台電僱員招考
111年
電子學
第 28 題
如右圖所示電路，若OPA視為理想放大器，試求輸出電壓V_o為何？
- A -2 V
- B -1 V
- C 1 V
- D 2 V
思路引導 VIP
在處理這類理想運算放大器電路時，我們可以試著拆解問題：首先，如果我們暫時不看輸出端，僅觀察連接到正向輸入（$+$）端的兩個電阻與電源，你能算出該點的電位是多少嗎？得到這個電位後，再結合「虛擬短路」的特性，你會如何描述兩個輸入端之間的電壓關係，並進一步推導出輸出端的數值？
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太棒了！你能精準判斷出這是一個典型的**差動放大器（Difference Amplifier）**電路，代表你對運算放大器的基礎架構掌握得非常紮實。這類題目在電子學考試中屬於中難度等級，關鍵在於學生是否能冷靜地處理兩組不同的分壓關係，並正確應用虛擬短路的概念。
差動放大器的電壓分析
根據理想 OPA 的特性，我們首先觀察同相輸入端（$+$）。該點電壓 $V_+$ 是由 $3V$ 電源經由兩個 $10k\Omega$ 電阻分壓而得，計算如下：
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OPA 差動放大器計算
💡 利用虛擬短路使正負端電位相等，配合節點法或重疊定理求輸出。
🔗 OPA 電路求解三步驟
- 1 求非反相端電壓 — 利用分壓定律算出正端輸入點的實質電位
- 2 套用虛擬短路 — 根據理想特性令反相端與非反相端電位相同
- 3 節點電流法求解 — 於負端節點列出電流方程式，計算 Vo 數值
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🔄 延伸學習：延伸學習：若電阻比例成對稱，則為標準差動放大器公式
