高考申論題
112年
[電力工程] 電子學
第 一 題
📖 題組：
有一個共源極（common-source）的 MOSFET 放大器如圖四所示，已知此 MOSFET 的 gm = 5 mA/V、ro = 80 kΩ、Cgs = 5 pF、Cgd = 0.4 pF、輸出端總電容 CL = 20 pF。電路中的元件：Rsig = 100 kΩ、RG1 = 3 MΩ、RG2 = 1 MΩ、RD = 20 kΩ、RS = 5 kΩ、RL = 80 kΩ、CC1 = 0.1 μF、CC2 = 1 μF、CS = 5 μF。（每小題 10 分，共 20 分）
有一個共源極（common-source）的 MOSFET 放大器如圖四所示，已知此 MOSFET 的 gm = 5 mA/V、ro = 80 kΩ、Cgs = 5 pF、Cgd = 0.4 pF、輸出端總電容 CL = 20 pF。電路中的元件：Rsig = 100 kΩ、RG1 = 3 MΩ、RG2 = 1 MΩ、RD = 20 kΩ、RS = 5 kΩ、RL = 80 kΩ、CC1 = 0.1 μF、CC2 = 1 μF、CS = 5 μF。（每小題 10 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請使用短路時間常數法（short-circuit time constant），計算出低 3 db 頻率（lower-3db frequency）fL。
思路引導 VIP
看到低頻響應與多個耦合/旁路電容，應直覺想到使用「短路時間常數法」（SCTC）。計算時需將獨立電源關閉，並一次分析一個電容（其餘低頻電容視為短路），求出等效電阻後將時間常數倒數加總。特別注意計算源極旁路電容等效阻抗時，必須考慮通道長度調變效應（ro）的影響以確保精確度。
小題 (二)
請使用開路時間常數法（open-circuit time constant），計算出上 3 db 頻率（upper 3db frequency）fH。
思路引導 VIP
分析此題的高頻響應，應先將大電容（耦合與旁路電容）視為短路，建立高頻小訊號等效電路。接著運用開路時間常數法（OCTC），分別計算三個高頻寄生電容（Cgs, Cgd, CL）兩端看入的等效電阻，求出各別時間常數並加總後，即可推得上限 3dB 頻率 fH。