普考申論題
108年
[電力工程] 電子學概要
第 二 題
📖 題組：
圖四差動放大器電路僅含小訊號分析必要元件，Q1 與 Q2 之臨界電壓Vt、製程參數 kp’ = 1 mA/V2、Early voltage |VA| = 6 V 均相同；已知 Q1與 Q2 閘極直流電壓相同且操作於飽和區；理想電流源 IS = 1.5 mA，RD1 = 0.75RD2 = 3 kΩ，(W/L)2 = 2×(W/L)1 = 8，忽略 body effect，
圖四差動放大器電路僅含小訊號分析必要元件，Q1 與 Q2 之臨界電壓Vt、製程參數 kp’ = 1 mA/V2、Early voltage |VA| = 6 V 均相同；已知 Q1與 Q2 閘極直流電壓相同且操作於飽和區；理想電流源 IS = 1.5 mA，RD1 = 0.75RD2 = 3 kΩ，(W/L)2 = 2×(W/L)1 = 8，忽略 body effect，
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
vid = vi1 – vi2，vic =（vi1 + vi2）/2，vod = vo1 – vo2，求算 Ad = vod/vid 與 Ac = vod/vic。（12 分）
思路引導 VIP
本題為非對稱差動放大器分析。首先透過直流分析（共源極且Vsg相同），利用寬長比分配電流源電流，求出兩管的 Id，進而計算小訊號參數 gm 與 ro。接著利用理想電流源交流開路的特性，得知兩負載支路電流和為零（KCL），找出兩輸出端電壓關係。最後列出各管節點方程式消去源極電壓 vs，即可精確推導出差模與共模增益。
小題 (一)
畫出小訊號等效電路，並算出所有元件值。（8 分）
思路引導 VIP
看到差動放大器小訊號分析題，應先進行直流 (DC) 分析找出兩電晶體的偏壓電流。由於閘極直流電壓相同且源極相連，兩者的 V_SG 相同，故電流分配完全由長寬比 (W/L) 決定。求出電流後代入公式計算小訊號參數 (gm, ro) 並建立等效模型。