鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意107 年第 3 題單選題
下列有關積體電路的設計原則,何者錯誤?
A避免使用耦合電容,因為電容占較大的面積
B以電流源來替代電阻可以降低使用面積
C控制個別電阻的阻值較控制電阻間阻值比容易正確答案
D隨著電晶體尺寸的縮小,電源電壓逐漸變低
C正確答案
IC 設計中,控制電阻「比值」遠比控制「絕對阻值」容易,故 C 錯誤。
為什麼答案是 C
錯誤敘述(本題要選)。IC 製程中絕對阻值誤差可達 ±20%,但同晶片上相鄰電阻的「比值」匹配度極佳(<1%),故控制比值遠比控制個別阻值容易,敘述剛好顛倒。
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完整詳解
Pro · 無限重點 IC 設計中,控制電阻「比值」遠比控制「絕對阻值」容易,故 C 錯誤。
記住 IC 鐵則:絕對值難控制、比值易匹配;電容/電阻佔面積大,能省則省。
逐選項分析
A✕
正確敘述。耦合電容在 IC 中佔用極大晶片面積,設計上儘量避免,改以直接耦合(DC coupling)方式處理級間訊號傳遞。
B✕
正確敘述。電阻在 IC 中佔用面積大且精度差,改用電流鏡(current mirror)等電流源取代,可大幅降低面積並提升性能。
C✓ 正確
錯誤敘述(本題要選)。IC 製程中絕對阻值誤差可達 ±20%,但同晶片上相鄰電阻的「比值」匹配度極佳(<1%),故控制比值遠比控制個別阻值容易,敘述剛好顛倒。
D✕
正確敘述。隨製程微縮(Moore's Law),電晶體通道變短、閘極氧化層變薄,為避免崩潰並降低功耗,電源電壓由 5V → 3.3V → 1.8V → 1.2V 逐步下降。
IC 設計四大原則
| 原則 | 原因 | 解決方式 | 本題選項 |
|---|
| 少用大電容 | 佔面積大 | 直接耦合 | A |
| 少用電阻 | 佔面積、誤差大 | 以電流鏡取代 | B |
| 用比值而非絕對值 | 絕對值誤差 ±20% | 電阻/電晶體匹配設計 | C ✗ |
| 低電壓設計 | 製程微縮 | Low-voltage circuit | D |
C 選項把 IC 設計的核心口訣直接顛倒。正確觀念是「比值易、絕對值難」,這也是為什麼類比 IC 大量使用差動放大器、R-2R 梯形電阻網路——全都是靠比值匹配取勝,不能依賴絕對阻值。