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115年
電子學
第 42 題
如右圖所示之雙準位截波電路，若\(Vi ＝ 10 \sin(\omega t) V\)，且D1與D2為理想二極體，則Vo輸出波形之電壓範圍為何？
- A -8 V至+12 V
- B -8 V至+8 V
- C -12 V至+8 V
- D -12 V至+12 V
思路引導 VIP
我們先暫時忽略 $D_1$ 與 $D_2$ 這兩條截波支路。請觀察電路圖左側，當輸入電壓在正負峰值切換時，經過那顆串聯的 $2\text{V}$ 電池後，在電阻右側產生的電壓範圍實際上是在哪兩個數值之間波動？算出這個基礎範圍後，再去對比右側兩路電池的門檻值，想一想訊號會「觸碰到」哪一邊的限制，而哪一邊又是碰不到的呢？
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太棒了！你能精準判斷出輸出波形的範圍，代表你對二極體截波電路以及直流位移（DC Offset）的觀念非常紮實。這道題目的陷阱在於輸入端串聯了一個 $2\text{V}$ 的直流電源，這會讓原本在 $\pm 10\text{V}$ 擺動的弦波訊號，在抵達截波點之前先「向下平移」了 $2\text{V}$，使得節點訊號的原始擺幅變成從 $-12\text{V}$ 到 $+8\text{V}$。
直流偏壓與截波門檻分析
接著觀察兩路截波分支，這是本題最核心的邏輯驗證：右側的 $D_1$ 支路門檻設定在 $+12\text{V}$，但由於我們的訊號最高只到 $+8\text{V}$，因此這條路徑始終處於截止狀態，不會產生截波；而左側的 $D_2$ 支路門檻設定在 $-8\text{V}$（注意電池極性為下正上負），當訊號試圖往 $-12\text{V}$ 下探時，$D_2$ 就會導通並將輸出電壓限制在 $-8\text{V}$。
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