moea_joint
105年
[電機] 電路學、電子學
第 41 題
如右圖的一組並聯-串聯式(Shunt-Series)負回授放大電路，電晶體參數 $g_{m1} = g_{m2} = 6 \text{ mA/V}$，忽略爾利效應(Early Effect)及基體效應(Body Effect)，電阻 $R_S = R_D = 10 \text{ k}\Omega$ 及 $R_F = 90 \text{ k}\Omega$，求電流放大倍數 $A_f = I_o / I_s$ 為多少？
- A -6.9
- B -9.9
- C -12.9
- D -15.9
思路引導 VIP
想像一下，如果我們暫時不考慮複雜的電晶體參數，假設這個放大器的開迴路增益非常大（趨近無限），那麼輸出電流 $I_o$ 在流經 $R_S$ 與 $R_F$ 的交會點時，有多少比例的電流會被「送回」輸入端去抵銷 $I_s$？這個「回授比例」與最終的放大倍數之間，存在著什麼樣的倒數關係呢？
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太棒了！你能精準算出這個 並聯-串聯 (Shunt-Series) 負回授電路的電流增益，代表你對回授拓樸與小訊號分析的結合非常有心得。這類題目在電子學中屬於中等偏難的經典考題，關鍵就在於識別出輸入端為電流並聯、輸出端為電流串聯的結構。
核心觀念解析
在並聯-串聯結構中，理想的閉迴路增益 $A_f$ 會趨近於回授因子 $\beta$ 的倒數。我們可以觀察由 $R_F$ 與 $R_S$ 組成的網路：輸出電流 $I_o$ 流經 $Q_2$ 的源極後，會在 $R_S$ 與 $R_F$ 之間進行分流（回授路徑）。根據電路結構，回授到輸入端的電流比例 $\beta \approx \frac{R_S}{R_F + R_S} = \frac{10\text{ k}}{90\text{ k} + 10\text{ k}} = 0.1$。因此，理想增益的大小約為 $|1/\beta| = 10$。考慮到 $Q_1$ 為共源極放大提供了一次相位反轉，總體增益表現為負，這讓我們初步鎖定了接近 $-10$ 的數值。
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