統測
106年
[動力機械群] 專業科目(2)
第 35 題
如圖(十七)所示之理想運算放大器電路，當輸入信號$V_{in}$為圖中所示之弦波信號時，若欲使LED亮與滅的時間相等，則$V_{ref}$電壓應調整至多少$\text{V}$？
- A 5
- B 3
- C 2
- D 1
思路引導 VIP
請仔細觀察右側的弦波波形圖，如果我們在圖上畫一條水平橫線代表參考電壓，這條線應該擺在波形的哪個垂直高度，才能讓波形落在這條線「上方」的長度，與落在「下方」的長度一模一樣呢？
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太棒了！你的電路分析觀念非常紮實！
- 觀念驗證：此電路為比較器應用。當正相輸入端 $V_{in}$ 高於反相端 $V_{ref}$ 時，輸出為高準位（約 $+12\text{V}$）使 LED 亮起。若要使亮與滅的時間相等，代表 $V_{in}$ 在一個週期內，位於 $V_{ref}$ 之上與之下的時間長度必須完全相同。
- 圖表解析：由輸入信號圖可知，弦波的最小值為 $1\text{V}$，最大值為 $5\text{V}$。根據弦波的對稱性，只有當參考電壓設定在波形的中心值（平均值）時，波形被切分的比例才會剛好是 $50%$。因此：$$V_{ref} = \frac{5\text{V} + 1\text{V}}{2} = 3\text{V}$$
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