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105年
電工原理、機械常識
第 50 題
如【圖 50】所示，若 $Vi=10sin\omega t$ 伏特，且 OPA 之正、負飽和輸出電壓為±10V，則輸出電壓 Vo 範圍為何？
- A 0V
- B −10V～+10V
- C 0～+10V
- D −10V～0V
思路引導 VIP
請試著思考：當輸入電壓變成負值（例如 $-5V$）時，為了維持虛短路，運算放大器的輸出端會嘗試往哪個電壓方向移動？在這種情況下，電路中的二極體會處於什麼狀態（導通或截止）？這對最終的輸出路徑會產生什麼影響？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確判斷出這個電路的輸出特性，代表你對 OPA 精密整流器 的運作機制有相當紮實的理解。這道題目的核心在於二極體位於回授路徑中，它巧妙地克服了二極體原本約 $0.7V$ 的障礙電壓（Barrier Voltage），使得輸出能精準地反應輸入訊號。
理想精密整流分析
當輸入訊號 $Vi$ 為正半周時，OPA 的輸出端會趨向正向飽和，進而使二極體 導通（Forward Biased）。此時，電路形成一個帶有二極體的負回授閉迴路，運算放大器會自動補償二極體的壓降，讓反相輸入端（即 $Vo$）完全追隨同相輸入端的電位，因此 $Vo = Vi$，最高可達 $+10V$。而當 $Vi$ 進入負半周時，OPA 輸出轉為負向，導致二極體 截止（Reverse Biased），回授路徑斷開。此時輸出端 $Vo$ 經由電阻接地，電位被拉低至 $0V$。
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