帶通、帶斥或帶賽?答案揭曉

  上一篇「濾波器,你今天通了嗎?」的最後,留下了兩張圖,要大家猜它們分別是什麼響應?

圖29:

圖30:

  在該文中,我首先畫了20幾張圖,提供非常多的例子,讓大家練習。
恩.... 我上課也是這樣,一定會先一直舉例.... 對學生們進行催眠....

學生A:「輸入,串電容,輸出,恩.... 高通!」
學生B:「輸入,並電容,輸出,恩.... 低通!」
學生C:「輸入,串電感再串電容,恩....  帶通!」

學生D:「輸入,串電感再並電容,恩.... 沙小啦!」

為什麼要一直催眠,是我的手法。
為什麼是我的手法? 因為我只是想噹人,一逞獸慾! 科科.... 
(喂~~~~ 不是啦!我等一下會解開這個秘密....)

先看下面這張圖,你說一下這是低通還高通?

以下開始模擬上課現場實況....

學生甲瞪大眼說:「哎喲!有哦~有哦~ 有 fu 哦~」   (有個什麼屁 fu 請說明一下....)
學生乙笑了:「阿斯~!」  (在 high 什麼....)
學生丙的手指凹了個七,摩擦下巴:「嘖~ 嗯!嘖!....  恩~~」  (要罵就罵出來吧....)
學生丁從椅子上彈跳起來:「!!! 啊!!!! 老師我要大便....」  (靠夭阿....)
學生戊,認真貌:「恩,這我知道,電子學。」  (我也知道....)
學生己,興奮貌:「糾豆媽爹~ 這不是米勒電容嗎?燒等幾咧,我來米勒拆橋一下」 (喂~~~ 不用計算啦!!)

眼光回到黑板
我說:「來投票八~ 覺得是低通的舉手?啾咪.... 覺得是高通的舉手? (醜1..)」

開票結果!!!!!!!!!! 0票對0票! 挖靠!大家都死人嗎?
(這就是台灣學生啊.....害羞我知道)

(註:實際上,還是會有人舉手啦.... 北科大電子系,是少數有活人的系所....)

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好啦!回歸正題,如果你覺得上圖是「高通」,那麼圖29你一定會猜「帶通」。

接下來!我要解開這個秘密了!為什麼我要先用連續的例子,催眠大家!
因為,這樣學生才會震驚,天崩地裂那樣地震驚!
為了不想讓大家覺得「一切理所當然」,所以你必須加上一個很重要的轉折!
然後搭配一些羞辱嘲諷的言語,學生們就會把這個此生受過最大的恥辱牢牢記住!

答案是:「低通」 讓我們再看一次圖....

你看到什麼?這可是一個「負回授電路」阿!
事情不是永遠都是「由左往右看的好嘛!傻子!」
負回授就是要拿「輸出的一部分」,回來「跟輸入抵銷一點」,這樣再放大後的訊號,就可以小一點點,才不會爆掉。

所以,那顆在回授路徑上的電容,對越高頻訊號而言,很容易 feedback 回輸入,所以抵銷的效果越好,所以越高頻的訊號,越不能被放大 (gain低)。對越低頻的訊號,剛好相反,可以被放大越大(gain高)。

好!來!下面這張圖是高通還低通?
答案很明顯,低頻容易回授抵銷。這是高通


等我說完,上課現場一片譁然:「老師你去死啦!!!!!!!」
(喂....  拜託哦.... 讀電子系阿不就好棒棒?)

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回到圖29,這是帶斥,因為有某段頻率會容易feedback回來相消,較沒 gain。


回到圖30,這是帶通,因為有某段頻率無法feedback回來相消,較有 gain。

註1:單純把討論放在負回授、跟訊號容不容易通過這件事就好,不討論回授路徑的相移。因為其他種結構可能會導致正回授發生,但我不是要講那一回事兒.... 我們重點是擺在 sense 的培養....

註2:學生可能會跟我吵:「老師!圖29,某頻率的輸入訊號明明會從串聯 LC 穿透到負載!它是帶通好嘛!」
     我大部分都回:「阿穿過就穿過.... 小訊號那麼小,了不起?這樣懂?!」 (輸出那麼大,回授才是重點)


帶通、帶斥或帶賽?
你猜對了嗎?

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4 則留言:

  1. 能請教一下老師,圖29在某個頻段有負回授,gain相對其他頻段較低;而在極低頻或極高頻帶回授量低,gain較大,就放大器而言越不穩定,也越容易產生飽和,飽和將使訊號失真,無法順利輸出至負載呀,從這樣的觀點來看,有負回授的頻帶反而能使訊號順利輸出,是否能視為帶通?希望老師多多指教,謝謝。

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    1. Hello... 我能理解您的說法。但如果 gain 太高而引起飽和,我會將它歸類在動態範圍的問題。當我們想控制低頻跟高頻 gain 的時候,我們可以在回授路徑的某個地方加入電阻,藉由一些排列來就可以組合出低頻增益跟高頻增益。如果訊號已經飽和,我們會將電路視為不可操作 (這裡我只針對小訊號,除非你原本就是做大訊號電路,例如比較器之類的),自然就沒有討論A通B通的必要。
      (ps. 不是說飽和就一定不能操作, 這又要看系統對線性度/失真度的要求, 這裡簡化說法)

      我上面的圖,都是在談一種「感覺」。實際上的電路,會再加上一些變化!您提到的問題很好,因為那正是實際問題中,需要再進一步考慮的地方哦~

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