身心障礙人員考試身障五等-電子工程電子學大意112 年第 20 題單選題
如圖所示電路,圖中的正弦波為輸入電壓,若二極體的切入電壓為 0.7 V,則 Vout 的範圍為何?
A-25 V~+25 V
B-25 V~+0.7 V
C-0.7 V~+0.7 V正確答案
D-0.7 V~+25 V
C正確答案
雙二極體並聯鉗位電路:D1正向導通限制正電壓上限為+0.7V,D2反向(實為正向)導通限制負電壓下限為-0.7V,輸出被夾在±0.7V之間。
為什麼答案是 C
圖中D1與D2反向並聯於輸出節點:正半週輸入超過+0.7V時D1導通將輸出鉗在+0.7V;負半週輸入低於-0.7V時D2導通將輸出鉗在-0.7V,故輸出被限制在-0.7V~+0.7V之間,3.1kΩ串聯電阻承擔剩餘電壓差。
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完整詳解
Pro · 無限重點 雙二極體並聯鉗位電路:D1正向導通限制正電壓上限為+0.7V,D2反向(實為正向)導通限制負電壓下限為-0.7V,輸出被夾在±0.7V之間。
圖中D1陽極朝下(陰極朝上接節點),D2陽極朝下(陰極朝上接節點),兩者均以切入電壓0.7V鉗制輸出,正負半週都被夾住→輸出範圍-0.7V~+0.7V。
逐選項分析
A✕
若輸出完全不受限制才會是-25V~+25V,但圖中兩顆二極體明確鉗位,不可能全程通過原始訊號。
B✕ 陷阱
只考慮正半週被D1限制在+0.7V,卻忽略負半週也會被D2(反向並聯)鉗制在-0.7V,誤以為負半週可下探-25V。
C✓ 正確
圖中D1與D2反向並聯於輸出節點:正半週輸入超過+0.7V時D1導通將輸出鉗在+0.7V;負半週輸入低於-0.7V時D2導通將輸出鉗在-0.7V,故輸出被限制在-0.7V~+0.7V之間,3.1kΩ串聯電阻承擔剩餘電壓差。
D✕ 陷阱
與B相反,只考慮負半週被鉗在-0.7V,忽略正半週被D1鉗在+0.7V,誤以為正半週可升至+25V。
雙二極體鉗位電路(Limiter/Clipper)工作狀態
| 輸入狀態 | 作用元件 | 導通條件 | 輸出電壓 |
|---|
| 正半週 Vin > +0.7V | D1 正向導通 | Vout 試圖超過 +0.7V | +0.7 V(鉗位) |
| 正半週 0 < Vin ≤ +0.7V | 兩者皆截止 | 電壓未達切入電壓 | ≈ Vin(原始訊號) |
| 負半週 Vin < -0.7V | D2 正向導通 | Vout 試圖低於 -0.7V | -0.7 V(鉗位) |
| 負半週 -0.7V ≤ Vin < 0 | 兩者皆截止 | 電壓未達切入電壓 | ≈ Vin(原始訊號) |
圖中D1與D2方向相反並聯,考生容易只注意其中一顆二極體的方向而誤選B或D(只鉗制單側)。關鍵是兩顆二極體互補:一顆負責鉗制正半週,另一顆負責鉗制負半週,串聯電阻3.1kΩ則承擔剩餘電壓差,保護二極體不過載。