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moea_joint_essay 110年 [儀電] 計算機概論、自動控制

第 二 題

📖 題組:
五、考慮【圖 1】電路,其中 $V_o/V_1 = -A$。(共 3 題,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

請依系統方塊圖求 $V_o(s)/V_i(s) =$?(5 分)
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利用方塊圖的閉迴路轉移函數公式或直接代數運算求解。

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由方塊圖可得: $V_o = -A \left( V_i \frac{Z_2}{Z_1+Z_2} + V_o \frac{Z_1}{Z_1+Z_2} \right)$ 移項整理:

小題 (一)

請繪出系統方塊圖。(5 分)
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以節點電壓法建立方程式。V1節點處之電流平衡關係可得 V1 與 Vi 及 Vo 的相依關係,配合 Vo = -A*V1,繪製回授系統方塊圖。

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設定 $Z_1 = R_1 \parallel \frac{1}{sC} = \frac{R_1}{1+sR_1C}$,$Z_2 = R_2$。 對 $V_1$ 節點列 KCL(克希荷夫電流定律): $\frac{V_1 - V_i}{Z_1} + \frac{V_1 - V_o}{Z_2} = 0$

小題 (三)

當 $A \cong +\infty$ 時,請繪出 $V_o(s)/V_i(s)$ 的波德圖(Bode plot)。(10 分)
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當 A 趨近無限大,系統表現為理想反相放大器。轉移函數化簡為 H(s) = -Z2/Z1,找極點與零點後描述波德圖特徵。

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當 $A \to \infty$ 時,轉移函數簡化為: $H(s) = \lim_{A \to \infty} \frac{V_o}{V_i} = -\frac{Z_2}{Z_1} = -\frac{R_2}{\frac{R_1}{1+sR_1C}} = -\frac{R_2}{R_1}(1 + sR_1C)$ 波德圖特徵如下:

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