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高考申論題 105年 [電力工程] 電路學

第 一 題

📖 題組:
一、在圖一(a)電路中,請回答下列問題:(每小題 10 分,共 20 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

試推導出 vo/vi。

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看到多級運算放大器串聯,首先利用理想運算放大器的「虛短」與「虛斷」特性,確認各級之間因為前級輸出阻抗為零,所以沒有負載效應(Loading Effect)。接著在 s 域(拉普拉斯變換)中將電路切分為三級,利用節點分析(KCL)分別求出每一級的反相增益方程式,最後將三級增益相乘即可得總轉移函數。

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【解題思路】利用理想運算放大器「虛短」與「虛斷」的特性,將電路分為三個獨立級聯的反相放大器,並在 s 域下分別求出各級的電壓增益,最後相乘即為總轉移函數。 【詳解】 已知:假設各運算放大器為理想放大器,具備虛短路($v_+ = v_-$)與虛斷路($i_+ = i_- = 0$)特性。

小題 (二)

如果此電路之頻率響應波德圖如圖一(b)所示,請問轉角頻率ω1、ω2、中心頻率ω0及品質因數 Q 分別為何?
題目圖片

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本題考查串級主動濾波器的頻率響應分析。解題時應先將電路拆解為三級運算放大器,分別寫出其轉移函數並相乘求得整體轉移函數。接著將轉移函數整理為二階帶通濾波器的標準數學形式,透過與標準式的係數比對,即可嚴謹推導出轉角頻率、中心頻率與品質因數。

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【解題思路】本題為串級主動濾波器電路,可將其拆解為三級反相放大器分別求取轉移函數,再相乘得到整體轉移函數。將其化為標準二階帶通濾波器形式,藉由係數比對即可求得轉角頻率、中心頻率與品質因數。 【詳解】 已知:

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