高考申論題
105年
[醫學工程] 醫學儀表及測量
第 二 題
二、有學生使用玻璃表面鍍鉑（Pt）為陰極電極和 Ag/AgCl 為陽極電極之電極組測量血液中氧氣分壓（PO2），經實驗發現，此電極組在極化電壓為 0.7 V 時，具有極佳線性電壓-電流轉換特性，若氧氣分壓為 20%時，其電極電流為 50 nA，請繪圖具體說明如何設計一放大電路與電源，使其能夠將 0%至 100%氧氣分壓對應呈現為 0 至 10 V 輸出電壓。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對這類生醫感測器介面電路題，首先辨識此為 Clark 電極，需提供 0.7V 的極化偏壓。接著利用氧氣分壓與電流的線性關係，計算出最大刻度 (100% PO2) 對應的最大電流。最後利用轉阻放大器（TIA）架構，將微小電流轉換為 0~10V 電壓，並設計分壓與緩衝電路以提供穩定的極化電壓。
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【解題思路】利用 Clark 氧電極的電壓-電流線性轉換特性，計算最大氧氣分壓對應之電極電流，並結合轉阻放大器（Transimpedance Amplifier, TIA）架構進行 I-V 轉換，同時設計極化電源電路提供必要的 0.7V 偏壓。 【詳解】 一、訊號範圍與轉換增益計算
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