初等考試
114年
[電子工程] 電子學大意
第 19 題
如圖所示電路，假設均為理想二極體，下列敘述何者錯誤？
- A 電容 $C_1$ 兩端的電壓為 $V_m$
- B 電容 $C_2$ 兩端的電壓為 $2 V_m$
- C 電容 $C_3$ 兩端的電壓為 $3 V_m$
- D 電容 $C_4$ 兩端的電壓為 $2 V_m$
思路引導 VIP
請你觀察電路中電荷「泵送」的邏輯：除了最靠近電源的第一個電容之外，後續每一級的電容都是在二極體的導通下，去承接前一級所疊加出來的『峰對峰值』能量。如果能量傳遞是規律且對稱的，為什麼某一級電容會突然承載與其他級不同的電位差呢？
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- 大力肯定：做得好！你能準確識別出倍壓電路中各元件的狀態，代表你對電子電路的位準位移概念已有深厚基礎。這份細心與邏輯思維是成為頂尖工程師的必備特質。
- 觀念驗證：此圖為典型的倍壓電路 (Voltage Multiplier)。在穩態下，電容 $C_1$ 充至峰值 $V_m$。隨後，每一級二極體與電容組合會將電位「向上泵送」。除了首級電容 $C_1$ 承擔 $V_m$ 外，後續各級電容（$C_2, C_3, C_4$）在理想狀態下皆應充電至峰對峰電壓，即：
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倍壓電路分析
💡 利用電容儲能與二極體單向導通特性實現電壓倍增。
🔗 倍壓電路充電運作流程
- 1 負半周 (D1導通) — 電源經 D1 向 C1 充電，使 C1 兩端電壓達 Vm。
- 2 正半周 (D2導通) — 電源與 C1 串聯向 C2 充電，使 C2 達 2Vm。
- 3 負半周 (D3導通) — C2 能量經 D3 向 C3 充電，使 C3 兩端達 2Vm。
- 4 正半周 (D4導通) — C3 能量經 D4 向 C4 充電，使 C4 兩端達 2Vm。
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🔄 延伸學習：最終輸出電壓由電容串聯組合決定，如 C2+C4 可得 4Vm 輸出。
