高考申論題
112年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組：
有一個雙載子接面電晶體（BJT）差動放大器電路如圖一所示，假設電路在作直流分析時，所有電晶體的基極電流等於 0(IB = 0)，且所有的VBE = 0.7 V。電晶體 Q1 與 Q2 完全匹配，電晶體 Q3 的射極-基極接面（E-B junction）面積是電晶體 Q4的 2 倍。電路中：熱電壓 VT = 25 mV、VCC = VEE = 5 V。（每小題 10 分，共 20 分）
有一個雙載子接面電晶體（BJT）差動放大器電路如圖一所示，假設電路在作直流分析時，所有電晶體的基極電流等於 0(IB = 0)，且所有的VBE = 0.7 V。電晶體 Q1 與 Q2 完全匹配，電晶體 Q3 的射極-基極接面（E-B junction）面積是電晶體 Q4的 2 倍。電路中：熱電壓 VT = 25 mV、VCC = VEE = 5 V。（每小題 10 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
當 v1 = v2 = 0，如果 Q1 與 Q2 的直流偏壓電流 IC1 = IC2 = 0.15 mA 且 VC1 = VC2 = 2 V，此時 R1、R2與 Rb的值分別為何？
思路引導 VIP
本題為差動放大器結合非對稱電流鏡的直流分析。解題思路應先利用 Q1、Q2 的已知集極電壓與電流，透過 KVL 算出負載電阻 R1 與 R2；接著由 KCL 得知尾電流為 Q1、Q2 電流之和，再利用電流鏡面積比例關係推導出參考端電流；最後計算 Q4 集極電壓，套用歐姆定律即可求得偏壓電阻 Rb。
小題 (二)
當 v1 = vid/2、v2 = -vid/2，若 VA = ∞，根據(一)所計算出的 R1 與 R2 與直流偏壓，請計算出差動小信號電壓增益 vod /vid = (vc2 - vc1)/(v1 - v2)。如果 β1 = β2 = β3 = β4 = 120，請計算出差動放大器 Q1 - Q2的輸入阻抗。
思路引導 VIP
本題測驗差動放大器之小訊號分析。遇到純差模輸入時，應立即聯想到利用「半電路法（虛接地）」簡化電路，分別求出單邊輸出電壓後相減得到差動增益，並利用單邊輸入阻抗 rπ 串聯計算總差動輸入阻抗。因題目未提供第一小題參數，作答時需先列出符號推導過程，再適當代入國考原題數值示範。