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導讀
引用
Scherz, P., & Monk, S. (2016). Practical Electronics for Inventors (4th ed.). McGraw-Hill Education.
章節概要
第4版約一千頁,共17章,分為三部分(理論、元件、設計),另有三個附錄。各部分篇幅極不平均:DigiKey TechForum上一位評論者貼出的附頁碼章節表顯示,理論一章從第5頁延續到第252頁,元件一章從第253頁到第400頁,數位電子一章從第717頁到第842頁,而設計部分有好幾章不到20頁。出版社把本書定位為一本指南,內容包括如何挑選元件、設計與製作電路、使用微控制器與積體電路,以及測試與調整成品。
第1章:導論
第一部分「理論」的四頁開場。
第2章:理論
全書最長的一章,以將近250頁講電路理論。認為元件部分最有幫助的DigiKey評論者表示,理論部分寫得相當濃縮:適合複習,也能為初學者指出哪些主題值得深入研究。
第3–6章:基本電子元件;分離式半導體;光電元件;感測器
第二部分「元件」是一份零件指南。出版社列出的內容包括電阻、電容、電感與變壓器;二極體、電晶體與積體電路;光電元件、太陽能電池與光電晶體;以及感測器、GPS模組與觸控螢幕。評論者特別稱讚書中說明了每種元件的用途與不同類型之間的差異,例如各種電阻的優缺點。
第7章:動手做電子
這一章約80頁,為第二部分作結,從元件轉向實際組裝電路的工作。出版社的介紹強調逐步說明、電路圖,以及對完成的專題進行測試與調整。
第8–11章:運算放大器;濾波器;振盪器與計時器;穩壓器與電源供應器
第三部分「設計」從類比電路的基本模組開始:運算放大器、濾波器、振盪器與計時器,以及穩壓電源。這幾章都很短,大約15到30頁。
第12章:數位電子
約125頁,是第三部分最長的一章。出版社列出的內容包括數位電子、邏輯閘與LCD顯示器。
第13–14章:微控制器;可程式邏輯
先談微控制器與原型開發平台,再談組合邏輯與循序邏輯的可程式邏輯。出版社的介紹把可程式邏輯列為本版新增講解的主題之一。
第15–17章:馬達;音訊電子;模組化電子
篇幅較短的設計章節,分別討論直流馬達、RC伺服機與步進馬達,麥克風、音訊放大器與喇叭,以及模組化電子。
附錄A–C:配電與住宅配線;誤差分析;實用資料與公式
書末簡短的參考資料。
核心概念
第一部分:理論(第1–2章)
- 電路理論:分析電路所用的定律與方法,集中在一個長章中,方便查閱與複習。
第二部分:元件(第3–7章)
- 被動元件:電阻、電容、電感與變壓器,各自的類型及其取捨。
- 分離式半導體:作為單一元件的二極體與電晶體。
- 光電元件:發光或偵測光的元件,包括太陽能電池與光電晶體。
- 原型製作:組裝與測試電路的實務技能。
第三部分:設計(第8–17章)
- 運算放大器:用於放大器與濾波器的通用類比基本模組。
- 穩壓電源:為設計的其餘部分提供穩定電壓的電路。
- 微控制器:控制專題的小型可程式電腦。
- 可程式邏輯:經組態後實現組合邏輯與循序邏輯的數位硬體。
- 馬達控制:驅動直流馬達、RC伺服機與步進馬達。
評析
優點
- 元件知識。 約150頁談基本元件,將近100頁談分離式半導體,提供了電路分析教科書不打算提供的、關於零件的深入實用資訊。這正是DigiKey評論者最重視的部分。
- 從零件到可運作的專題。 出版社介紹了逐步說明、電路圖與插圖,以及如何挑選元件、組裝電路與測試電路的指引。本書涵蓋了理論課程略過的電子學實務面;DigiKey上另一位留言者寫道,它談到課堂教學中通常不會涉及的內容。
- 涵蓋範圍廣,包括較新的主題。 微控制器、可程式邏輯、GPS模組與觸控螢幕等感測器,以及模組化電子,與類比和數位基礎並列。
- 由實務工作者撰寫。 出版社的介紹稱兩位作者是經驗豐富的工程師與熱心的業餘玩家;Scherz主修物理,Monk則寫過許多業餘電子製作方面的書。
局限
- 理論內容濃縮。 DigiKey評論者指出理論部分寫得很濃縮,適合複習或建立整體概念;修讀電路課程的學生仍需要一本附有分級習題的正規電路分析教科書。
- 章節篇幅極不平均。 濾波器、振盪器與計時器、穩壓器、馬達與音訊等設計主題各自只有大約10到30頁,理論與數位電子卻占了數百頁。讀者應把短章節當作入門介紹。
- 是參考書而不是課程。 全書約一千頁,依主題而非依課程順序編排,是為查閱而寫的;出版社的資料沒有提到練習或章末習題。
在課程中的定位
在這門電路與電子課程中,Scherz和Monk是一本重視實作、動手操作的書。Neil Storey的 Electronics: A Systems Approach 是另一本入門教科書,結構嚴謹,附有例題與自我評量題,從系統一路談到電路;Alexander和Sadiku的 Fundamentals of Electric Circuits 則是強調解題的標準電路分析教科書。學習電路分析應以其中一本為主要教材,而Scherz和Monk是輔助讀物,幫助了解真實元件是什麼以及如何用它們組裝電路。
課程中的其他書各自朝特定方向深入:Agarwal和Lang的 Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits 以及Howe和Sodini的 Microelectronics: An Integrated Approach 嚴謹地發展元件模型與電路設計;Hayt的 Engineering Electromagnetics 講授電路背後的場論;Patterson的 Computer Organization and Design 則從數位邏輯延伸到處理器架構。Scherz和Monk關於數位電子與微控制器的章節,為最後這個方向提供了實用的起點。
如何使用本書
本書適合想做出可運作電路的學生、業餘玩家與發明者,也適合希望在理論課程之外有一本實用參考書的工科學生。DigiKey評論者指出,本書的寫法讓不熟悉電子學的讀者也能讀懂。
實用的學習計畫:
- 從第1章開始,第2章略讀。 把理論一章當作隨時回頭查閱的參考資料,而不是必須先讀完的內容。
- 核心: 談元件與半導體的第3–4章,接著是談動手做的第7章。這幾章合起來說明零件的作用以及如何用它們組裝電路。
- 依專題選讀: 處理類比訊號選運算放大器與濾波器(第8–9章);幾乎任何專題都會用到電源(第11章);控制與運算選數位電子、微控制器與可程式邏輯(第12–14章);需要時再讀馬達與音訊(第15–16章)。
- 參考: 關於住宅配線、誤差分析與實用公式的附錄。
邊讀邊做:每一類元件都在麵包板上組一個簡單電路,量測書中描述的現象。當電路課程講到同一主題時,把教科書的分析與本書的實務指引對照來看。
