五等-電子工程電子學大意112 年第 36 題單選題
欲使如下的振盪電路能夠產生振盪訊號,下列何者適合作為 R2 的大小?
A5.1 kΩ
B5.6 kΩ
C10 kΩ
D12 kΩ正確答案
D正確答案
韋恩電橋振盪器的起振條件為放大器閉迴路增益必須大於或等於 3,經計算 R2 必須大於 11.2 kΩ 才能產生振盪。
為什麼答案是 D
若 R2 = 12 kΩ,放大器增益 A = 1 + (12/5.6) ≒ 3.14,大於起振所需的增益 3,滿足巴克豪森準則,電路可順利起振。
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完整詳解
Pro · 無限重點 韋恩電橋振盪器的起振條件為放大器閉迴路增益必須大於或等於 3,經計算 R2 必須大於 11.2 kΩ 才能產生振盪。
韋恩電橋振盪器增益 A = 1 + (R2 / 5.6k) ≥ 3,推導出 R2 ≥ 11.2 kΩ,選項中僅 12 kΩ 符合條件。
逐選項分析
A✕
若 R2 = 5.1 kΩ,放大器增益 A = 1 + (5.1/5.6) ≒ 1.91,小於起振所需的增益 3,無法產生振盪。
B✕
若 R2 = 5.6 kΩ,放大器增益 A = 1 + (5.6/5.6) = 2,小於起振所需的增益 3,無法產生振盪。
C✕ 陷阱
若 R2 = 10 kΩ,放大器增益 A = 1 + (10/5.6) ≒ 2.78,仍小於起振所需的增益 3。考生可能誤將 R2 與正回授網路的 10 kΩ 混淆而誤選。
D✓ 正確
若 R2 = 12 kΩ,放大器增益 A = 1 + (12/5.6) ≒ 3.14,大於起振所需的增益 3,滿足巴克豪森準則,電路可順利起振。
韋恩電橋振盪器 (Wien-Bridge Oscillator) 核心參數
| 參數名稱 | 公式 / 條件 | 說明 |
|---|
| 振盪頻率 (fo) | fo = 1 / (2πRC) | 由正回授網路的 R 與 C 決定 (當 Rs=Rp=R, Cs=Cp=C 時) |
| 回授因數 (β) | β = 1/3 | 在諧振頻率時,正回授網路的衰減量 |
| 起振條件 | A ≥ 3 | 為滿足巴克豪森準則 (|Aβ| ≥ 1),放大器增益必須大於等於 3 |
| 放大器增益 (A) | A = 1 + (R2 / R1) | 由負回授網路的電阻比例決定 (非反相放大器組態) |
計算非反相放大器增益時,公式為「1 + (R2/R1)」。常見錯誤是忘記加 1,直接用 R2/R1 ≥ 3 去算,導致算出 R2 ≥ 16.8 kΩ 而找不到答案;或是忘記韋恩電橋的起振增益門檻是 3。