高考申論題
114年
[汽車工程] 汽車電機與電控學
第 一 題
📖 題組：
圖一之電路圖中，OPA 為運算放大器（Operation Amplifier），當電阻 R 為如下之值時，分別求 Vo之電壓數值： (一) R = 20 kΩ。（15 分） (二) R = 10 kΩ。（10 分）
圖一之電路圖中，OPA 為運算放大器（Operation Amplifier），當電阻 R 為如下之值時，分別求 Vo之電壓數值： (一) R = 20 kΩ。（15 分） (二) R = 10 kΩ。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
R = 20 kΩ。（15 分）
思路引導 VIP
看到運算放大器(OPA)考題，首先聯想理想OPA的兩大核心特性：「虛斷路」(輸入端電流為零)及「虛短路」(兩輸入端電壓相等)。先利用電阻分壓或節點電壓法求出正輸入端(V+)的電壓，接著將該電壓套用至負輸入端(V-)，最後運用節點方程式或非反相放大器公式求出輸出電壓(Vo)。
小題 (二)
R = 10 kΩ。（10 分）
思路引導 VIP
本題考查理想運算放大器（OPA）的基本計算。解題關鍵在於應用『虛斷路（輸入電流為零）』及『虛短路（正負輸入端電壓相等）』兩大特性，先以節點電壓法求出非反相端電壓，再推算輸出端電壓 Vo。
運算放大器同相電路分析
💡 運用虛無短路原理求出同相端電壓，再依閉迴路增益求輸出。
🔗 OPA 同相放大解題步驟
- 1 求 V+ 電壓 — 利用分壓定律，計算 5V 與 3V 在同相端的合成電壓。
- 2 確立增益 Av — 代入公式 1 + (Rf / R)，Rf 為 20kΩ，R 依題目而定。
- 3 計算 Vo — Vo = V+ × Av，得出最終電壓值並注意單位。
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🔄 延伸學習：延伸學習：若 OPA 非理想狀態，需考慮飽和電壓對輸出值的限制。
