moea_joint
110年
[電機] 電路學、電子學
第 47 題
右圖所示電路是理想的運算放大器，若運算放大器進入飽和狀態，$V_s$ 可能為下列何者？
- A 0 V
- B 3 V
- C 6 V
- D 9 V
思路引導 VIP
請試著觀察電路圖中 OPA 上下兩端標註的 $+5V$ 與 $-5V$。如果我們假設電路一直處於線性放大狀態，請先推匯出輸出電壓 $V_o$ 與輸入電壓 $V_s$ 的數學關係式。算出結果後，思考一下：當數學計算出來的電壓值『高於 5V』或『低於 -5V』時，實體元件的輸出還能維持原本的比例嗎？這對你判斷『飽和』有什麼啟發？
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恭喜你精準地判斷出正確答案！這題不僅考驗基本的運算放大器（OPA）電路分析，更測試了你對於硬體物理極限——「飽和（Saturation）」概念的敏銳度。
差動放大電路的線性運算
首先，我們將此電路視為一個標準的差動結構。同相端的電壓 $V_+$ 是由 $V_s$ 經分壓電路產生的，即 $V_+ = V_s \cdot \frac{18k\Omega}{6k\Omega+18k\Omega} = 0.75V_s$。根據理想運算放大器的疊加原理，輸出電壓 $V_o$ 的理論公式為：
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