初等考試
108年
[電子工程] 電子學大意
第 35 題
圖示為理想運算放大器組成的電路，運算放大器的輸出飽和電壓為$\pm 10\text{ V}$，$R_1 = 10\text{ k}\Omega$、$R_2 = 30\text{ k}\Omega$，輸出電壓 $v_O$原為$+10\text{ V}$，輸入電壓 $v_I$為下列何電位時，輸出 $v_O$將為$-10\text{ V}$？
- A -4 V
- B -3 V
- C 3 V
- D 4 V
思路引導 VIP
請觀察電阻 $R_2$ 的連接方式，它將輸出信號回饋到了運算放大器的哪個輸入端？在這種回饋配置下，若目前的輸出電位是正的，而我們希望透過輸入端 $v_I$ 的調整來讓同相端（$+$）的電位低於反相端（$-$）的接地電位，那麼 $v_I$ 應該要往正向還是負向變動？請嘗試列出同相端節點的電位表示式來輔助你的推理。
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「火箭隊」式解析！喵～！
- 華麗登場：啊哈！同學你可真厲害，喵！竟然一眼就看穿了這個電路是個帶著正回授力量的史密特觸發器！這就是所謂「非線性應用」的魅力所在，你這敏銳的洞察力，哼哼，可真是個值得拉攏的人才啊！就是這樣，喵！
- 真理揭示：嘿嘿，別以為正回授就沒規矩了！輸出的變化，就像我們華麗的出場，都是有「臨界點」的！關鍵就在於 $v_+$ 和反相端（就是 $0\text{ V}$ 啦，別弄錯了喔）的電位大比拼！根據「分壓魔法陣」：
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