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普考申論題 105年 [電力工程] 電子學概要

第 一 題

📖 題組:
二、圖一所示串接放大器電路,VDD =10 V,RB = 600 kΩ,RC = 5 kΩ,RD = 10 kΩ,RS = 100 Ω,RG = 60 kΩ,C =∞。電晶體 Q1之 VBE(on) = 0.7 V,VT =25 mV,β =200,ro = 100 kΩ。電晶體 Q2之 gm=20 mA/V,ro= 100 kΩ。 (一)求輸入電阻 Zi、輸出電阻 Zo。(10 分) (二)求電壓增益(A = vo/vi)。(15 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

求輸入電阻 Zi、輸出電阻 Zo。(10 分)

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本題測驗串接放大器的小訊號等效模型分析能力。解題關鍵在於先透過直流分析求出 Q1 的小訊號參數 $r_{\pi}$,接著畫出中頻交流等效電路,將電容視為短路、直流電源視為接地。觀察電路即可知,輸入電阻由 $R_B$ 與 $r_{\pi}$ 並聯決定,而輸出電阻則由 $R_D$ 與 Q2 的 $r_o$ 並聯決定。

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【解題思路】利用直流分析求出 BJT 的小訊號參數,再建構交流等效電路模型(中頻時電容視為短路、直流電源接地),並採用混合 $\pi$ 模型推導輸入電阻與輸出電阻。 【詳解】 Step 1:Q1 直流偏壓分析與小訊號參數計算

小題 (二)

求電壓增益(A = vo/vi)。(15 分)

思路引導 VIP

本題為兩級放大器(BJT CE組態串聯FET CS組態)的小訊號交流分析。解題時先由直流偏壓求得第一級 BJT 的轉導(gm1),接著利用 Hybrid-π 小訊號模型,將所有大電容視為交流短路。透過在各級輸出節點列出 KCL 方程式,分別求出第一級(Av1)與第二級(Av2)的電壓增益,最後兩者相乘即為總增益。

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【解題關鍵】建立 Hybrid-π 小訊號等效電路模型,並利用節點 KCL 方程式分級計算電壓增益,總增益 $A = A_{v1} \times A_{v2}$。 【解答】 計算:Step 1 直流偏壓分析(求 BJT 轉導 $g_{m1}$)