地特四等申論題
106年
[電力工程] 電子學概要
第 一 題
📖 題組:
四、下圖迴授(feedback)電路,忽略電晶體的通道調變效應(channel-length modulation effect),所有電晶體的轉導(transconductance)都為 gm,以及四個電阻 RD1、RS1、RD2和 RF。 (一)請說明開迴路(open loop)電路分析。(10 分) (二)求出此電路的小訊號增益 v out Vin A = V / 。(5 分) (三)求出此電路的輸出電阻Rout 。(5 分) (以上答案,以 gm、RD1、RS1、RD2和 RF表示。)
四、下圖迴授(feedback)電路,忽略電晶體的通道調變效應(channel-length modulation effect),所有電晶體的轉導(transconductance)都為 gm,以及四個電阻 RD1、RS1、RD2和 RF。 (一)請說明開迴路(open loop)電路分析。(10 分) (二)求出此電路的小訊號增益 v out Vin A = V / 。(5 分) (三)求出此電路的輸出電阻Rout 。(5 分) (以上答案,以 gm、RD1、RS1、RD2和 RF表示。)
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
請說明開迴路(open loop)電路分析。(10 分)
思路引導 VIP
遇到迴授電路的開迴路分析題,核心概念在於「打破迴路並計入負載效應(Loading Effect)」。考生應先說明如何判斷迴授拓撲(串聯/並聯),接著詳細論述如何利用雙埠網路(Two-Port Network)法則將迴授網路(如 RF)的等效電阻併入主放大器的輸入端與輸出端,最後建立出具備負載效應的開迴路放大器(A 網路)並求解開迴路增益。
小題 (二)
求出此電路的小訊號增益 v out Vin A = V / 。(5 分)
思路引導 VIP
本題承接第一小題的開迴路分析,考驗考生對『串-並聯(電壓-串聯)迴授』的閉迴路增益計算。核心思路是利用負載效應修正後的開迴路增益 $A$ 與迴授因數 $\beta$,代入標準閉迴路增益公式 $A_v = A / (1+A\beta)$ 進行推導與化簡。
小題 (三)
求出此電路的輸出電阻Rout 。(5 分)
思路引導 VIP
看到求迴授電路的閉迴路輸出電阻,首選使用「小訊號模型與測試電壓法」直接求解,可避免套用二埠網路公式時忽略前饋效應(Feedforward)而產生誤差。將輸入端接地,在輸出端施加測試電壓 $v_x$,針對 M1 源極、M1 汲極與輸出端依序列出 KCL 方程式,最終求出 $v_x / i_x$ 即為正解。