2023/0425

本書第五章裡介紹了一些震盪器。但它們在運用上各有其限制。

簡單的 鬆弛(relaxation oscillator)振盪器是個可靠夥伴 予 外出展演。舊的大專考題裡也常見試題 在 這類電路上。

比如95年成大醫工所就給出了一個考題 在 這種電路，只用兩個NOR閘 和 一個電阻搭一個電容就可以被完成。

考試時，大家算震盪週期算得不亦樂乎。實作上，這個電路也是很實用，但須被稍加修改。

比如下圖展示了兩個修改過的 這類電路，彼此的 元件差別只有電阻值，左側的 為3.9Mohm，右側的 為1Mohm。

這導致左側電路有個振盪週期約4倍 於 其在右側電路。

大家一看這電路就知它可以被組裝完成 于 15分鐘內。所需電源電壓也是一般的 5V。

且因為振盪週期被控制 于 離散的 電阻 和 電容，所以很容易被運用在慢速的 應用裡。

上圖中的 發光二極體就是被用來檢查頻率用的。使用者看閃爍於LED就能知道振盪週期是否接近預期。

綠色的 長線可被用來外接小馬達，去同步地核對LED的 閃爍結果。

紅色的跳針套搭配排針可以避免凌亂 在 近距離的 跳線。

IC的 標號已被小畫家軟體抹去。總之，這兩個電路輸出週期性的 方波，週期約兩秒 和 半秒。

有了這個振盪源，大家就可以檢查咱數個月前說的 除頻電路，檢驗一下矽利康封裝的 效果。

這時大家就會發現，對於 裸露的 電路，大家會小心翼翼地貢著，但對於 矽利康封裝的就毫不擔心、用各種體位去做實驗。

下圖就捕捉一瞬 於 該實驗過程。

上圖的右邊就是咱幾個月前講的 矽利康封裝的 除頻器。中間的那塊版就是週期約半秒的 鬆弛振盪器。

左邊的板子只是被用來檢查除頻結果，其上面有一些多餘的元件。

所以上圖的 信號流程開始 於 中間的 鬆弛振盪器，其提供方波信號給右邊的 '矽利康磚'，該磚塊輸出除頻結果 到 最左側的 板子。

如此，只要觀察兩個LED燈的閃爍頻率，就可以知道信號有沒有被順利除頻。必要時還可連接小馬達去確認。

所以對 那些常需帶工具出外展示的 人們來說，其乃一明智選擇 去 製作兩個工具版本，一個是裸版，一個是矽利康封裝版。

矽利康封裝需要幾天時間 去 乾固。但該時間依舊 短於 它在另一流程 於 PCB設計、洗板、組裝。

若有人設計出快乾的 矽利康封裝流程，那也許就能做到今天封裝，明天就帶出去展演。

在 繼續提其它振盪器實作方案前，咱回想一下一些考題 在 大專電子科範疇。是否它們都能被輕鬆展演呢?

是否所涉電路 於 該等考題都能 在 半小時內 被組裝完成 並 進行實驗呢? 這其實是需要一些修改 和 編排程序的。

傳統的 電子科教導大家使用MOS 和 BJT 作為 基本元件 去 拼裝電路，並且 在 考試裡 反覆鍛鍊學生的 能力 在 計算增益 和 頻寬等內容。

這些鍛鍊經常是 為了更先進 或 微小的 製程 而 被準備，以便學生未來能入相關領域 如 射頻、車用、電腦週邊等等等。

但是大家到光華商場用白菜價買的 那些元件，常常不具有同等尺寸或特性。

最典型的例子就是MOS元件的 應用。大家算gm、ro、增益算得如癡如醉，但被買到的MOS經常根本沒有同數量級的 效果。

這除了肇因 於 那些MOS通常是 給作 開關的、給用 安培等級電流的，

還肇因 於 離散元件裡的 IO保護電路會造成額外的 負載。

而考題的 適用尺寸常常只有幾個微米去負擔微安 或 毫安培等級的 電流，且通常不考慮IO保護負載。

若學生硬是要買離散元件去達到類似效果 於 高度集成的 電路，他可能得購買特別的 元件，其常需要特殊許可，且等待時間一般在一週以上。

這也是其一原因 在 為何很多學生雖學了一堆電子知識，卻覺得好像除了進公司操作高精尖軟硬體之外就無用武之地。

因為相關材料不易被取得，所以，若要把考題實用化，還是需要一些修改和選擇。

這就好比咱直接實作了那個95年的考題，原則不變，但有稍作修改。

接下來，咱看一看本書(簡稱原理與應用)第五章裡的電路實作。

第五章給的第一個鬆弛振盪例子看起來好像很簡單，用兩反閘、一個電阻、和一個電容、和 一個NMOS就搞定了。

甚至大家去查相關論文也會發現就是如此地精簡。

但就如同上面說的一樣，教科書給的是 '積體電路' 範例。若要用離散電路 去 兜出單晶積體電路效果，得做些修正。

而且就算是使用單晶積體電路 和 相同製程去處理，也不是環肥燕瘦都行得通。

理由也不難猜想，因為諸離散電路的 尺寸 和 特性是依照不同目的 去 規劃 並 實現的，它們甚至都不誕生 於 同一製程。

這也是為何本次更新時咱先示範一個比較單純的 離散版例子。

下一次更新時，咱將繼續討論這個稍微複雜一些的 問題。

2023/0624

兩個月前，咱說第五章於本書(簡稱"原理與應用")給了一個鬆弛振盪的例子。

該例子搭了圖5-1在書裡。且先前咱說若不用單晶積體電路實踐它，則可能會遇到一些麻煩。

這堆麻煩來自於開關的閾值、阻值、附載電容、還有噪聲和回授結構等。這導致單純地照圖取料去拼裝一離散版本有機率會不成。

但咱仍舊想告訴讀者，那個概念在原則上是沒有問題的。

因此，咱實作了一個版本，用繼電器取代了該圖的MOS、擇反閘兩顆其有電壓遲滯特性者、且額外增添了幾個抗噪和檢測元件。

最後，一個鬆弛振盪器被拼出如下圖所示:

上圖的鬆弛振盪有頻率被設在約1Hz左右。其中最左側的LED可被短路，右側的LED才是檢測用的LED。

除了用肉眼檢查，實驗者還能用聽覺去確認繼電器的切換聲音是否同頻率於其之於閃爍在LED處。

這一方面驗證概念在巨觀層面、一方面希望讓讀者聯想一些少依賴MOS的電路作法。

照舊地，咱用小畫家P掉了標號從匚於IC上。

2023/0720

咱分別 在 今年0425和0624介紹了兩種鬆弛振盪。晢操作方式各有其異 於 這兩類，僅需並排兩者觀察它們的 閃爍，咱就會發現不同的 兩種性格。

第一種有佔空比~50%，以下簡稱半佔空比；第二種的 佔空比遠小於50%，以下簡稱小佔空比，其讓閃爍僅有瞬間。即是說第一種接近半秒亮燈、半秒不亮；第二種亮燈一閃而滅，大多時間保持不亮。

下兩圖各取一時刻 於 實驗 於其 上下並排該兩種鬆弛震盪器

下圖的 LED燈被點亮 于 該小佔空比的 振盪器(約在圖中央)，且 亮燈 到 一個心型的範圍內，類似用本書(簡稱"原理與應用")第五章的 內容 去 呼應第一章第一段所說: "時鐘電路產生時脈就像人的 心臟產生心跳 去 推動循環系統。"

下圖下方有該半佔空比的 振盪器，其驅動該圖左下方的 小馬達，其可被用 去 檢查振盪週期。

下圖左上方有個南瓜車，其無關 於 實驗本身，但可提神。

若有男女來問 "啥是那貨?"，則實驗者的 第一種選擇可為: "那是愛"，然後停兩秒再接著說 "對予 電子學"。第二種選擇可為: "那是機械的 愛"。

該南瓜車組成 於 排針 和 跳針套，風格有點像大富翁遊戲的 棋子，1935的 那個版本。這說明了電子實驗可順便培養勞作手藝。

上圖的 LED燈被點亮 于 該半佔空比的 振盪器，其位於圖的 下方，上方暈開的紅光來自一繼電器其屬 於 該小佔空比的 振盪器。

這一撂聲光勞作能給很多的 想像空間，比如，若咱把馬達接到輪子上，真做個會動的 南瓜車讓它繞圈圈走順便打燈會如何?

最後，附上一短影片 給 下一頁的 計數器如下:

很顯然地，白色的 燈光變化乃 同步於 紅色的 燈光變化。晢來源 於 該紅色燈光變化即 溯匚於 本頁介紹的 鬆弛振盪器，只是頻率稍不同。