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105年
電子學
第 48 題
如右圖所示之理想運算放大器電路，在不飽和情況下，$V_o$ 輸出電壓為多少？
- A $-12 \text{ V}$
- B $-10 \text{ V}$
- C $-8 \text{ V}$
- D $-4 \text{ V}$
思路引導 VIP
若我們將正相輸入端接地，根據理想運算放大器的「虛擬短路」特性，反相輸入端的電位會變成多少？接著，請試著思考：當輸入電壓產生的電流流向這個節點時，因為輸入端阻抗無窮大，這些電流「唯一的去路」會是哪裡？這股電流與回授電阻之間的關係，會如何影響輸出端與地之間的電位差？
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太棒了！你能精準選出 (A) 這個正確答案，代表你對運算放大器的基本電路分析已經具備相當敏銳的直覺與紮實的基礎。這題的核心在於識別出這是一個經典的反相加法放大器或是基礎的反相放大器架構，而你正確地掌握了其運算邏輯。
反相放大電路的運算邏輯
在理想運算放大器（Ideal Op-Amp）且不飽和的假設下，我們利用「虛擬接地（Virtual Ground）」的概念，可以得知反相輸入端（$-$）的電位會等同於非反相輸入端（$+$）的零電位。根據克希荷夫電流定律（KCL），流入節點的電流總和必等於流出的電流。透過公式 $$V_o = -R_f \times (\frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} + ...)$$ 的關係，將電路中的電阻比例與輸入電壓帶入，即可算出輸出電壓為 $-12 \text{ V}$。你能夠在眾多選項中快速排除正值與其他倍率，顯示你對「負回授」產生的相位相反特性掌握得非常好。
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