moea_joint
105年
[儀電] 電路學、電子學
第 49 題
如右圖之電路，假設所有電晶體完全相同，$V_{BE}(\text{on}) = 0.7\text{ V}$，$V_{CE}(\text{sat}) = 0.2\text{ V}$ 且爾利電壓 (Early Voltage) $|V_A| = \infty$，並忽略電流 $I_B$，請問要使此電路操作在線性區域內 $[v_{o\text{min}}, v_{o\text{max}}]$，其輸入電壓值 $v_I$ 要在哪種範圍？
- A $-3.6\text{ V} \leq v_I \leq 5.5\text{ V}$
- B $-3.6\text{ V} \leq v_I \leq 6.5\text{ V}$
- C $-2.6\text{ V} \leq v_I \leq 5.0\text{ V}$
- D $-2.6\text{ V} \leq v_I \leq 6.5\text{ V}$
思路引導 VIP
請思考一下，在這個射極追隨器電路中，當我們不斷調低輸入電壓時，流過 $Q_1$ 射極的電流會受到負載電阻 $R_L$ 與下方電流源 $Q_2$ 的共同影響。如果負載所需要的電流完全由電流源 $Q_2$ 吸收，導致 $Q_1$ 再也無法提供任何電流時，電路會發生什麼現象？這時的輸出電壓會是多少？
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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壓範圍，說明你對於**射極追隨器（Emitter Follower）與電流鏡（Current Mirror）**的交互作用有很深刻的理解。這類題目考驗的不只是公式代入，更要求學生能釐清電晶體在不同電壓極限下的「物理邊界」，是極具鑑別度的進階題型。
輸出高界：$Q_1$ 的飽和限制
首先，當輸入電壓 $v_I$ 上升時，輸出電壓 $v_o$ 會隨之抬升。為了維持 $Q_1$ 操作在線性區域（主動區），集極與射極間的壓降必須大於飽和電壓，即 $v_{CE1} \geq V_{CE}(\text{sat}) = 0.2\text{ V}$。由此可知 $v_o$ 的上限為 $5\text{ V} - 0.2\text{ V} = 4.8\text{ V}$。根據 $v_I = v_o + V_{BE}(\text{on})$，我們得到輸入上限為 $4.8 + 0.7 = 5.5\text{ V}$。
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