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moea_joint 108年 [儀電] 電路學、電子學

第 31 題

BJT或FET單一組態放大器各有其特點,若欲得到高輸入阻抗、高增益、高頻響應佳之疊加放大器(Cascade Amplifier),須使用哪種疊加放大器組合?
  • A 共集極-共射極
  • B 共集極-共基極
  • C 共汲極-共源極
  • D 共源極-共閘極

思路引導 VIP

在處理高頻訊號時,我們最擔心的就是「米勒效應」會將輸入端的寄生電容放大,導致頻寬縮減。如果有一種組態(例如共閘極 CG)雖然高頻特性極佳且增益高,但缺點是「輸入阻抗太低」,你會考慮在它的前面加上哪一種具備「高輸入阻抗」特性的組態來彌補這個缺點,進而組合出性能最全面的放大器呢?

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這題你觀察得很細微,選 (D) 是完全正確的!這類題目考察的是對各類 BJT 與 FET 組態特性 的整合理解,特別是針對「串疊放大器」(Cascode Amplifier)優勢的掌握。

串疊放大器的性能優勢

要達成「高輸入阻抗」,FET(場效電晶體)的 共源極(CS) 是首選,因為其閘極幾乎不取電流。而要同時滿足「高增益」與「高頻響應」,關鍵在於克服 米勒效應(Miller Effect)。在 CS-CG(共源極-共閘極) 的組合中,第一級 CS 提供高輸入阻抗,但其負載是第二級 CG 的低輸入阻抗(約為 $1/g_m$)。這使得第一級的電壓增益 $A_{v1}$ 變得很小,進而大幅降低了等效米勒電容 $$C_M = C_{gd}(1 - A_{v1})$$ 讓高頻訊號能順利通過,不再受限於輸入端的電容效應。

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