【Maker電子學】專欄

本篇文章介紹雙極四線式和六線式步進馬達的接線方式，以及驅動它們所需的程序與訊號，並說明驅動電路的結構與改變電流方向的方法。

本篇文章講解步進馬達的結構，說明它爲什麼可以用小角度一步一步轉動的原理，並介紹兩相式步進馬達常見的兩種接線方式。

來到 USB 電源主題的最終回，本篇介紹 PD 通訊協定的規格與相關應用。

USB PD 有很多複雜的通訊協定，可以用來在 USB type C 連接器上傳輸高達 100W（USB PD 3.0）甚至 240W（USB PD 3.1）的電源功率。本篇文章我深入探討 USB PD 是怎麼在 type C 連接器上做到這麼大的供電功率。

本篇文章介紹 USB 進入 type C 時代後引入的新型連接器，並說明它用來辨認資料傳輸與供電能力角色的方法。

本篇文章介紹 Quick Charge 3.0 新增的可調電壓模式 continuous mode，並實作一個電路，用來控制支援 HVDCP 的行動電源或充電器，輸出 5 V 以上的電壓。

本篇文章說明快充的裝置如何與支援高電壓輸出的 HVDCP 溝通，介紹其取得所需電壓的方式。

在每人至少一台行動裝置的時代，手機廠牌不僅推出各種型號，也有自己的充電標準，本篇文章說明 USB 組織為解決這個亂象所提出的 USB Battery Charger 標準，以及它所定義的充電器類別與識別方法。

一小時內將手機充飽需要多少充電功率呢？教你用電池容量與充電電流來計算！

本篇文章介紹 4-pin 的 USB type A 接頭上，有哪些供電標準，並以 Apple iPhone 為例，說明其充電器規格，以及其用來辨認充電器能力的方式。

USB 界面為充電、供電帶來革命性的影響，隨著行動裝置的發展，Micro-USB 更成為行動裝置最廣泛使用的供電連接器標準，本篇為 USB 系列文章首篇，帶大家了解 USB 介面的設計演進。

想開始嘗試高頻電路的設計，但 RF 儀器好貴，有沒有更平易近人的工具？本篇文章介紹價格實惠的向量網路分析儀「NanoVNA」，即使是業餘玩家或 maker，也能做出高效、穩定的 RF 系統。

本篇文章探討在低頻電路中很少被提及，但在高頻電路中卻相當重要的參數——Q 值，分別說明電容與電感各自 Q 值的特性。

本篇文章深入探討高頻電路中，選用陶瓷電容時需要注意的一些零件參數，包括耐壓、溫度係數，以及零件數值的可選擇性。

本篇文章利用 Smith Chart 上 frequency span 的功能，針對串聯電路與並聯電路模擬不同零件數值大小對匹配結果偏移量所造成的影響。

本篇文章說明在 online Smith Chart 中，當 frequeny span 不爲 0 時，計算的終點有什麼不同，並介紹 S11 參數在不同頻率之間的差異。

本篇文章示範如何使用 Online Smith Chart 這個線上計算工具，來做阻抗匹配的計算。

本篇文章以 ESP8266 為例並命題，透過 Smith Chart 計算阻抗匹配，帶大家實際走一次完整的計算流程。

本篇文章深入阻抗匹配電路在史密斯上形成的路徑：串並聯電感與電容，以及它們各自在史密斯圖上面對阻抗點造成的影響。

本篇文章深入研究史密斯圖，探討如何利用史密斯圖估算元件數值，來設計阻抗匹配的電路。

本篇文章深入高頻電路中，可以用來分析、理解特性阻抗的數學工具——密斯圖 Smith Chart，並說明在圖上標註特定特性阻抗的方式，以及它的物理意義。

在做電源設計時，如果輸出阻抗與負載阻抗不一樣時，該做什麼處理？本篇文章帶你一同探討。

本篇文章以能量傳遞的觀點，從純電阻模型推導到複數阻抗的環境，說明阻抗匹配的重要性。

本篇文章以實例說明 PCB 上的傳輸線設計，解釋 PCB 製造上的一些參數，如銅箔厚度、板材厚度等參數對特性阻抗的影響。

本文深入介紹PCB 上的傳輸線設計，並說明它的數學模型。

本篇文章將說明傳輸線理論中「駐波」的形成、SWR 駐波比和 VSWR 電壓駐波比的觀念，以及 VSWR 與傳輸時功率損耗之間的關係。

本篇文章深入高頻系統，說明傳輸線理論中，阻抗變化時發生的訊號反射現象，並介紹「反射係數」的數學模型，來幫助我們用阻抗的變化來計算反射訊號的大小和相位。

本篇文章進入電路設計中的高頻境界，將頻率再拉高，深入探討相位與傳輸線理論。

本篇文章深入交流電路系統，探討容抗與感抗隨著頻率變化的現象，並介紹可以讓兩者在特定頻率互相抵消的電路與計算。

本篇文章利用實際的電路，示範如何用阻抗的複數座標系統來計算阻抗的角度所造成的電壓電流相位差，以及阻抗的大小所決定的峰值電流。

本篇文章將解釋能量在電阻或電容上來回流動的概念，從中帶出「阻抗」的定義，並說明用來計算阻抗的數學符號系統。

本篇文章著重交流電路，探討「阻抗」在交流系統中的作用、說明電容和電感的電壓波形與電流波形，並解釋「容抗」與「感抗」的公式。

本篇文章主要探討「阻抗」在直流電系統中的定義與運作，詳細解說「來源組抗」與「特性阻抗」的差異與特色。

本篇文章深入高頻系統，將探討高頻系統的基礎觀念，說明高介電常數的材料，以及 「波長」的重要性。

在做電子電路設計時，總拿高頻系統感到無輒？本篇文章將從數學家馬克士威推導電磁方程式，到工程師馬可尼建立世界第一套無線電系統的故事說起，為你打好高頻系統的基礎。

本篇文章以 RS-485 收發界面的電路示範，探討電源系統的濾波設計，希望讓大家對電源電路的濾波設計有更深一層的了解。

本篇文章將 GPS 接收器透過 UART 連接到 Arduino，示範如何使用實際的 GPS 接收器。

本篇文章以 u-blox NEO-7M GPS 接收器模組做實驗，將其透過 USB 接到 PC 上，實際來觀察在真實環境中收到的訊號、解出來的資料。

本篇文章進入 GPS 系列的實戰，將介紹實際可用在 Arduino 或其它微控制器專案的 GPS 接收器模組，並說明如何解讀輸出的資訊。

本篇文章將介紹 GPS 衛星的導航訊息內容以及衛星捕獲過程，同時還會說明藉由行動通訊網路傳送衛星曆書的 A-GPS 工作原理。

你知道 GPS 的展頻通訊技術核心—虛擬隨機碼（PRN）有哪些數學特性嗎？本篇文章將說明 GPS 衛星利用測距來定位的原理，解釋如何利用 PRN 的「除了零延遲外低度自相關」特性，用無線電訊號做距離測量。

爲什麼 GPS 可以將微弱的訊號傳送到兩萬公里之外的地表？本篇文章將解說 GPS 用的通訊技術核心：展頻技術。

GPS 大家應該不陌生，但你對它實際了解多少呢？本篇文章將說明 GPS 的組成、GPS 衛星的設計與GPS 的無線電系統。

壓電蜂鳴器除了可以用來偵測聲音訊號外，還能做什麼？本篇文章將壓電蜂鳴器拿來當作感測器，用來偵測低頻的機械訊號，說明其原理和細節。

本篇文章延續「壓電蜂鳴器」的主題，將探討如何驅動壓電蜂鳴器，並說明驅動電路時的注意事項。

想將電訊號轉換成機械震動，你想到用什麼原理呢？本篇文章將介紹壓電蜂鳴器的原理與製程，同時解釋電聲元件對空氣的「阻抗轉換」觀念。

本篇文章介紹交換式電源中可以升壓也能降壓的電源轉換器，介紹其電路結構，並以實際電路示範。

當內建的開關電晶體不夠大時，要怎麼設計電路？本文將介紹用降壓變換器搭配外部的開關元件來設計功率更大的電源電路。

本文延續降壓轉換器的主題，以德州儀器的 TPS561201 爲例，示範零件的選擇、WEBENCH 設計工具的使用，以及各種設計參數的取捨。

本篇文章用 MC34063A 設計一個實際的降壓變壓器電路，並用 Nomad 的線上設計工具決定零件數值，說明電源電路的邏輯關係。

本文講解交換式降壓轉換器電壓與工作週期的關係，並透過交換式電源 IC—M34063A 來示範其設計。

本文說明降壓交換式電源（buck converter）的基本原理與降壓結構，並介紹其關鍵零件——電感的工作原理。

本篇文章將介紹了一個可以從 12 V 升壓到 170 V，可以用來作爲輝光管電源的電路，並說明如何搭配倍壓整流電路來讓 boost converter 更輕鬆。

如果 IC 內部的開關電晶體不夠大，無法承受需要的電流時，如何利用外加的開關電晶體設計功率更大的 boost converter？

本文以 TI 的 TLV61220 爲例，說明比較現代的交換式電源 boost converter IC 的運作原理，並介紹以整流電晶體取代整流二極體的「同步整流」電路及其優點。

怎麼知道一個電路是否能正常運作？本文利用一個線上工具示範 MC34063 的設計及零件選用的過程，以及其中的各種迭代與考慮。

本篇文章將以 MC34063A 的實際電路說明電路中各個零件的功能，同時介紹設計這樣的電路時，設計過程中的各種迭代與考慮。

本篇文章以 MC34063A 這顆交換式電源 IC 為例，說明其內部結構與各元件的功能。

本文深入 Boost 升壓電路結構，說明其工作原理，並解釋如何用切換開關的 duty cycle 控制輸入與輸出的電壓，以及回授電路中開關的切換。

交換式電源可以升壓，也可以降壓，甚至可以反轉電壓的極性，是電源設計中的一大領域，本文將說明其中的升壓結構。

本篇文章以鋰電池爲電力來源，設計一個 3.3 V 的穩壓電路來推動 ESP-12E 模組，詳細說明線性穩壓 IC 在設計上該注意的參數。

本篇文章以 LM1117 爲例，說明選用一顆線性穩壓 IC 時需注意的設計參數，同時將介紹功耗、壓差、電壓設定等計算，以及輸出電容的選擇。

本篇文章將說明穩壓電源設計中回授電路的穩定性，以及兩個用來衡量、分析回授電路的參數：phase margin
、loop gain。

本篇文章將說明線性穩壓器最重要的特徵：電壓調整，以及回授電路上的電阻分壓電路如何設定輸出電壓。

本篇文將以 5V 三端子穩壓 IC 的老祖宗 7805，說明線性穩壓 IC 的壓差、功耗、溫升與最小壓差等。

本文將以實例介紹線性穩壓 IC，說明它面對負載及輸入變化時的反應，以及它的規格中很重要的兩個特性：load regulation 與 line regulation。

電池系統中，什麼是「穩壓」？本篇文章將用一個負載會變動的電路，說明沒有穩壓的電源在變動的負載中會衍生哪些問題，並用一個簡單的電路說明線性穩壓器的原理與結構。

Maker 做自造專案總少不了電源設計，究竟電源設計有哪些眉角要注意？本篇文章從 AC 降壓變壓器說起，討論半波整流與全波整流的電路，以及濾波之後的電壓計算。

自造專案中如果需要大略地感受力的大小，卻用不需要用到像秤重那樣精確的感測力量，有什麼好工具可以使用嗎？本文介紹一種可以簡單用來感測「力量」的電子元件——力感測電阻 FSR。

石英晶體的頻率準確度會受什麼因素影響？本文說明頻率的特性與影響變因。

本文說明一般 IC 在使用石英晶體時，內部振盪電路的結構、石英晶體負載電容的特性，以及它在振盪電路中的角色。

石英晶體在電路裡扮演什麼角色？本篇文章將透過「環形振盪器」說明。

本篇文章介紹時脈元件背後的原理是 — 壓電效應，以及利用壓電效應擁有穩定頻率的元件 — 石英和它的不同切割方式。

本篇文章說明 SSD1306 的各種模組設計以及相對應的電路設計。

本篇文章深入探究 SSD1306 的規格書，說明它的各種通訊介面與通訊協定。

本篇文章深入 SSD1306 的規格書，說明其使用的封裝技術、與 OLED 面板的連接方式以及 passive matrix OLED 的驅動原理。

本篇文章說明小型 OLED 面板如何連上 Arduino、Node MCU 等快速開發平台，並用軟體驅動它來顯示你想要的內容。

OLED 顯示裝置如何進化成目前的樣子？本篇文章從點矩陣式 LCD 開始說明，並詳細介紹 OLED 的製程與原理。

不同邏輯準位的 I2C bus 要如何轉換？本篇文章為 I2C 系列文最終篇，將說明 I2C bus 的準位轉換。

本篇文章深入討論 I2C bus 的實體層，說明拉起電阻（pull-up resistors）的機制與運作。

多個 master 如何在同一個 bus 上相互協調、避免打架呢？本文說明 I2C 的仲裁協定。

本篇文章介紹 I2C 界面中，比較少人談到且主要用來減緩傳輸速度的時脈擴展（clock stretching）協定。

本篇文章以 EEPROM 爲例子，說明了用 I2C 界面操作週邊 IC 的方法。

本篇文章說明在 I2C 界面底層時序的邏輯上，要如何傳輸資料、控制不同的週邊晶片。

本篇文章深入談討 I2C 通訊邏輯，說明其如何在只有兩根線的 Wired-AND 線路上進行通訊。

本篇文章說明 I2C bus 的發展歷史、其實體電路與 Wired-AND 邏輯運作的特性。

本篇文章為「SPI 界面解密」系列的最終篇，透過實際範例說明週邊裝置如何運用 SPI 與 MCU 溝通。

本篇文章繼續深入探討 SPI 界面，說明 SPI 的實體通訊協定訊號與它們的運作方式。

本篇文章討論構成 SPI 核心的邏輯電路—移位暫存器的工作原理與它在時序上的定義與要求。

本篇文章討論 SPI 界面的基本原理、裝置的角色以及其需要用到的訊號。

本篇文章討論遠紅外線溫度測量感應器的原理，並以 Melexis MLX90614 這顆實際的溫度感測 IC 來說明參數設定與量測時的要點。

武漢肺炎全球蔓延，本篇文章討論額溫槍這類非接觸式的體溫測量技術以及透過黑體輻射發出紅外線測量溫度的原理。

本篇文章說明UART通訊介面的電氣特性，並講解其背後的原理。

本篇文章深入解析 RS-485 通訊標準並說明其界面電路的設計。

本篇文章講解 UART 界面與實體世界中幾個通訊標準如 RS-232C、RS-422、RS-485 的關係。

數位系統介面操作容易，但其實也有它的深奧之處。本篇文章以 UART 開頭，講解其訊號格式。

本篇文章解釋靜電放電模型並說明 TVS 二極體在靜電保護設計上的角色。

本篇文章介紹稽納二極體的工作原理，並以實例講解其應用。

本篇文章進入 Modbus 協定的實作，著重 TCP 部分的設定與操作。

示波器的垂直選單裡有個選單叫耦合 Coupling ，本篇文章介紹 AC/DC/GND 三種選項並帶您分清楚它們的差別。

本篇文章談論固態繼電器（solid-state relay，SSR）的原理及工作方法，並用 Crydom 的 CX 系列繼電器來說明 SSR 的規格與驅動方式並實際設計一驅動電路。

本篇文章以真實繼電器的規格書講解繼電器的規格與驅動，並實際設計繼電器的驅動電路。

本篇文章說明繼電器的原理與規格以及其金屬接點的彈跳機制。

這是電子標籤系列的第二章，繼上一章節介紹 Modbus 的種類與差別，本章將會從 Modbus 傳輸資料格式繼續，並從目前主流 Modbus – Modbus RTU 著手，一起來看看 master 傳出去的資料以及格式是什麼吧！

本篇文章深入分析霍爾效應，進階說明三種霍爾效應元件：線性霍爾感測器、角度霍爾感測器及霍爾效應電流感測器。

這一系列電子標籤的文章，將從 Modbus 揭開序幕，接著實作過程，最後介紹電子標籤所使用的 MCU 作為此系列的結尾，本篇文章將會詳盡介紹 Modbus 的種類，以及其中的差別。

需要用到「非接觸式的機構感測」時，「磁性元件」是非常好的選擇，本篇文章介紹兩種磁性感應元件「磁簧開關」與「霍爾開關」，並說明它們的原理與應用。

本篇文章帶您認識音源傳輸系統，介紹 line level 與耳機、麥克風兩者不同的類比聲音訊號格式，並比較不同接點的接頭。

本文以可變方向的邏輯電路準位轉換 IC—74LVC164245 為例，講解雙向的準位轉換，並介紹 I2C bus 這類 open-drain、多裝置共享 bus 的邏輯準位轉換方法。

本篇文章介紹不同邏輯準位系統間的轉換，講解「從高到低」與「從低到高」的轉換原則與重點，並實際以範例做複合式電壓設計。

本篇文章談論不同數位電路的邏輯準位系統、如何從 datasheet 上了解 IC 的輸出入電壓基準，以及進行對接時可能會遇到的一些問題。