高考申論題
112年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組:
有一個串並(series-shunt)回授放大器如圖五所示,在此我們使用一個差動放大器,此差動放大器的增益μ = 10^3,輸入電阻 Rid = 200 kΩ,輸出電阻 ro = 2 kΩ。在此電路中,RS = 20 kΩ、RL = 2 kΩ。(每小題 10 分,共 20 分)
有一個串並(series-shunt)回授放大器如圖五所示,在此我們使用一個差動放大器,此差動放大器的增益μ = 10^3,輸入電阻 Rid = 200 kΩ,輸出電阻 ro = 2 kΩ。在此電路中,RS = 20 kΩ、RL = 2 kΩ。(每小題 10 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
請說明為何此電路為一個負回授電路?(6 分)
思路引導 VIP
判斷負回授的核心在於「回授信號是否會抵抗原輸入信號的變化」。建議採用「信號擾動法」,假定一個輸入信號的增加量,一步步觀察經過放大器與回授網路後,回授端電壓的變化趨勢是否會減小放大器的淨輸入差動信號。
小題 (二)
假設理想的回授放大器增益 Af = Vo/Vs = 20 V/V,其所需的回授因數(feedback factor)β為何?如果 R1 = 2 kΩ,R2應該為何?(6 分)
思路引導 VIP
看到「理想回授放大器增益」,應直覺聯想到當基本放大器增益無窮大時,閉迴路增益完全由回授網路決定,即 Af = 1/β。接著由圖中電路判斷為非反相組態(串並回授),利用電壓分壓定理即可列出 β 與 R1、R2 的關係式來求解 R2。
小題 (三)
請畫出完整的 A 電路,其中 R1 與 R2 為(二)中所計算出之結果帶入,使用此電路計算 A、Ri 與 Ro,並計算出此回授放大器之實際 Af、Rin 與 Rout。(8 分)
思路引導 VIP
辨識此為電壓串聯(Series-Shunt)回授放大器,採用二端口網路分析法。首先切斷回授網路,計算其負載效應等效電阻 R11 與 R22,據此畫出包含 Rs 與 RL 的等效 A 電路。接著求出開迴路參數 A、Ri、Ro,最後代入回授公式推導迴路增益,並反推出剝除信號源內阻與負載電阻後的實際 Rin 與 Rout。