國安五等考試-電子組電子學大意104 年第 21 題單選題
如圖為一共汲(CD)放大器的簡圖(其偏壓電路未示)。若電晶體的轉導參數為 gm,輸出電阻為 ro→∞,則此放大器的輸出電阻 Ro 為何?
ARS
BRS/(1+gmRS)正確答案
C0
D∞
B正確答案
共汲(Source Follower)放大器輸出電阻公式:當 r_o→∞ 時,Ro = Rs/(1 + gm·Rs),這是經典結果。
為什麼答案是 B
圖中CD放大器:汲極接VDD(AC地),閘極輸入vi,源極輸出vo,Rs接源極到地,Ro為外掛量測電阻。小訊號分析:在輸出端加測試電壓vx,流出電流ix = vx/Rs + gm·vx,故Ro = vx/ix = Rs/(1+gm·Rs),此為正確答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 共汲(Source Follower)放大器輸出電阻公式:當 r_o→∞ 時,Ro = Rs/(1 + gm·Rs),這是經典結果。
CD放大器輸出阻抗公式:看到Source端接Rs,直接套 Ro = Rs‖(1/gm) = Rs/(1+gm·Rs),r_o→∞ 不影響此結果。
逐選項分析
A✕ 陷阱
若直接把Rs當輸出電阻會忽略MOSFET本身的跨導效應。gm的存在會使輸出電阻比Rs更小,不能只取Rs。
B✓ 正確
圖中CD放大器:汲極接VDD(AC地),閘極輸入vi,源極輸出vo,Rs接源極到地,Ro為外掛量測電阻。小訊號分析:在輸出端加測試電壓vx,流出電流ix = vx/Rs + gm·vx,故Ro = vx/ix = Rs/(1+gm·Rs),此為正確答案。
C✕
輸出電阻為0意味理想電壓源,實際MOSFET即便gm再大,輸出電阻最低趨近1/gm,不會真正為零(除非gm→∞)。
D✕
ro→∞ 是題目條件,但這指的是MOSFET本身的輸出電阻,不代表整體放大器的輸出電阻。CD組態天生具有低輸出阻抗特性,不可能為∞。
三種MOSFET基本組態輸出電阻比較(r_o→∞)
| 組態 | 英文名稱 | 輸出電阻 Ro | 特點 |
|---|
| 共源極 CS | Common Source | RD(並ro) | 高增益、高輸出阻抗 |
| 共汲極 CD | Common Drain / Source Follower | Rs/(1+gm·Rs) ≈ 1/gm | 低輸出阻抗、電壓增益≈1 |
| 共閘極 CG | Common Gate | RD(並ro) | 低輸入阻抗、電流緩衝 |
題目說「輸出電阻 ro→∞」,許多考生誤以為整體輸出電阻也→∞(選D),或誤以為只剩Rs(選A)。關鍵在於:ro是MOSFET器件參數,Ro是電路輸出阻抗;ro→∞只是簡化條件,CD放大器的輸出阻抗由Rs與1/gm並聯決定,結果為Rs/(1+gm·Rs)。