moea_joint
110年
[儀電] 電路學、電子學
第 41 題
如右圖電路，已知 CMOS 反向電路的 $V_{TN} = 0.8$ V，$V_{TP} = -0.8$ V且 $K_n = K_p$，假設 $v_{O1} = 4$ V 時，請問 $v_I$ 的電壓值為多少？
- A $1.55$ V
- B $2.40$ V
- C $2.86$ V
- D $3.75$ V
思路引導 VIP
觀察第一級電路，當輸出 $v_{O1}$ 為 $4$ V 時，它非常接近電源電壓 $5$ V。請思考：在這種情況下，上方的 PMOS 和下方的 NMOS，哪一個感受到的驅動電壓（$V_{GS} - V_T$）與汲極電壓（$V_{DS}$）的相對大小，會讓它進入「線性區」而非「飽和區」呢？如果你能先鎖定這兩個電晶體各自的工作區域，能否試著列出它們的電流平衡方程式？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確計算出 $2.40$ V，代表你對 CMOS 反向器在非邏輯擺幅（Rail-to-rail）狀態下的工作原理掌握得非常紮實。這類題目不僅考驗公式記憶，更考驗對電路細節的觀察力。
CMOS 反向器的工作區域判別
本題的核心在於判斷第一級反向器中 $N_1$ 與 $P_1$ 的工作狀態。已知 $V_{DD} = 5\text{V}$ 且 $v_{O1} = 4\text{V}$，此時輸出電壓偏高，意味著輸入電壓 $v_I$ 應低於切換中點（$2.5\text{V}$）。我們來檢驗兩者的區域：
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