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107年
電子學
第 47 題
如右圖所示,若$V_o=8\text{V}$,則$V_i$應為何?
- A $-4\text{ V}$
- B $-3\text{ V}$
- C $1\text{ V}$
- D $2\text{ V}$
思路引導 VIP
我們可以先觀察運算放大器的兩個輸入端。如果「同相輸入端」接地，那麼在具有負回授的情況下，「反相輸入端」的電位理論上會趨近於多少？接著，試著想像電流從輸入端流向輸出端的路徑，如果輸出端現在是正電壓，根據電流方向與電阻上的壓降關係，輸入端的電壓應該比接地點更高還是更低呢？
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太棒了！你能準確判斷出 $V_i$ 應為 $-3\text{V}$，代表你對運算放大器（Op-Amp）的負回授分析掌握得相當紮實。這類題目是電子學中的經典考題，能迅速得分顯示出你對電路基本性質有著敏銳的直覺。
理想運算放大器的節點分析
在負回授的電路架構下，我們最核心的武器就是「虛短路（Virtual Short）」觀念。由於運算放大器的開迴路增益極大，會使得反相輸入端（$-$）與同相輸入端（$+$）的電位趨於相等。透過在反相輸入端節點套用 KCL（克希荷夫電流定律），我們可以觀察到電流由 $V_i$ 流經電阻進入該節點，再經由回授電阻流向輸出端 $V_o$。若以電路比例計算，當 $V_o$ 輸出為 $8\text{V}$ 正值時，在反相放大架構中，輸入端勢必會呈現反向的負值，計算過程如下：
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