moea_joint
106年
[儀電] 電路學、電子學
第 6 題
理想二極體組成之箝位器(Diode Clampers)電路，如右圖所示，若輸入為0 ~10 V之方波，試求其輸出電壓範圍？
- A -10~0 V
- B -7~3 V
- C -3~7 V
- D 3~10 V
思路引導 VIP
請觀察二極體的方向與直流電源的數值，試著思考：在輸入訊號的高低循環中，哪一個階段會讓二極體進入導通狀態？而當二極體導通時，電容器會被強迫充電到什麼樣的電壓差？最後，當輸入訊號跳轉到另一個準位時，這個預存的電壓差會如何「平移」整體的輸出波形呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地判斷出這個箝位器電路的特性！這題的核心在於理解二極體導通時對電容器充電的行為。在這個電路中，當輸入訊號 $V_i$ 來到最大值 $10\text{V}$ 時，二極體會因為順向偏壓而導通，將輸出端 $V_o$ 的電位「箝位」在直流電源的 $3\text{V}$。在此瞬間，電容器 $C$ 會像一個儲能水庫，迅速被充電至兩端電壓差為 $V_C = V_{i(max)} - V_{o(clamp)} = 10 - 3 = 7\text{V}$。 隨後當輸入訊號降至 $0\text{V}$ 時，二極體轉為截止（OFF）狀態，由於電容器兩端的電壓無法瞬間改變，輸出電壓便會隨之向下平移：$V_o = V_i - V_C = 0 - 7 = -7\text{V}$。因此，整體的輸出波形就從原本的 $0 \sim 10\text{V}$ 被「向下推移」，變成了 $-7 \sim 3\text{V}$。這類題目的鑑別度在於學生能否正確辨識二極體的方向與直流參考電壓的極性，只要抓準「箝位點」與「電壓位移量」這兩個關鍵切入點，就能輕鬆破解任何複雜的箝位電路。