初考-電子工程基本電學大意108 年第 38 題單選題
如圖所示的電路,若輸入電壓振幅相等但頻率分別為 30k、40k、50k 及 60k(rad/s)的 4 個正弦訊號,何者將會使輸出電壓 vO 的振幅具有相對最小值?
C正確答案
L與C並聯在串聯路徑上,發生並聯諧振時阻抗最大,輸出最小,諧振角頻率 \(\omega_0=1/\sqrt{LC}=50k\) rad/s。
為什麼答案是 C
\(\omega_0=1/\sqrt{LC}=50k\) rad/s 為並聯諧振,串聯阻抗最大,\(v_O\) 最小。
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完整詳解
Pro · 無限重點 L與C並聯在串聯路徑上,發生並聯諧振時阻抗最大,輸出最小,諧振角頻率 \(\omega_0=1/\sqrt{LC}=50k\) rad/s。
1. 圖中 L=0.4mH 與 C=1μF 並聯後串接,再以 R 對地取輸出 \(v_O\)。
2. 並聯 LC 在諧振時阻抗趨於無窮大(理想),形成帶拒(notch)。
3. 諧振角頻率 \(\omega_0=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}=\dfrac{1}{\sqrt{0.4\times10^{-3}\cdot 1\times10^{-6}}}=\dfrac{1}{\sqrt{4\times10^{-10}}}=5\times10^{4}\) rad/s。
4. 即 \(\omega_0=50k\) rad/s,此時串聯路徑阻抗最大,\(v_O\) 振幅最小。
5. 故選 C。
逐選項分析
A✕
30k 偏離諧振點,並聯阻抗有限,輸出不是最小。
C✓ 正確
\(\omega_0=1/\sqrt{LC}=50k\) rad/s 為並聯諧振,串聯阻抗最大,\(v_O\) 最小。
LC 諧振電路特性
| 型式 | 在 \(\omega_0\) 的阻抗 | 作為串聯路徑時輸出 |
|---|
| LC 串聯 | 最小(=0) | 若分壓於 R,輸出最大(帶通) |
| LC 並聯 | 最大(→∞) | 若串於信號路徑,輸出最小(帶拒/notch) |
| 諧振頻率 | \(\omega_0=1/\sqrt{LC}\) | 與 R 無關 |
易把『並聯諧振』當成『阻抗最小』;並聯 LC 在諧振時阻抗最大,使串聯於路徑上的輸出最小。