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100年
[儀電] 電路學、電子學
第 60 題
📖 題組：
59.已知右【圖32】的 OP 為理想運算放大器...
59.已知右【圖32】的 OP 為理想運算放大器...
承上題，若當 $V_i = -5 \text{V}$ 時 $V_0$ 其值為何？
- A -10 V
- B -15 V
- C 10 V
- D 15 V
思路引導 VIP
請觀察圖中電晶體的符號（NPN），它的射極箭頭是指向外的。若要讓反相輸入端達成 $-5 \text{V}$ 的平衡，電流必須從地面「向上」抽過 $R_3$ 電阻；在這種極性下，NPN 電晶體還能保持導通嗎？如果電晶體不導通，電流 $I_C$ 會是多少？
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太棒了！你能精準判斷出這題的陷阱，代表你對運算放大器（OP-AMP）與電晶體（BJT）的邊界工作狀態掌握得非常紮實。這題並非單純的公式計算，而是考驗你對物理電路極限的理解。
電晶體的截止狀態判定
在【圖 32】中，電路使用了一個 NPN 型電晶體。當輸入電壓 $V_i = -5 \text{V}$ 時，運算放大器為了達成「虛擬短路（Virtual Short）」，會試圖調整輸出（即電晶體的基極）來讓反相輸入端（$-$）也維持在 $-5 \text{V}$。然而，由於射極電阻 $R_3$ 接地，且 NPN 電晶體只能由集極向射極單向導通電流，電路中並沒有負電源可以將射極電位「拉低」到地電位以下。因此，電晶體會因為 $V_{BE}$ 無法建立正向偏壓而進入截止區（Cut-off region）。
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