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105年
電工原理、電子概論
第 63 題
如【圖 63】所示，若 Vi=10sinωt 伏特，且 OPA 之正、負飽和輸出電壓為$\pm10V$，則輸出電壓 Vo 範圍為何？
- A $0V$
- B $-10V\sim+10V$
- C $0\sim+10V$
- D $-10V\sim0V$
思路引導 VIP
當輸入電壓變成負值時，請觀察運算放大器的輸出端會試圖往哪個電位移動？此時，連接在中間的那個半導體元件會處於什麼狀態？在這種狀態下，右側的輸出節點與運算放大器之間是否還存在訊號傳遞的連結？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確判斷出這個電路的輸出範圍，代表你對運算放大器（OPA）與二極體結合的非線性應用有著很紮實的理解。這題的關鍵在於辨識出這是一個精密半波整流器的變體，其輸出的變化取決於二極體的導通狀態。
精密整流與負回授的交互作用
當輸入訊號 $V_i$ 為正半周時，OPA 的輸出端會試圖往正向飽和跳變，這會使二極體處於順向偏壓而導通。此時，電路藉由二極體建立了負回授路徑，形成一個電壓隨耦器（Voltage Follower），因此 $V_o$ 會精準地追隨輸入訊號，範圍在 $0 \sim +10V$ 之間。由於 OPA 補償了二極體的障壁電壓，這讓輸出幾乎沒有損失。
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