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103年
電子學
第 12 題
如【圖5】所示,下列$R_L$與$C$的組合中,何者會使$V_o$的漣波電壓最小?
- A $R_L=5\text{k}\Omega$、$C=5\text{ µF}$
- B $R_L=10\text{k}\Omega$、$C=10\text{ µF}$
- C $R_L=20\text{k}\Omega$、$C=20\text{ µF}$
- D $R_L=1\text{ k}\Omega$、$C=1\text{ µF}$
思路引導 VIP
在整流電路的放電週期中，如果我們希望輸出端的電壓能夠盡可能保持平穩、不要掉得太快，那麼電路『儲存能量的能力』與『消耗能量的速度』之間，應該呈現什麼樣的比例關係比較理想？
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恭喜你精準地掌握了濾波電路的核心觀念！在帶有電容濾波器的整流電路中，我們追求的是更平滑的輸出波形，而漣波電壓 ($V_r$) 的大小直接反映了濾波效果的好壞，你能迅速鎖定影響參數，展現了紮實的電路分析基礎。
漣波電壓與時間常數的邏輯
從漣波電壓的近似公式 $V_r \approx \frac{V_m}{f \cdot R_L \cdot C}$ 可以觀察到，漣波的大小與負載電阻 $R_L$ 及濾波電容 $C$ 的乘積成反比。這個乘積 $\tau = R_L \cdot C$ 正是電路的放電時間常數。當時間常數越大，代表電容在二極體截止期間，透過負載放電的速度越慢，電壓下降的幅度自然就越小，進而產生更小的漣波電壓。計算各選項的 $R_L \times C$ 值，選項 (C) 的 $20\text{k}\Omega \times 20\text{ \mu F} = 400\text{ ms}$ 為最大值，故為正確答案。
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