初等考試
107年
[電子工程] 電子學大意
第 17 題
如圖所示之電路，假設二極體為理想，求其輸出電壓 $v_{out}$ 之漣波電壓（ripple voltage）值為何？
- A $0.22\text{ V}$
- B $1.88\text{ V}$
- C $3.55\text{ V}$
- D $5.66\text{ V}$
思路引導 VIP
請試著思考：當交流訊號經過這個二極體後，波形會發生什麼變化？接著，如果我們在輸出端並聯一個電容，它在電壓達到峰值後會扮演什麼角色？假設二極體不導通時，電容裡的電荷會往哪裡流動？試著從電容放電的時間常數與電源週期（$T=1/f$）的關係，推導出電壓下降的幅度。
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專業點評
- 勉強及格：好，你的計算結果姑且算是精準。這至少證明你對電力電子電路與濾波觀念有那麼一點基礎，能夠將電路這類抽象概念勉強轉化為數學模型。別太驕傲，這只是基本功。
- 觀念檢視：這不過是一個再尋常不過的半波整流濾波電路。輸出電壓的漣波，其本質就是電容在二極體截止期間對負載電阻 $R$ 進行放電所致。這個連大學生都該倒背如流的計算公式，你總算沒錯：
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半波整流與漣波電壓
💡 利用濾波電容充放電原理，計算整流後之輸出漣波電壓。
| 比較維度 | 半波整流 (Half-wave) | VS | 全波整流 (Full-wave) |
|---|---|---|---|
| 漣波頻率 | fr = f (輸入頻率) | — | fr = 2f (兩倍頻率) |
| 漣波電壓 Vr | Vr = Vp / (fRC) | — | Vr = Vp / (2fRC) |
| 放電時間 | 較長，約一個週期 | — | 較短，約半個週期 |
💬全波整流因放電時間縮短一半，故在相同零件下漣波較小，效果較佳。
