鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意106 年第 27 題單選題
圖中電晶體操作在主動區(forward active region),β = 99。直流偏壓為 VB,交流輸入信號為 vs,輸出信號為 vo1 及 vo2。下列敘述何者正確?
Avo1 及 vo2 為同相(in phase)輸出
B∣vo1/vo2∣ = 100/99
C∣vo1/vo2∣ = 99/100
D∣vo1/vo2∣ = 1正確答案
D正確答案
NPN電晶體共基極接法(CB),v_o1取自集極(RC=10kΩ),v_o2取自射極(RE=9.9kΩ),β=99時兩輸出電壓幅值之比幾乎為1。
為什麼答案是 D
小信號模型:v_o1 = -ic×RC = -β×ib×RC;v_o2 = ie×RE = (β+1)×ib×RE。|v_o1/v_o2| = (β×RC)/((β+1)×RE) = (99×10k)/(100×9.9k) = 990k/990k = 1。電阻值設計精妙使比值恰好等於1。
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完整詳解
Pro · 無限重點 NPN電晶體共基極接法(CB),v_o1取自集極(RC=10kΩ),v_o2取自射極(RE=9.9kΩ),β=99時兩輸出電壓幅值之比幾乎為1。
小信號下 |v_o1|=ic×RC,|v_o2|=ie×RE;ic=β×ib,ie=(β+1)×ib;比值=(β×RC)/((β+1)×RE)=(99×10k)/(100×9.9k)=990k/990k=1
逐選項分析
A✕ 陷阱
v_o1取自集極:交流信號從基極輸入,集極輸出與基極反相(共射特性);v_o2取自射極為同相輸出。因此v_o1與v_o2是反相(out of phase),非同相。
B✕
|v_o1/v_o2| = (β×RC)/((β+1)×RE) = (99×10000)/(100×9900) = 990000/990000 = 1,並非100/99。
C✕
同上計算,比值為1而非99/100。選項C的分子分母互換了B選項的錯誤答案,仍然不正確。
D✓ 正確
小信號模型:v_o1 = -ic×RC = -β×ib×RC;v_o2 = ie×RE = (β+1)×ib×RE。|v_o1/v_o2| = (β×RC)/((β+1)×RE) = (99×10k)/(100×9.9k) = 990k/990k = 1。電阻值設計精妙使比值恰好等於1。
本電路兩輸出端小信號分析對照
| 輸出端 | 取樣位置 | 小信號電流 | 電壓公式 | 與輸入相位 |
|---|
| v_o1 | 集極(RC=10kΩ) | ic = β·ib = 99·ib | v_o1 = -ic·RC = -990k·ib | 反相(180°) |
| v_o2 | 射極(RE=9.9kΩ) | ie = (β+1)·ib = 100·ib | v_o2 = ie·RE = +990k·ib | 同相(0°) |
選項A說「同相輸出」是最大陷阱:v_o2(射極)確實與輸入同相,但v_o1(集極)與輸入反相,所以v_o1與v_o2互為反相,不是同相。考生容易只記得「射極跟隨器同相」而忽略集極輸出的反相特性,導致誤選A。