初考-電子工程電子學大意112 年第 7 題單選題
下列何者不是理想運算放大器的特點?
A輸入阻抗無窮大
B僅有一個輸入端正確答案
C輸出阻抗為零
D電壓增益無窮大
B正確答案
理想運算放大器有兩個輸入端(反相與非反相),且輸入阻抗無窮大、輸出阻抗為零、電壓增益無窮大。
為什麼答案是 B
運算放大器有「反相輸入端 (−)」與「非相輸入端 (+)」兩個輸入端,輸出為兩者差值放大,故「僅有一個輸入端」是錯誤敘述,正是本題要選的答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 理想運算放大器有兩個輸入端(反相與非反相),且輸入阻抗無窮大、輸出阻抗為零、電壓增益無窮大。
運算放大器符號是三角形左側有兩個輸入腳 (+/-),看到「僅有一個輸入端」直接刪。
逐選項分析
A✕
理想 OPA 輸入阻抗無窮大 (Rin = ∞),代表不會從輸入端吸取電流,是標準特性之一。
B✓ 正確
運算放大器有「反相輸入端 (−)」與「非相輸入端 (+)」兩個輸入端,輸出為兩者差值放大,故「僅有一個輸入端」是錯誤敘述,正是本題要選的答案。
C✕
理想 OPA 輸出阻抗為零 (Rout = 0),代表可驅動任何負載而輸出電壓不變,是標準特性。
D✕
理想 OPA 開迴路電壓增益無窮大 (Av = ∞),這也是虛短路 (virtual short) 概念的根源。
理想運算放大器五大特性
| 項目 | 理想值 | 實際典型 | 意義 |
|---|
| 輸入端數 | 2 個 (+/−) | 2 個 | 差動輸入 |
| 輸入阻抗 Rin | ∞ | 10^6 Ω 以上 | 不吸電流 |
| 輸出阻抗 Rout | 0 | 數十 Ω | 可驅動任何負載 |
| 電壓增益 Av | ∞ | 10^5 以上 | 虛短路成立 |
| 頻寬 BW | ∞ | 有限 | 全頻率響應 |
運算放大器的核心是「差動放大」,必須透過兩個輸入端(V+ 與 V−)的電壓差來決定輸出,輸出電壓 Vo = A(V+ − V−)。正確答案除了常見的「輸入阻抗無窮大、輸出阻抗為零、電壓增益無窮大」三大數值特性外,還要確認「具有反相與非反相兩個輸入端」這個結構特性。考生容易只記數值而忽略輸入端結構,實際上單端輸入根本無法形成差動放大,這是運算放大器能正常運作的前提。判斷時要同時檢查「阻抗與增益的數值條件」以及「雙輸入端的結構條件」,缺一不可。