初考-電子工程電子學大意105 年第 13 題單選題
如圖所示理想運算放大器電路,vI 為輸入電壓、vO 為輸出電壓,本電路為:
B正確答案
輸入端串聯電容、回授路徑含二極體,OP-Amp 構成精密箝位電路,輸出將輸入波形之直流位準箝制。
為什麼答案是 B
電容串聯輸入 + 二極體回授 + OP 虛接地,正是精密箝位電路 (clamper)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 輸入端串聯電容、回授路徑含二極體,OP-Amp 構成精密箝位電路,輸出將輸入波形之直流位準箝制。
1. 觀察電路:\(v_I\) 經電容 C 接到 OP-Amp 反相端,正端接地,回授路徑由輸出經二極體回到反相端。
2. 反相端為虛接地 \(v_-=0\)。
3. 二極體導通時,將電容充電至某固定電壓,使電容兩端建立直流偏壓。
4. 二極體截止時,電容保持該電壓,輸出 = 輸入 + 電容上的直流值,相當於把波形的峰值(或谷值)箝制在 0V。
5. 此即「精密二極體箝位電路 (precision clamper)」,故選 (B)。
逐選項分析
A✕
濾波電路需 RC 或 LC 配合頻率響應設計,本題無此結構。
B✓ 正確
電容串聯輸入 + 二極體回授 + OP 虛接地,正是精密箝位電路 (clamper)。
C✕
截波 (clipper) 是限制振幅,需二極體並聯到參考電壓而非與電容配合儲能。
D✕
倍壓電路通常為二極體+電容的整流陣列 (Cockcroft–Walton),本題僅一顆二極體與一顆電容並含 OP-Amp。
二極體基本應用電路比較
| 電路 | 結構特徵 | 功能 |
|---|
| 截波 Clipper | 二極體並聯於訊號路徑配參考電壓 | 限制輸出振幅,不改變直流位準 |
| 箝位 Clamper | 電容串聯輸入 + 二極體提供充電路徑 | 平移波形直流位準,振幅不變 |
| 倍壓 Voltage Doubler | 多顆二極體與電容交替整流儲能 | 輸出 DC 為輸入峰值倍數 |
| 精密箝位 (本題) | OP-Amp 虛接地 + 電容 + 回授二極體 | 克服二極體 \(V_D\) 壓降,精確將峰值箝制到 0V |
看到二極體就直覺選『截波』;其實有串聯電容+OP-Amp 虛接地是箝位電路的關鍵特徵,務必先看電容位置與回授路徑。