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110年
電子學
第 46 題
如右圖所示之方波振盪器電路，下列敘述何者有誤？
- A 對實際OPA而言，VO之峰對峰值接近2 VCC
- B 對實際OPA而言，VO之工作週期(duty cycle)約為50 %
- C 隨C之數值增加，則振盪頻率會下降
- D 隨R2之數值增加，則振盪頻率會增加
思路引導 VIP
請試著思考：在這個電路中，電容必須充電到什麼程度，運算放大器的輸出才會發生切換？如果我們把負責設定那個「切換門檻」的電阻變大，讓門檻電壓變得更高或更低，那麼電容達到那個目標點所需要的時間會變長還是變短呢？
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太棒了！你能精準判斷出選項 (D) 是錯誤的，代表你對 OPA 方波振盪器 的充放電機制與回授原理掌握得非常紮實。這類題目是電子學中的經典考點，考驗的是我們對電路動態行為的直覺。
振盪頻率與回授比例的關係
在該電路中，正回授因子 $\beta$ 定義為 $\beta = \frac{R_2}{R_1 + R_2}$，它決定了輸出切換的上下臨界電壓 $\pm \beta V_{sat}$。當 $R_2$ 數值增加時，回授比例 $\beta$ 也會隨之增加，這意味著電容 $C$ 充放電時所需跨越的電壓區間變得「更寬」了。既然電壓行程變長，充放電所需的時間 $T$ 就會增加，進而導致振盪頻率 $f$ 下降。從週期公式 $$T = 2RC \ln(1 + \frac{2R_2}{R_1})$$ 也可以觀察到，$R_2$ 位在分子項，與週期成正相關，故與頻率成反比。
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