五等-電子工程電子學大意109 年第 14 題單選題
圖示為箝位電路及其輸入信號,其中 D 為理想二極體且 RC 時間常數遠大於輸入信號之週期,決定輸出信號的直流準位為多少伏特?
D正確答案
箝位電路含5V直流偏壓與理想二極體,RC>>T條件下電容充電至峰值,輸出直流準位上移至+15V。
為什麼答案是 D
由圖可知:輸入三角波峰值Vp=+10V,電路中C與D串聯,5V電池在二極體陽極側。RC>>T時電容充電至(Vp+5V)=15V。輸出波形整體上移,最低點被箝位至+5V,最高點到+25V,直流準位(平均)=(5+25)/2=+15V。
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完整詳解
Pro · 無限重點 箝位電路含5V直流偏壓與理想二極體,RC>>T條件下電容充電至峰值,輸出直流準位上移至+15V。
輸入三角波峰值±10V,二極體與5V電池串聯,電容充至(10+5)=15V,輸出波形整體上移,直流準位=+15V。
逐選項分析
A✕ 陷阱
−15V為誤將電路方向或偏壓極性搞反的結果,實際上電容充電方向使輸出正向偏移而非負向。
B✕ 陷阱
−5V只考慮到直流偏壓5V但忽略電容箝位作用,且方向錯誤;未正確分析電容充電至峰值的機制。
C✕ 陷阱
+5V只計算直流偏壓本身,忽略電容箝位效果(電容需充電至輸入峰值+偏壓),計算不完整。
D✓ 正確
由圖可知:輸入三角波峰值Vp=+10V,電路中C與D串聯,5V電池在二極體陽極側。RC>>T時電容充電至(Vp+5V)=15V。輸出波形整體上移,最低點被箝位至+5V,最高點到+25V,直流準位(平均)=(5+25)/2=+15V。
箝位電路直流準位計算重點
| 條件 | 說明 | 本題數值 |
|---|
| 輸入峰值 | 三角波最大值 | +10V |
| 直流偏壓 | 電路中串接電池 | +5V |
| 電容充電電壓 | RC>>T,充至Vp+VDC | 10+5=15V |
| 輸出最低點 | 被箝位至偏壓值 | +5V |
| 輸出最高點 | 最低點+2×Vp | +5+20=+25V |
| 輸出直流準位 | (最低+最高)/2 | (5+25)/2=+15V |
本題最大陷阱是忽略電容箝位效果,只看到5V電池就選B(+5V)或C(+5V)。箝位電路核心是:RC>>T時電容充電至峰值,使整個波形平移。另一陷阱是將二極體/電池方向看反,誤選負值(A或B)。必須看清圖中D方向與5V電池極性才能正確判斷上移或下移。