高考申論題
114年
[電力工程] 電路學
第 一 題
一、計算圖中惠斯登電橋與運算放大器電路的 v1、v2、v3電壓值以及 i1、i2的電流值。(25 分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題考查包含惠斯登電橋與多級運算放大器的直流電路分析。解題時應先假設運算放大器為理想特性(輸入阻抗無限大、存在虛短路),將電路劃分為電橋分壓、電壓隨耦器(緩衝級)及差動放大器三個部分,逐級利用克希荷夫電流定律(KCL)與歐姆定律設立方程式,即可嚴謹求得各節點電壓與支路電流。
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【解題思路】假設所有運算放大器皆為理想特性(輸入電流為零、輸入端具有虛短路特性),依序利用節點電壓法(KCL)分析電橋電路、緩衝器以及末級的差動放大器。 【詳解】 推導:
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電橋與運算放大器分析
💡 利用運算放大器之虛短路與虛斷路特性,分階層化簡電路分析。
🔗 複合放大電路解題因果鏈
- 1 前端電橋分析 — 利用虛斷路特性,將電橋左右臂視為獨立分壓算出 v1、v2。
- 2 中端緩衝隔離 — 電壓隨耦器將 v1、v2 完整傳遞至後級,並隔離前後級負載影響。
- 3 末端差動運算 — 先算非反相端電位 v+,再令 v-=v+,以 KCL 求出 v3。
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🔄 延伸學習:延伸學習:若電橋電阻發生微小變化,此架構即為電子秤或壓力計的核心電路。