高考申論題
113年
[汽車工程] 汽車電機與電控學
第 一 題
📖 題組：
如圖(二)之理想運算放大器（Operational Amplifier）電路，其中VCC = 12 V，VZ = 6 V，R = 3 kΩ，RL1 = 2 kΩ，RL2 = 1 kΩ。 （每小題 10 分，共 20 分） 請計算：(一)輸出電壓VO。 (二)電流IR及IL1。 [附圖二說明：一個以齊納二極體與運算放大器組成的電壓隨耦器電路。上方電源 +Vcc 經電阻 R 串聯齊納二極體 Vz 接地，產生參考電壓。此參考電壓（R與Vz之間）接至 OP Amp 的非反相輸入端 (+)。OP Amp 的反相輸入端 (-) 直接與輸出端 Vo 連接。輸出端 Vo 下方串聯兩個負載電阻 RL1 與 RL2 接地。電流 IR 流經電阻 R，電流 IL1 流經 RL1，電流 IL2 流經 RL2。]
如圖(二)之理想運算放大器（Operational Amplifier）電路，其中VCC = 12 V，VZ = 6 V，R = 3 kΩ，RL1 = 2 kΩ，RL2 = 1 kΩ。 （每小題 10 分，共 20 分） 請計算：(一)輸出電壓VO。 (二)電流IR及IL1。 [附圖二說明：一個以齊納二極體與運算放大器組成的電壓隨耦器電路。上方電源 +Vcc 經電阻 R 串聯齊納二極體 Vz 接地，產生參考電壓。此參考電壓（R與Vz之間）接至 OP Amp 的非反相輸入端 (+)。OP Amp 的反相輸入端 (-) 直接與輸出端 Vo 連接。輸出端 Vo 下方串聯兩個負載電阻 RL1 與 RL2 接地。電流 IR 流經電阻 R，電流 IL1 流經 RL1，電流 IL2 流經 RL2。]
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
輸出電壓VO。
思路引導 VIP
看到這類運算放大器題型，首先應根據圖示確認電路架構與回授路徑。仔細觀察可知，反相輸入端(-)的回授線是接在負載 RL1 與 RL2 的分壓點上，因此這是一個典型的『非反相放大器』。解題時利用理想 OP Amp 的『虛短路（V+ = V-）』與齊納二極體穩壓確認輸入電壓，再利用『虛斷路』特性推導分壓網路的電流與輸出電壓。
小題 (二)
電流IR及IL1。
思路引導 VIP
本題為典型的運算放大器與齊納二極體整合電路。解題時應優先利用理想運算放大器的「虛短路（V+ = V-）」與「虛斷路（I+ = I- = 0）」兩大核心特性。先由左側穩壓電路求出非反相輸入端參考電壓，再依據右側負回授網路（標準的非反相放大器架構）推導各節點電壓與支路電流。