🎯 單元目標
完成本單元後，你將能夠：
- 理解「增益」的工程意義（放大多少）
- 理解「輸入阻抗」與訊號源的關係（會不會吃掉訊號）
- 理解「輸出阻抗」與負載的關係（推不推得動負載）
- 建立放大器匹配（source / amp / load）的直覺
🧭 一、先給核心觀念（工程版）
放大器不是只有「放大多少」而已，還要看：
- 👉 會不會吃掉訊號（Rin 太低 → 訊號還沒進放大器就被拉走）
- 👉 能不能推得動負載（Rout 太高 → 一接負載輸出就掉、推不動）
🧑🏫 二、初學者白話說明（超好懂版）
1) 增益 Av：你把音量開大幾倍？
- 增益就是：輸出比輸入大幾倍
Av = Vout / Vin - 例：Vin = 0.1V、Vout = 2V
→ Av = 20（放大 20 倍）
👉 增益越大，不代表越好
因為你還要看 訊號進不進得來、輸出推不推得動
2) 輸入阻抗 Rin：放大器會不會「偷吃」你的訊號？
想像訊號源是一個「水龍頭」，放大器入口是「水管洞」：
- Rin 很高：洞很小、很省水 → 不會把訊號吸走
- Rin 很低：洞很大、很吃水 → 訊號被拉走、進放大器前就變小
✅ 白話一句：
👉 Rin 越高越像“乖乖聽話的輸入”，不會把你的信號搶走。
3) 輸出阻抗 Rout：放大器有沒有「力氣」推負載？
想像放大器輸出端是一個「人推車」：
- Rout 低：力氣大 → 負載再重也推得動（輸出電壓比較不掉）
- Rout 高：力氣小 → 車一重就推不動（輸出電壓被負載拉垮）
✅ 白話一句：
👉 Rout 越低越像“力氣大的輸出”，可以穩穩推負載。
🧠 三、增益（Gain）
Av = Vout / Vin
代表：
- 👉 訊號被放大幾倍（電壓放大倍率）
- 👉 但注意：這是「在特定負載下」量到的結果
負載一變，Vout 可能也變（因為 Rout）
🧠 四、輸入阻抗（Rin）
(1) 概念圖
訊號源 Vin ──> [ Rin ] ──> 放大器內部
(2) Rin 高 vs Rin 低
- Rin 高：
- 👉 幾乎不拉走電流
- 👉 Vin 幾乎完整進入放大器
- Rin 低：
- 👉 會與訊號源內阻分壓
- 👉 造成輸入電壓變小
🧠 五、輸出阻抗（Rout）
(1) 概念圖
放大器輸出 ──> [ Rout ] ──> 負載 RL ──> GND
(2) Rout 低 vs Rout 高
- Rout 低：
- 👉 接上 RL 之後，Vout 仍然穩
- Rout 高：
- 👉 接上 RL 之後，Vout 會下跌（因為分壓）
🧠 六、三種 BJT 放大器拓樸直覺（你原表加強版）
✅ 先記「用途」比記數字更重要
- CE（共射）：電壓放大主力（常用）
- CB（共基）：高頻用，但 Rin 低（吃訊號）
- CC（共集 / 射極跟隨器）：緩衝器（buffer），推負載最強
架構 Av Rin Rout 一句話用途
CE 高 中 中 主要拿來放大電壓
CB 中 低 高 速度快但很吃訊號
CC ~1 高 低 不放大電壓，專門推負載(緩衝)
🧾 七、一句話記住本單元
📏 好放大器 = 高 Rin + 低 Rout + 合理 Av
（不是只有 Av 高就好）
🔬 電子學實驗題（32/120）
實驗名稱：量測放大器 Rin 與 Rout
🎯 實驗目的
用「最少設備、最直覺方法」估測：
- 放大器輸入阻抗 Rin
- 放大器輸出阻抗 Rout
🧰 實驗器材
- NPN BJT
- 電阻（Rs、RL、偏壓電阻、RC 等）
- 函數產生器
- 示波器（雙通道最好）
🔧 實驗接線圖
A. 量 Rin：在輸入端串入 Rs 觀察分壓
概念：Rs 與 Rin 分壓，輸入端電壓會下降
函數產生器 Vin
|
o----[ Rs ]----o----(放大器輸入端)----[ Rin ]----GND
|
CH1 (量 Vin_in：放大器端的實際輸入電壓)
CH2 可量產生器端電壓（或直接用函數產生器顯示）
✅ 你要量的是：
- 產生器設定的 Vin（或產生器輸出端電壓）
- 放大器「真正吃到」的輸入電壓 Vin_in
B. 量 Rout：輸出端加負載 RL 觀察掉壓
概念：Rout 與 RL 分壓，接負載後 Vout 下降
(放大器輸出端) o------[ Rout ]------o------[ RL ]------GND
|
CH1 (量接負載的 Vout_load)
另一種做法：先不接 RL 測開路電壓
(開路) Vout_open 用 CH1 量
再接 RL 量 Vout_load
🔧 實驗步驟
✅ Part 1：量 Rin（輸入阻抗）
Step 1：先找一顆 Rs
選一顆可切換的 Rs（例如：1k、4.7k、10k、47k…）
Step 2：接上 Rs，量「放大器端的輸入電壓」Vin_in
示波器 CH1 量 Rs 後面那個點（放大器輸入端）
Step 3：調 Rs 直到 Vin_in ≈ Vin/2
當你觀察到：
- 放大器輸入端電壓 減半
代表： - Rs ≈ Rin
✅ 核心判斷（你原本預期觀察的完整推導）
Vin → Rs → Rin（分壓）
Vin_in = Vin * Rin / (Rs + Rin)
如果 Vin_in = Vin/2
→ 1/2 = Rin / (Rs + Rin)
→ Rs = Rin
✅ Part 2：量 Rout（輸出阻抗）
Step 1：先量「開路輸出」Vout_open
不接負載 RL（或 RL 很大），量輸出振幅
Step 2：接上 RL，量「負載輸出」Vout_load
接一顆 RL（例如 1k 或 10k），再量一次輸出
Step 3：用分壓公式回推 Rout
輸出等效是：
Vout_open 透過 Rout 推 RL
Vout_load = Vout_open * RL / (Rout + RL)
整理得到：
Rout = RL * (Vout_open / Vout_load - 1)
📊 預期觀察
1) Rin 的現象
- Rs 很小：Vin_in 幾乎等於 Vin（放大器吃到完整輸入）
- Rs 逐漸變大：Vin_in 逐漸下降
- 當 Rs 接近 Rin → Vin_in 變成一半
2) Rout 的現象
- 不接 RL：輸出電壓最大（Vout_open）
- 一接 RL：輸出下降（Vout_load）
- RL 越小（負載越重）→ 掉越多
✅ 專業解析
解析一、Rin 的分壓原理（ASCII）
Vin o---[ Rs ]---o---[ Rin ]---GND
|
Vin_in
解析二、Rout 的分壓原理（ASCII）
Vth o---[ Rout ]---o---[ RL ]---GND
|
Vout_load
🧠 工程意義
👉 匹配決定性能，不只是增益。
工程上你會遇到的真實狀況：
- 訊號源內阻不小（感測器、麥克風、天線前端）
- 你放大器 Rin 太低 → 訊號被吃掉 → 雜訊比例變差
- 你放大器 Rout 太高 → 負載一接上去就掉壓 → 推不動 → 失真/限幅
🧠 工程結論
👉 設計本質是在調整三件事：
- Av：要放大多少
- Rin：要不要吃掉訊號
- Rout：推不推得動負載
✅ 最常見的系統解法：
- 用 CE 做電壓放大
- 後面接 CC（Emitter Follower） 做 buffer 推負載
（高 Rin + 低 Rout 的組合）
