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，vi+ 與 vi- 為差動信號，若所有電晶體皆操作在飽和區，且電晶體之寬長比 (W/L)1=(W/L)2, (W/L)3=(W/L)4, (W/L)5=(W/L)6, (W/L)7=(W/L)8。電晶體之轉導值 gm1 = gm2 = gm3 = gm4 = gm7 = gm8 = 10 mA/V，gm5 = gm6 = 1 mA/V，輸出阻抗 (ro) 為 10 kΩ，C = 10 pF。試求： (一) (vo+ - vo-) / (vi+ - vi-) 之低頻增益。（需標註正負號，全對計分。）(10分) (二) (vo+ - vo-) / (vi+ - vi-) 之主極點頻率（Dominant pole frequency）。(10分) [附圖：雙級差動放大器。第一級 M1-M4 (PMOS/NMOS) 接至第二級 M5-M8，中間跨接電容 C]
下圖為一串級放大器，vi+ 與 vi- 為差動信號，若所有電晶體皆操作在飽和區，且電晶體之寬長比 (W/L)1=(W/L)2, (W/L)3=(W/L)4, (W/L)5=(W/L)6, (W/L)7=(W/L)8。電晶體之轉導值 gm1 = gm2 = gm3 = gm4 = gm7 = gm8 = 10 mA/V，gm5 = gm6 = 1 mA/V，輸出阻抗 (ro) 為 10 kΩ，C = 10 pF。試求： (一) (vo+ - vo-) / (vi+ - vi-) 之低頻增益。（需標註正負號，全對計分。）(10分) (二) (vo+ - vo-) / (vi+ - vi-) 之主極點頻率（Dominant pole frequency）。(10分) [附圖：雙級差動放大器。第一級 M1-M4 (PMOS/NMOS) 接至第二級 M5-M8，中間跨接電容 C]
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
(vo+ - vo-) / (vi+ - vi-) 之低頻增益。（需標註正負號，全對計分。）
思路引導 VIP
本題為具有前饋路徑的兩級差動放大器。首先應利用半電路概念切開電路，求出第一級 diode-connected 負載的小信號增益；接著在第二級輸出節點列 KCL 方程式，同時考慮主信號路徑與前饋路徑的電流總和以得出單端增益；最後透過差動定義，求出帶有正負號的總差模增益。
小題 (二)
(vo+ - vo-) / (vi+ - vi-) 之主極點頻率（Dominant pole frequency）。
思路引導 VIP
看到差動電路與跨接於輸出端的電容，首先想到利用『半電路法』尋找虛擬接地。將跨接電容拆解為兩倍的單邊等效電容後，再算出單邊輸出節點的等效電阻，透過 ω = 1/(RC) 即可快速且精準地求得主極點。