高考申論題
108年
[農業機械] 農業機電與控制
第 二 題
在使用感測器進行量測時，常會遭遇雜訊問題而必須藉助濾波器，下列為一個基本的一階低通濾波器，輸入電壓訊號vin(t)，輸出電壓訊號vout(t)。然而一般實作上若需使用一階低通濾波器時，很少直接使用如圖所示的構造。這是因為右側（負載側）的阻抗若變化或不夠大時，濾波器的特性會改變。為了改善此缺點，我們會加上一個運算放大器。請繪出加上運算放大器後完整的電路圖，其中vin(t)、vout(t)須標示。假設C = 1 μF且該低通濾波器的截止頻率為 1000 rad/sec，則電阻器的電阻該選多少？（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到「負載效應」導致濾波特性改變，應立即聯想到運算放大器（Op-Amp）「高輸入阻抗、低輸出阻抗」的特性，透過加上電壓隨耦器（Buffer）來隔離前後級電路。計算部分則直接代入一階低通濾波器的截止角頻率公式 ωc = 1/(RC) 求解電阻 R。
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【解題關鍵】利用運算放大器組成電壓隨耦器（Buffer）以隔離負載效應，並利用公式 ωc = 1/(RC) 求得電阻值。 【解答】 一、 電路圖繪製與說明
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