初考-電子工程電子學大意107 年第 11 題單選題
如圖為雙極性差動式放大器,已知電晶體 Q1 和 Q2 的基極內電阻 rπ、射極內電阻 re、轉導 gm、共基極電流增益 α 和共射極電流增益 β≫1 等參數均相同,試求差動增益 Ad=vod/vid 之值?
ARC/rπ
BRC/2rπ
CRC/re正確答案
DRC/2re
C正確答案
差動放大器雙端輸出增益 Ad = gm·RC,因 β≫1 時 gm ≈ 1/re,故 Ad = RC/re
為什麼答案是 C
正確答案。差動增益 Ad = gm·RC,而 gm = α/re,因 β≫1 故 α≈1,得 Ad = RC/re。這是雙端(differential)輸出的標準公式。
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完整詳解
Pro · 無限重點 差動放大器雙端輸出增益 Ad = gm·RC,因 β≫1 時 gm ≈ 1/re,故 Ad = RC/re
秒解:差動增益 = gm·RC = (α/re)·RC ≈ RC/re(α≈1),選 C
逐選項分析
A✕
RC/rπ 忽略了 β 的放大效果。正確關係為 gm = β/rπ,故增益應為 β·RC/rπ,而非 RC/rπ。此選項漏掉了電流增益 β。
B✕ 陷阱
RC/2rπ 同時犯了兩個錯誤:一是漏掉 β 增益因子,二是誤用了單端輸出的 1/2 係數。雙端輸出沒有 1/2 因子。
C✓ 正確
正確答案。差動增益 Ad = gm·RC,而 gm = α/re,因 β≫1 故 α≈1,得 Ad = RC/re。這是雙端(differential)輸出的標準公式。
D✕ 陷阱
RC/2re 是「單端輸出」的差動增益(只從一個集極取輸出)。題目標明 vod 為雙端差動輸出,不應有 1/2 因子。考選部最愛在此設陷阱!
差動放大器增益公式總整理
| 輸出方式 | 差動增益 Ad | 半電路分析 | 備註 |
|---|
| 雙端輸出 (vod) | gm·RC = RC/re | 每側增益 = gm·RC | 本題所問 ✓ |
| 單端輸出 (vo1) | gm·RC/2 = RC/2re | 每側增益 = gm·RC/2 | 選項 D 的陷阱 |
| 共模增益 | ≈ 0(理想值) | RE 負回授抑制 | CMRR 相關考點 |
本題最大陷阱是選項 D(RC/2re)。考生若記混「雙端輸出」與「單端輸出」的公式,會誤選 D。關鍵辨別:題目標明 vod(差動輸出 = 雙端),代表兩側集極電壓相減,增益無 1/2 因子。記住:雙端 = 完整增益,單端 = 減半增益。