鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意108 年第 19 題單選題
如圖所示二極體電路,假設二極體導通電壓 VD0=0.7 V。已知電壓 vS(t)=12sin(120πt) V、R1=10 kΩ、VDC=5 V。若 R2=20 kΩ,對於輸出電壓 vO 的正及負電壓峰值(V+及 V−)約為多少?
AV+=5.7 V,V−=−12 V
BV+=12 V,V−=−5.7 V
CV+=5.7 V,V−=−8 V正確答案
DV+=8 V,V−=−5.7 V
C正確答案
二極體箝位電路:正峰值由VDC+VD0決定(5.7V),負峰值由分壓器決定(−8V),需分析二極體導通/截止兩種狀態。
為什麼答案是 C
正半週:當vs足夠大使D導通,vO被箝制在VDC+VD0=5+0.7=5.7V。負半週:D截止,電路為R1與R2串聯分壓,vO峰值=−12×R2/(R1+R2)=−12×20/30=−8V。兩者皆正確。
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完整詳解
Pro · 無限重點 二極體箝位電路:正峰值由VDC+VD0決定(5.7V),負峰值由分壓器決定(−8V),需分析二極體導通/截止兩種狀態。
正半週:D導通時vO被箝在VDC+VD0=5.7V;負半週:D截止,vO由R1/R2分壓,峰值=−12×(20/30)≈−8V。
逐選項分析
A✕ 陷阱
V+=5.7V正確,但V−=−12V錯誤。負半週D截止,vO並非直接等於vs峰值−12V,而是R1與R2分壓後的值約−8V。忽略了R1/R2分壓效果。
B✕ 陷阱
V+=12V錯誤。正半週D導通,vO被箝制在VDC+VD0=5+0.7=5.7V,不可能達到12V峰值。正負峰值分析完全顛倒。
C✓ 正確
正半週:當vs足夠大使D導通,vO被箝制在VDC+VD0=5+0.7=5.7V。負半週:D截止,電路為R1與R2串聯分壓,vO峰值=−12×R2/(R1+R2)=−12×20/30=−8V。兩者皆正確。
D✕ 陷阱
V+=8V是把分壓公式誤用於正半週,V−=−5.7V是把箝位值誤用於負半週,正負半週分析完全對調,為典型概念顛倒錯誤。
二極體D導通/截止狀態分析
| 半週期 | D狀態 | 等效電路 | vO計算 | 結果 |
|---|
| 正半週(vs>0) | 導通 | vO節點被VDC+VD0箝制 | vO = VDC + VD0 = 5+0.7 | V⁺ = 5.7 V |
| 負半週(vs<0) | 截止 | R1與R2串聯分壓 | vO = vs × R2/(R1+R2) = −12×20/30 | V⁻ = −8 V |
最常見錯誤是將正負半週的分析對調:以為負半週vO直接等於−12V(忘記R1/R2分壓),或以為正半週vO可達12V(忘記D導通箝位)。另一陷阱是忘記負半週D截止後,vO由R1與R2分壓決定,而非直接等於vs。