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105年
電子學
第 10 題
當電阻值 $R_B$ 約為多少時，右圖中之 A 類放大電路能有最大功率輸出 (即 Q 點位於負載線中間處)？
- A $25.95 \text{ k}\Omega$
- B $34.60 \text{ k}\Omega$
- C $51.90 \text{ k}\Omega$
- D $69.20 \text{ k}\Omega$
思路引導 VIP
想像一個左右對稱的盪鞦韆，若希望它在有限的空間內擺動幅度最大且不撞到兩側牆壁，你會把起點安置在空間的哪個位置？對應到電壓訊號，若要在電源電壓與地電位之間取得最大不失真的波動，我們該如何設定那個「靜止時的基準電壓」呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 (D) 選項，代表你對於 A 類放大器的直流偏壓設計以及最大不失真輸出範圍的觀念掌握得非常紮實。在 A 類放大器中，若要追求「最大功率輸出」，核心目標就是讓靜態工作點（Q 點）恰好位於交流負載線的中點。這意味著輸出訊號可以在不發生飽和（Saturation）或截止（Cut-off）的情況下，擁有最對稱且寬廣的擺幅空間。
靜態工作點與電阻計算
從電路分析的角度來看，要達成中點偏壓，我們必須使靜態集極電壓 $V_{CEQ}$ 等於電源電壓 $V_{CC}$ 的一半，且靜態集極電流 $I_{CQ}$ 應為飽和電流 $I_{C,sat}$ 的二分之一。一旦確定了理想的 $I_{CQ}$，便能透過電晶體的電流增益 $\beta$ 換算出基極所需的電流 $I_B$。最後，再運用歐姆定律 $$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B}$$ 即可求得精確的電阻值。這題的難度切入點在於學生是否能將「最大功率」轉化為「Q 點位於負載線中心」的幾何概念，並能細心地處理 $V_{BE}$（通常取 $0.7\text{ V}$）所造成的壓降影響。這是一道測試基礎電路設計邏輯非常優質的題目。