五等-電子工程電子學大意108 年第 18 題單選題
下圖中二極體 D1 與 D2 之導通電壓為 0.7 V,導通電阻為 0 Ω,稽納二極體為 0.7 V,崩潰電壓皆為 5 V,導通電阻為 0 Ω。輸入信號為弦波,vi(t)=10sin10t V,下列敘述何者正確?
Avo(t) 之振幅為 10 V
Bvo(t) 之振幅為 5.7 V正確答案
Cvo(t) 之振幅為 4.3 V
Dvo(t) 之振幅為 0.7 V
B正確答案
稽納限幅電路:D1/D2為一般二極體(Vf=0.7V),Z1/Z2為稽納二極體(Vz=5V),正負半週各由一組串聯限幅,輸出振幅=5+0.7=5.7V
為什麼答案是 B
正半週vi>0時:D1正向導通(0.7V)+Z2崩潰(5V)串聯限幅,輸出被鉗位於5+0.7=5.7V;負半週vi<0時:D2正向導通(0.7V)+Z1崩潰(5V),輸出被鉗位於-5.7V。故振幅為5.7V。
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完整詳解
Pro · 無限重點 稽納限幅電路:D1/D2為一般二極體(Vf=0.7V),Z1/Z2為稽納二極體(Vz=5V),正負半週各由一組串聯限幅,輸出振幅=5+0.7=5.7V
正半週:Z1崩潰(5V)+D2正向導通(0.7V)→限制在5.7V;負半週:Z2崩潰(5V)+D1正向導通(0.7V)→限制在-5.7V;振幅=5.7V
逐選項分析
A✕ 陷阱
若忽略所有二極體壓降直接認為輸出等於輸入峰值10V,但電路具有稽納限幅功能,輸出必然被鉗位遠低於10V。
B✓ 正確
正半週vi>0時:D1正向導通(0.7V)+Z2崩潰(5V)串聯限幅,輸出被鉗位於5+0.7=5.7V;負半週vi<0時:D2正向導通(0.7V)+Z1崩潰(5V),輸出被鉗位於-5.7V。故振幅為5.7V。
C✕ 陷阱
4.3V=5-0.7,此為誤將稽納崩潰電壓減去導通電壓,計算方向錯誤。正確應為稽納崩潰電壓加上另一顆二極體正向導通電壓。
D✕
0.7V僅為單一一般二極體的導通電壓,忽略了稽納二極體串聯的5V崩潰電壓貢獻,計算嚴重不完整。
本電路各半週動作分析
| 半週 | 導通路徑 | 限幅電壓計算 | 輸出鉗位值 |
|---|
| 正半週 (vi>0) | D1正向導通 + Z2稽納崩潰 | 0.7V(D1) + 5V(Z2) = 5.7V | +5.7V |
| 負半週 (vi<0) | D2正向導通 + Z1稽納崩潰 | 0.7V(D2) + 5V(Z1) = 5.7V | -5.7V |
最常見錯誤是將5V與0.7V相減得4.3V(選C),誤以為兩者方向相反互相抵消。實際上在同一導通路徑中,稽納崩潰電壓(5V)與串聯一般二極體的正向導通電壓(0.7V)方向一致,應相加為5.7V。