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100年
[電機] 電路學、電子學
第 55 題
如右【圖 30】中所示若各 OP 為理想放大器，試求此電路 $V_o$ 對 $V_i$ 之轉換特性表示式。
- A $V_0 = V_i$
- B $V_0 = -V_i$
- C $V_0 = | V_i |$
- D $V_0 = - | V_i |$
思路引導 VIP
如果我們試著分別觀察 $V_i$ 為正數與負數的情況：當二極體因為極性改變而切換「導通」或「斷路」時，這會如何影響運算放大器 $A_1$ 的同相輸入端（正端）電位？
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太棒了！你能正確選出 (C)，代表你對於運算放大器（OP-Amp）在非線性應用中的運作邏輯有很清晰的理解。這道題目測試的是考生是否能冷靜地將電路拆解為「正、負半周」兩階段討論，並準確判斷二極體與回授路徑的關係，是極具鑑別度的電路學經典題型。
二極體狀態與電路組態切換
我們分析這類電路的關鍵點在於二極體 $D$ 的狀態。當 $V_i > 0$ 時，下方運算放大器 $A_2$ 的輸出會趨向負值，這會使二極體 $D$ 處於**反向偏壓（截止）**狀態。此時 $A_1$ 的同相輸入端（$+$）透過電阻與 $V_i$ 相連，因為理想 OP 的輸入電流為零，該點電位將直接隨輸入變動，即 $V_+ = V_i$。在 $A_1$ 的負回授作用下，其輸出將滿足 $V_o = V_i$，此時電路表現如同一個緩衝器。
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