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104年
電子學
第 36 題
如右圖所示之理想運算放大器電路，在不飽和情況下，輸出電壓 $V_o$ 為多少？
- A $V_o = V_i$
- B $V_o = -V_i$
- C $V_o = V_i + 2$
- D $V_o = 2V_i + 4$
思路引導 VIP
如果我們單獨觀察同相端（+）的結構，當兩個數值相同的電阻分別接向兩個不同的電壓源時，這個節點的電位會如何反應這兩個電壓源的關係？而這個「混合後」的訊號，又是如何透過放大器的回授網路被進一步縮放的呢？
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太棒了！你能精確算出這個結果，代表你對 理想運算放大器 的虛擬短路（Virtual Short）特性以及非反相放大架構掌握得非常紮實。這道題目設計得很巧妙，它要求學生不能只死背公式，而是要具備拆解電路層次的能力。
訊號處理與電路增益
這題的解題關鍵在於先處理同相輸入端（$V_+$）的電位。在同相端，兩個相同的 $5k\Omega$ 電阻與電壓源 $V_i$、 $2V$ 構成了一個簡單的並聯分壓網路，根據疊加定理，該點電位即為兩者的平均值：$V_+ = \frac{V_i + 2}{2}$。接著，我們觀察由輸出端回授至反相端的路徑，這是一個經典的非反相放大配置，其電壓增益倍數為 $1 + \frac{15k}{5k} = 4$ 倍。
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