初考-電子工程電子學大意104 年第 9 題單選題
有一小訊號等效電路如下圖所示,已知R1=100 kΩ、C2=30 nF、R3=420 kΩ。試求 Vg(s)/Vi(s) 在 f=10 Hz的值,其中 s=jω=j2πf:
A接近−3 dB
B接近−5 dB正確答案
C接近−8 dB
D接近−12 dB
B正確答案
本題為 RC 高通濾波器分壓電路,先算截止頻率 fc≈10.2Hz,發現給定 10Hz 即為截止頻率,再算通帶增益與 -3dB 衰減即可秒解。
為什麼答案是 B
正確。通帶增益約 -1.85 dB,在截止頻率再降 3 dB,總計約 -4.85 dB,最接近 -5 dB。
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完整詳解
Pro · 無限重點 本題為 RC 高通濾波器分壓電路,先算截止頻率 fc≈10.2Hz,發現給定 10Hz 即為截止頻率,再算通帶增益與 -3dB 衰減即可秒解。
算出 fc = 1/[2π(R1+R3)C2] ≈ 10.2Hz。在截止頻率處增益為通帶增益的 1/√2。通帶增益 20log(420/520) ≈ -1.85dB,減去 3dB 約為 -4.85dB,選 B。
逐選項分析
A✕ 陷阱
這是單純低通/高通濾波器在截止頻率的衰減量(相對於通帶),但本題通帶增益本身不是 0 dB(因為 R1 分壓),故錯誤。
B✓ 正確
正確。通帶增益約 -1.85 dB,在截止頻率再降 3 dB,總計約 -4.85 dB,最接近 -5 dB。
C✕
計算錯誤或誤用其他頻率點(如半功率點以下更遠的頻率)才會得出此數值。
D✕
計算錯誤,可能是將電阻直接相加或誤用公式導致增益過低。
RC 高通濾波器核心參數
| 參數 | 公式 | 本題數值 | 物理意義 |
|---|
| 截止頻率 fc | 1 / [2π(R1+R3)C2] | ≈ 10.2 Hz | 增益下降 3dB 的頻率點 |
| 通帶增益 Av | R3 / (R1+R3) | ≈ 0.808 (-1.85dB) | 高頻時的電壓增益 |
| 截止點增益 | Av / √2 | ≈ 0.571 (-4.86dB) | f=fc 時的實際增益 |
考生常誤以為截止頻率就是 -3 dB,但 -3 dB 是「相對於通帶增益」的衰減量。本題因 R1 存在,通帶增益並非 0 dB(約 -1.85 dB),故實際增益為 -1.85 - 3 = -4.85 dB。