設計）具備更佳......
比較 6 層 PCB 與其他多層 PCB：成本、複雜度與最佳化
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