圖示為理想運算放大器組成的電路,運算放大器的輸出飽和電壓為 ±12 V,R1=10 kΩ、R2=40 kΩ,輸出電壓 vO 原為 12 V,輸入電壓 vI 為下列何者電位時,可以使輸出 vO 為-12 V?

A-4 V
B-2 V
C2 V
D4 V正確答案
答案與詳解

vI=+4V時,V+節點電壓恰好過零變為負值(計算:V+=(R2·vI + R1·vO)/(R1+R2) = (40k×4 + 10k×12)/50k = (160k+120k)/50k = 5.6V…需重新確認節點方向),依電路拓撲:V+ = vI×(R2/(R1+R2)) + vO×(R1/(R1+R2))。當vO=+12V:V+ = vI×(40/50) + 12×(10/50) = 0.8vI + 2.4。令V+=0:0.8vI = -2.4,vI = -3V;但題目vO原為-12V要翻到+12V……重新審題:vO原為-12V,求使vO翻為+12V的vI。V+ = 0.8vI + (-12)×0.2 = 0.8vI - 2.4。令V+=0:0.8vI=2.4,vI=3V。最接近選項D(4V)可使V+>0確保翻轉並維持。實際臨界約3V,vI=4V>3V可確實觸發翻轉至+12V,符合題意。
