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高考申論題 109年 [電力工程] 電子學

第 一 題

📖 題組:
下圖為一串級放大器之等效模型。試求串級放大器之: (一)輸入阻抗(Ri)(5分) (二)輸出阻抗(Ro)(5分) (三)電壓增益 vo/vs(10分)(需標註正負號,全對計分。) [附圖:包含輸入端 vs, 990Ω, 10Ω, ii;中間級 10ii, 10kΩ, 1kΩ, 9kΩ, vi;輸出級 0.01vi, 10kΩ, vo]
題組圖片
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

輸入阻抗(Ri)(5分)

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求解輸入阻抗時,首先觀察輸入端電路是否受到後級回饋的影響。本題為理想的單向串級模型,無反向回饋路徑,因此直接計算輸入端看入的串聯電阻即可得到 Ri。

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【解題關鍵】無回饋串級放大器的輸入阻抗直接由輸入端等效電阻決定。 【解答】 計算:

小題 (二)

輸出阻抗(Ro)(5分)

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計算輸出阻抗時,首要步驟是將電路中所有的「獨立電源」關閉(電壓源短路、電流源開路)。接著從輸出端向內看入,由輸入級向輸出級逐級檢查,確認相依電源是否因控制變數歸零而開路或短路,最後即可求出剩餘的等效電阻。

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【解題關鍵】求輸出阻抗 $R_o$ 時,須將所有獨立電源關閉(令 $v_s = 0$),再從輸出端看入計算等效電阻。 【解答】 計算:

小題 (三)

電壓增益 vo/vs(10分)(需標註正負號,全對計分。)

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本題為標準的串級放大器等效電路分析。解題關鍵在於「由左至右、逐級推導」,先從輸入端求出控制變數 $i_i$ 與 $v_s$ 的關係,再利用節點電壓法(KCL)與分壓定理求出中繼變數 $v_i$,最後代入輸出級計算 $v_o$。同時,計算輸出阻抗時需記得將獨立電源短路,並觀察相依電源的狀態。

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【解題思路】運用電路學基本定律(KCL、分壓定理),將串級放大器由輸入端至輸出端逐級推導變數關係,並透過關閉獨立電源來計算等效輸出阻抗。 【詳解】 已知:本電路為三級串接之等效模型,包含兩個相依電源,各級間透過 $i_i$ 與 $v_i$ 作為控制變數連動。

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