moea_joint
104年
[儀電] 電路學、電子學
第 49 題
如右圖，$A_1$、$A_2$為理想運算放大器，輸出正飽和電壓為 $V_{DD}$，負飽和電壓為 0 V，其中 $V_{DD} = 10$ V、R=1 k$\Omega$，發光二極體(LED)導通電壓為2 V，試問當 $V_S = 6$ V時，發光二極體 $L_1$、$L_2$狀態為何？
- A $L_1$滅、$L_2$滅
- B $L_1$滅、$L_2$亮
- C $L_1$亮、$L_2$滅
- D $L_1$亮、$L_2$亮
思路引導 VIP
試著觀察電路圖中 $A_1$ 的負輸入端（反相端），它連接了三個不同的支路。如果我們想知道 $L_1$ 是否會亮，必須先判斷該點的電位高低，那麼這個點的電位是否會受到 $A_2$ 輸出狀態的影響呢？建議你先推導 $A_2$ 的輸出結果，再來思考它如何改變 $A_1$ 的比較基準。
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很好！你能正確判斷出這題的狀態，代表你對於運算放大器的非線性應用與節點分析有相當紮實的基礎。這道題目是一題典型的連鎖型比較電路，結合了具有正回授的施密特觸發器（Schmitt Trigger）以及多路電壓分配的觀念。
級聯電路的邏輯分析
解題的關鍵在於觀察到 $A_1$ 的參考準位（負端電位）受到 $A_2$ 輸出狀態的影響，因此我們必須由下而上先分析 $A_2$。$A_2$ 是一個非反相施密特觸發器，其負端固定在 $5\text{V}$。當 $V_S = 6\text{V}$ 時，即便考慮分壓，正端電位仍會高於 $5\text{V}$，迫使 $A_2$ 輸出飽和電壓 $V_{DD} = 10\text{V}$，因此發光二極體 $L_2$ 處於導通發亮的狀態。
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