地特三等申論題 110年 [電力工程] 電子學

第一題

📖 題組：
圖五(a)電路由開關電晶體與反向器（inverter）所組成，請說明這是那種數位電路與其操作原理。（5 分）若將其電路簡化為圖五(b)，請說明此電路是否還可以正常運作，若可正常運作，也請說明其操作原理。（15 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

圖五(a)電路請說明這是那種數位電路與其操作原理。

首先辨識圖五(a)是由兩個由時脈控制的栓鎖器（Latch）串聯而成，利用兩相不重疊時脈控制，判斷為典型的主從式D型正反器。接著分析圖五(b)的簡化電路，重點檢查其鎖存階段的回授路徑，發現僅經過單一反向器形成負回授，無法維持雙穩態，從而推導出無法正常記憶資料的結論。

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【破題】圖五(a)為「主從式D型正反器（Master-Slave D Flip-Flop）」，利用兩相不重疊時脈控制資料的取樣與鎖存。圖五(b)則因回授機制錯誤，無法正常運作。【論述】

若將其電路簡化為圖五(b)，請說明此電路是否還可以正常運作，若可正常運作，也請說明其操作原理。

看到栓鎖器（Latch）或正反器（Flip-Flop）的簡化電路，首先檢查其『維持迴路（Hold Loop）』的組成。記憶元件必須依靠偶數個反向器構成『正回授』才能維持雙穩態；若簡化為單一反向器，將變成『負回授』，導致節點電壓停在轉態區間，無法維持數位邏輯。

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【破題】圖五(b)電路無法正常運作。其核心原因在於簡化後的儲存迴路僅包含單一反向器，導致原本維持資料狀態的「正回授」變成了「負回授」，失去雙穩態（Bistable）特性，無法作為數位記憶元件。【論述】