五等-電子工程電子學大意108 年第 11 題單選題
如圖所示之放大器電路,其中二極體及運算放大器均為理想。此電路之電壓轉移特性圖為下列何者?
A正確答案
理想Op-Amp搭配二極體構成精密半波整流器,Vin>0時Vout=Vin,Vin<0時二極體截止Vout=0,特性圖為第一象限斜線+其餘為零。
為什麼答案是 A
圖A顯示:Vin>0時Vout沿45°斜線上升(Vout=Vin),Vin≤0時Vout=0保持在橫軸。此正是精密半波整流器的正確特性:正半週導通、負半週截止,完全符合電路行為。
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完整詳解
Pro · 無限重點 理想Op-Amp搭配二極體構成精密半波整流器,Vin>0時Vout=Vin,Vin<0時二極體截止Vout=0,特性圖為第一象限斜線+其餘為零。
看圖:二極體方向為正向(陽極朝Op-Amp輸出),Vin>0時導通Vout跟隨Vin;Vin<0時截止Vout=0,選只有第一象限有斜線的圖A。
逐選項分析
A✓ 正確
圖A顯示:Vin>0時Vout沿45°斜線上升(Vout=Vin),Vin≤0時Vout=0保持在橫軸。此正是精密半波整流器的正確特性:正半週導通、負半週截止,完全符合電路行為。
B✕ 陷阱
圖B顯示:Vin<0時有斜線輸出(負半週導通),Vin>0時Vout=0。這對應二極體方向相反的情況,但題圖中二極體陽極連Op-Amp輸出端,正半週才導通,故B錯誤。
C✕
圖C顯示正負兩個方向都有斜線,類似線性放大器或全波整流特性。本電路只有一個二極體做半波整流,不可能在負半週也有正比輸出,故C錯誤。
D✕
圖D顯示正負兩個方向的斜線但其中一條為負斜率(反相),類似反相放大器特性。本電路為非反相輸入(Vin接+端),且有半波整流截止特性,不會出現反相斜線,故D錯誤。
精密半波整流器動作分析
| 條件 | 二極體狀態 | Op-Amp回授 | Vout結果 |
|---|
| Vin > 0 | 導通(正向偏壓) | 負回授成立,虛短路 | Vout = Vin |
| Vin < 0 | 截止(反向偏壓) | 回授中斷,RL無電流 | Vout = 0 |
易混淆點:Vin接的是「+(非反相)端」,輸出為同相,斜線在第一象限。若誤以為接「−(反相)端」則會選B或D(負半週導通或反相斜線)。看清楚電路圖中Vin接+端是本題關鍵。