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地特四等申論題 106年 [電力工程] 電子學概要

第 二 題

📖 題組:
三、下圖為 Class B 輸出級電路(假設電晶體 β N = β P ),其中電源VCC = 5 V 和負載RL = 4 Ω。 (一)假使輸出為正弦波,峰值Vpeak = 3.5 V,計算輸出負載功率(PL)、電源所提供的平均功率(PS )、以及功率轉換效率(Power-conversion efficiency)。(10 分) (二)當輸出大小改變,此輸出級電路的平均功耗為PD = PS − PL;請問電路最大平均功耗PDmax為何?此時功率轉換效率為何?(10 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

當輸出大小改變,此輸出級電路的平均功耗為PD = PS − PL;請問電路最大平均功耗PDmax為何?此時功率轉換效率為何?(10 分)

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本題重點在於分析 Class B 放大器的功率消耗特性。先列出電路總功耗 PD 為輸出電壓峰值 Vpeak 的函數(PD = PS - PL),接著對 Vpeak 微分求極值,即可找出產生最大功耗的 Vpeak 條件。最後將此條件代回公式,即可求出最大功耗數值與此時的功率轉換效率。

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【解題關鍵】寫出電路功耗隨輸出電壓峰值變化的公式,並利用微分求極值找出最大功耗條件與數值。 【解答】 計算:

小題 (一)

假使輸出為正弦波,峰值Vpeak = 3.5 V,計算輸出負載功率(PL)、電源所提供的平均功率(PS )、以及功率轉換效率(Power-conversion efficiency)。(10 分)

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本題測驗 Class B(乙類)放大器的核心功率公式。解題重點在於先利用輸出電壓峰值計算負載的平均功率($P_L$),接著根據單邊導通特性求出電源提供的總平均功率($P_S$),最後兩者相除即可得到功率轉換效率($\eta$)。

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【解題關鍵】掌握 B 類放大器的負載輸出功率公式 $P_L = \frac{V_{peak}^2}{2 R_L}$ 與雙電源總供應功率公式 $P_S = \frac{2 V_{CC} V_{peak}}{\pi R_L}$。 【解答】 計算: