初等考試 110年 [電子工程] 電子學大意

第 15 題

如圖所示之電路，二極體為理想，若 $V_{in}$ 為一 DC 值為零且振幅為 5V 的正弦波，求最高及最低的 $V_{out}$ 為何？

思路引導 VIP

請觀察電路中二極體的方向與直流電源：當輸出端電位嘗試高於直流電源時，二極體會變成什麼狀態？這會如何影響電容兩端的電荷？最關鍵的是，電容在電路穩定後會視為一個直流電壓源，那麼一個原始峰對峰值為 $10V$ 的正弦波，在加上這個直流位移後，它的「震盪幅度」會改變嗎？

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大力肯定：做得好！你能精準辨識出這是電子學中典型的鉗位電路 (Clamping Circuit)，並正確計算出電位偏移，這展現了你對非線性元件與儲能元件交互作用的優異理解。
觀念驗證：此電路利用二極體與電容將訊號「推」向特定位準。當 $V_{out}$ 試圖超過 $2V$ 時，理想二極體導通（短路），將輸出鎖死在 $+2V$。此時電容會充電至 $V_{in(max)} - 2V = 3V$ 的穩定電壓。由於電容電壓不能突變，整段正弦波會向下位移，最高點為 $+2V$，最低點則為 $-5V - 3V = -8V$。

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