五等-電子工程電子學大意104 年第 35 題單選題
圖示理想二極體電路中,若輸入 vI 為弦波,峰值電壓 5 V,下列何者為 vO 的波形?
A3V~0V波形
B5V~0V波形
C-2V~0V波形
D0V~8V波形正確答案
D正確答案
理想二極體串聯3V電池,輸入峰值5V弦波,正半週二極體導通vO=vI+3V(最高8V),負半週截止vO=0V,波形為0V到8V的半波整流加偏移。
為什麼答案是 D
圖(D)波形:正半週時vO從0V上升至峰值8V(=vI峰值5V+電池3V),負半週時二極體截止vO=0V,呈現0V到8V的半波整流加直流偏移波形,完全符合電路分析結果。
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完整詳解
Pro · 無限重點 理想二極體串聯3V電池,輸入峰值5V弦波,正半週二極體導通vO=vI+3V(最高8V),負半週截止vO=0V,波形為0V到8V的半波整流加偏移。
正半週:vI>0時二極體導通,vO = vI + 3V,峰值 = 5+3 = 8V;負半週:vI<0時二極體截止,vO = 0V。選D(0V到8V半波)。
逐選項分析
A✕ 陷阱
3V到-5V的波形忽略了電池3V的偏移效果,且負半週不應出現完整負弦波(二極體截止),屬於誤判二極體方向或未加電池偏移的錯誤。
B✕ 陷阱
5V到3V的波形代表正半週有輸出但峰值只到5V、底部鉗在3V,未正確反映電池3V串聯加成效果(峰值應為8V,底部應為0V)。
C✕
0V到-2V的波形代表只有負半週有輸出,與電路中二極體正向(陽極朝上)方向相反,且電壓範圍完全不符。
D✓ 正確
圖(D)波形:正半週時vO從0V上升至峰值8V(=vI峰值5V+電池3V),負半週時二極體截止vO=0V,呈現0V到8V的半波整流加直流偏移波形,完全符合電路分析結果。
本電路各半週分析
| 時段 | vI範圍 | 二極體狀態 | vO計算 | vO結果 |
|---|
| 正半週 | 0 ~ +5V | 導通(正偏) | vO = vI + 3V | 0V ~ 8V(峰值8V) |
| 負半週 | 0 ~ -5V | 截止(反偏) | 迴路斷路,vO = 0V | vO = 0V |
考生常見陷阱:忘記電池方向判斷,誤以為電池是「門檻電壓」(需克服才導通)而非「偏移電壓」(導通後疊加)。本題電池正極朝上、負極接地,二極體導通後vO=vI+3V而非vI-3V,峰值應為8V而非2V。圖(B)的3V~5V正是此陷阱的典型錯誤。