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地特三等申論題 114年 [電信工程] 電路學

第 一 題

📖 題組:
五、下圖中的放大器以戴維寧等效電路表示,負載則等效為電感串聯電阻。若放大器輸入頻率為 10^6 rad/s,請回答以下問題:(每小題 5 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

在此輸入頻率下,負載阻抗 Zload實部與虛部分別為多少?
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本子題非常基礎,主要測試是否能正確計算電感的交流阻抗。已知 $\omega = 10^6$,負載區塊中電感 L=50μH,電阻 R=50Ω。直接套用公式 $Z = R + j\omega L$,展開後即可明確指出實部與虛部的數值。

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【考點分析】 單純考驗電感交流阻抗 ($j\omega L$) 的計算及複數阻抗的實部與虛部分解。 【分析與論述】

小題 (二)

放大器若希望傳輸最大平均功率給負載,圖中電容並聯負載的等效阻抗 Z 需為多少?
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看到「最大平均功率傳輸」,立刻聯想到「共軛匹配 (Conjugate Matching)」定理。這題考的是整體等效負載 Z 與電源內阻的匹配。從圖中的放大器區塊可以看出,電源的戴維寧內阻是純電阻 100Ω。為了獲得最大功率轉移,負載端看到的總等效阻抗 Z 必須等於電源內阻的共軛複數。

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【考點分析】 本題考驗最大功率轉移定理(Maximum Power Transfer Theorem)的應用,需知道當負載阻抗等於信號源戴維寧阻抗的共軛時,有最大平均功率傳輸。 【理論/法規依據】

小題 (三)

計算電容值 C,使放大器傳輸最大平均功率給負載。
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本子題結合了前兩題的結果,考驗電路化簡與代數求解能力。 目標:讓電容 C 並聯 $Z_{load} (50+j50)$ 後的等效阻抗等於 $100\text{ }\Omega$。

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【考點分析】 考驗交流並聯電路的阻抗/導納計算,以及利用實部與虛部相等的原則解方程式。這是一種典型的 L 型阻抗匹配網路問題。 【分析與論述】

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