免費開始練習
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。)
📝 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。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【破題】 迴授電路的開迴路(Open-Loop)分析,其核心目的在於切斷迴授路徑(breaking the loop),並將迴授網路的「負載效應(Loading Effect)」正確地分配至基本放大器(A 電路)的輸入端與輸出端,從而簡化分析以求得開迴路增益 $A$。 【論述】

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。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】利用串-並聯迴授模型中考慮負載效應的開迴路增益 $A$ 與迴授因數 $\beta$,代入閉迴路公式 $A_v = \frac{A}{1 + A\beta}$ 求得小訊號增益。 【詳解】 已知:根據題意及迴授電路分析(串-並聯迴授),整理 $A$ 網路與 $\beta$ 網路參數如下:

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。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】使用小訊號模型與測試電壓法(Test Voltage Method),將輸入端接地,於輸出端加入測試電壓 $v_x$,並求出流入的測試電流 $i_x$,藉由 $R_{out} = v_x / i_x$ 求解。 【詳解】 已知:將輸入 $v_{in}$ 交流接地,電晶體忽略通道調變效應($r_o \to \infty$)。令 M1 源極電壓為 $v_s$,M1 汲極(即 M2 閘極)電壓為 $v_{d1}$。

升級 VIP 解鎖