鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意106 年第 11 題單選題
有一放大器電路如圖所示，放大器 U1 為理想運算放大器，其輸出電壓範圍侷限在 +10 V 與 -10 V 之間，二極體 D1 順向電壓 VD0=0.7V 。若電阻 R1=1 kΩ，電源 VI=−5V ，試問節點 B 的電壓 VB 應落在下列何範圍內？
A$V_{B} \geq -4.0V$
B-4.0V > V $_{B}$ ≥ -4.5V
C-4.5V > V $_{B}$ ≥ -5.0V
D-5.0V > $V_{B}$正確答案
D正確答案
VI=-5V輸入負電壓，理想OPA試圖讓D1導通失敗，D1截止，負回授不成立，OPA輸出飽和至-10V，VB=-10V，落在-5.0V以下範圍。
為什麼答案是 D
VI=-5V接OPA正端(+)，負端(-)接節點B（回授）。初始若VB>VA=-5V，OPA輸出為負→試圖讓B點電壓下降，但D1陽極(B端)接OPA輸出、陰極接C點，當OPA輸出為負，D1反偏截止，負回授中斷。OPA無回授束縛，輸出飽和至-10V。VB=OPA輸出節點B=-10V（D1截止，無電流流過R1，C點浮接，B點即OPA輸出=-10V），-10V<-5.0V，故選D。
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完整詳解
Pro · 無限重點 VI=-5V輸入負電壓，理想OPA試圖讓D1導通失敗，D1截止，負回授不成立，OPA輸出飽和至-10V，VB=-10V，落在-5.0V以下範圍。
VI為負→OPA正端電位低於負端→輸出拉向負飽和-10V→D1反偏截止→負回授斷開→VB=OPA輸出=-10V，直接選D。
逐選項分析
A✕ 陷阱
VB≧-4.0V 是誤以為D1導通、回授成立的情況（若VI=-5V且D1導通，VC=VB，VA=VB，VB≈VI=-5V，與此範圍矛盾）。VI為負值時D1根本不導通，此範圍不成立。
B✕ 陷阱
-4.0V>VB≧-4.5V 是假設D1導通時考慮VD0=0.7V的計算結果範圍，但VI=-5V時OPA輸出為負飽和，D1反偏，此範圍不成立。
C✕
-4.5V>VB≧-5.0V 仍屬於D1截止後部分分析錯誤的範圍，實際VB=-10V遠低於-5.0V，此範圍不包含正確答案。
D✓ 正確
VI=-5V接OPA正端(+)，負端(-)接節點B（回授）。初始若VB>VA=-5V，OPA輸出為負→試圖讓B點電壓下降，但D1陽極(B端)接OPA輸出、陰極接C點，當OPA輸出為負，D1反偏截止，負回授中斷。OPA無回授束縛，輸出飽和至-10V。VB=OPA輸出節點B=-10V（D1截止，無電流流過R1，C點浮接，B點即OPA輸出=-10V），-10V<-5.0V，故選D。
VI正負對電路行為的影響
| VI極性 | OPA輸出初始趨勢 | D1狀態 | 回授是否成立 | VB最終值 |
|---|
| VI>0 (正) | 輸出為正 | 順偏導通 | 成立（負回授） | ≈VI（虛短路） |
| VI<0 (負) | 輸出為負 | 反偏截止 | 不成立（回授斷開） | = -10V（飽和） |
本題最大陷阱是忘記D1的方向性：D1陽極接OPA輸出(B點)、陰極接輸出端(C點)。VI為負時OPA輸出為負，D1反偏截止，負回授斷路，OPA進入開環負飽和狀態，VB=-10V。許多考生誤套虛短路公式得VB≈VI=-5V，忽略D1截止導致回授失效的關鍵條件。 
