高考申論題
109年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組：
下圖為一振盪器。若V1= 4 V，V2= 1 V，vo的初始值為3 V，Q的初始值為邏輯0。若I1 = 1 mA，I2 = 4 mA，C = 10 pF，求Q在穩態時之輸出： (一)頻率。(10分) (二)責任週期（Duty cycle）。(10分) [附圖：包含電流源 I1, I2，開關電晶體 M1-M4，比較器 V1, V2，以及 RS 鎖存器]
下圖為一振盪器。若V1= 4 V，V2= 1 V，vo的初始值為3 V，Q的初始值為邏輯0。若I1 = 1 mA，I2 = 4 mA，C = 10 pF，求Q在穩態時之輸出： (一)頻率。(10分) (二)責任週期（Duty cycle）。(10分) [附圖：包含電流源 I1, I2，開關電晶體 M1-M4，比較器 V1, V2，以及 RS 鎖存器]
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
頻率。
思路引導 VIP
看到這類包含比較器、RS鎖存器與開關電晶體的電路，應判定為無穩態振盪器（Astable Oscillator）。解題核心在於確認電容的充電電流 $I_1$、放電電流 $I_2$ 以及電壓上下限閾值 $V_1, V_2$。透過 $I=C(\Delta V/\Delta t)$ 分別算出充、放電時間即可求得週期與頻率。
小題 (二)
責任週期（Duty cycle）。
思路引導 VIP
看到這題應先識別這是一個利用電容充放電與比較器、SR鎖存器構成的弛張振盪器（Relaxation Oscillator）。解題核心在於先透過分析 M1、M2 的開關狀態與比較器觸發條件，確立 Q=1 和 Q=0 對應的是充電還是放電階段，接著利用 $I = C \frac{\Delta V}{\Delta t}$ 分別算出穩態時的充電與放電時間，即可求得 Q 輸出的責任週期。