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电路理念/使用因果关系

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揭示因果关系

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传统的电子学课程没有揭示电子电路中的因果关系。例如,谁关心欧姆定律中是否存在因果关系以及什么导致什么(哪个量是输入,哪个量是输出)?作者只是假设电压和电流同时变化;他们不介意著名的规则是如何写成的(I = V/R,V = I.R 或 R = V/I)。

电压导致电流
电流导致电压

此外,传统方法将有源元件视为成比例的、无惯性的器件,其中输入和输出量同时变化。例如,人们认为晶体管的集电极电流与其基极电流同时变化,运算放大器的输出电压与其输入电压同时变化,等等。从这种角度来看,器件的操作很难理解,因为输入和输出量之间的因果关系不可见。

只有我们人类才认为世界上的一切变化都是某种原因的结果(在电子学中,这意味着输出量是输入量的结果)。我们无法想象输入和输出量可以同时变化。我们知道,输入总是先于输出,因此输出总是跟随(延迟)输入。因此,为了理解电子器件的操作,必须看到因果关系。

引入因果关系

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在电子电路中看似没有因果关系的情况下,我们可以引入因果关系。为了具体说明,让我们考虑上面提到的欧姆定律的例子。在那里,我们首先假设电压导致电流(I = V/R)在电压供电的欧姆电路中;因此我们“发明”了最简单的电压到电流转换器.

改变因果关系

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但我们知道这种因果关系是一个任意选择;因此,我们可以改变(反转)它。这意味着我们可以同样成功地假设电流导致电压(V = I.R)在电流供电的欧姆电路中;因此我们“发明”了反向的电流到电压转换器.

发展这个强大的想法,我们将通过使用任何可访问的电路点(包括电路输出、电源端子等)和元件参数作为输入,(重新)发明许多有用且新颖的电路。例如,随着电阻作为输入量的变化,我们将获得一个电阻到电流转换器(在电压供电的欧姆电路的情况下)和一个电阻到电压转换器(在电流供电的欧姆电路的情况下)。然后,将输入电压应用于射极跟随器的输出,我们将“发明”奇特的共基极晶体管放大级。之后,改变因果关系,我们将把数模转换器转换为数字控制放大器.

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