身心障礙人員考試身障五等-電子工程電子學大意112 年第 34 題單選題
有一串疊電路其定電流源為 I;已知 Q1 和 Q2 的互導分別為 gm1 和 gm2,輸出內阻分別為 ro1 和 ro2。若輸入阻抗 Ri=∞ 且互導 gm1=gm2=gm 及輸出阻抗 ro1=ro2=ro,求電壓增益 Avo=vo/vi 近似為何?
A−gmro
B−gm(ro)2
C−(gmro)2正確答案
D(gm)2ro
C正確答案
串疊電路(Cascode)電壓增益近似為單級增益的平方,即 -(gmro)²,具高增益與高輸出阻抗特性。
為什麼答案是 C
正確答案。串疊結構中,Q1 提供跨導 gm,Q2 將輸出阻抗提升約 gmro 倍,總增益 Av ≈ -gm × (gmro × ro) = -(gmro)²。負號表示輸入輸出反相。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 串疊電路(Cascode)電壓增益近似為單級增益的平方,即 -(gmro)²,具高增益與高輸出阻抗特性。
看到「串疊/Cascode」且參數相同,直接選 (gmro)²;負號代表反相放大。
逐選項分析
A✕ 陷阱
這是單一級共源極(CS)放大器的電壓增益公式。串疊電路的核心優勢就是將增益提升至單級的平方級別,若選此項代表忽略了 Q2 的增益貢獻。
B✕ 陷阱
量綱錯誤。gm(ro)² 的單位並非純數值(無單位),不符合電壓增益定義。這通常是記憶混淆了輸出阻抗 Rout ≈ gmro² 與增益公式所致。
C✓ 正確
正確答案。串疊結構中,Q1 提供跨導 gm,Q2 將輸出阻抗提升約 gmro 倍,總增益 Av ≈ -gm × (gmro × ro) = -(gmro)²。負號表示輸入輸出反相。
D✕ 陷阱
缺少負號且量綱可疑。MOSFET 串疊放大器為反相組態,增益必為負值。此外 (gm)²ro 並非標準小信號增益表達式,屬干擾選項。
MOSFET 放大器增益對照
| 電路組態 | 電壓增益 Av | 輸出阻抗 Rout | 主要特點 |
|---|
| 共源極 (CS) | -gmro | ro | 基本放大單元 |
| 串疊 (Cascode) | -(gmro)² | ≈ gmro² | 高增益、高頻寬 |
| 共汲極 (CD) | ≈ 1 | 1/gm | 緩衝器、阻抗匹配 |
考生常將「輸出阻抗 Rout ≈ gmro²」與「電壓增益 Av ≈ -(gmro)²」搞混。兩者數學形式相似但物理意義與單位完全不同。解題時務必確認題目問的是 Gain 還是 Impedance,並檢查選項單位是否合理。