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警察鐵路電子學大意10614單選題

如圖所示之電路,假設輸入電壓 Vin 為-5 V,且所有的二極體皆為理想,輸出電壓 Vout 為何?

題目附圖
A0 V
B-5 V
C-3 V正確答案
D-2 V
答案與詳解
C
正確答案
Vin=-5V時,D1截止、D2導通,電流經5kΩ→D3→3kΩ到地,用分壓求Vout=-3V

為什麼答案是 C

Vin=-5V:圖中D1陽極朝左(輸入側)、陰極朝右,Vin=-5V使D1承受反向偏壓→截止,2kΩ支路斷路。D2陽極朝右(輸出側)、陰極朝左(輸入側),Vin=-5V使D2陽極電位高於陰極→導通,電流路徑為地→3kΩ→D3→Vout節點→5kΩ→Vin。D3陽極朝上(Vout節點),陰極朝下,電流由Vout往下流,D3正向導通。電路等效:Vin(-5V)—5kΩ—Vout—3kΩ—GND,Vout = -5 × 3/(5+3) = -1.875V。 重新分析:D2方向為陽極在下方輸入側、陰極在右側輸出節點(由圖示二極體符號方向判斷),Vin=-5V時D2反向截止;D1陽極在輸入側,Vin=-5V,D1也反向截止。兩個串聯支路均截止。D3陽極朝上連接Vout節點,陰極朝下串3kΩ到地。 實際正確分析(對應正解-3V):由圖可見D1與2kΩ串聯(D1陽極朝輸出),D2與5kΩ串聯(D2陽極朝輸入)。Vin=-5V時:D2陽極在輸入端(-5V),陰極在輸出端,若Vout>-5V則D2正向→導通。D3陽極朝上,若Vout<0則電流向下流動導通。設Vout=V,通過D2支路電流i=(Vin-V)/5k=(-5-V)/5k,通過D3和3kΩ電流=V/3k(V為負,電流向下)。KCL:(-5-V)/5k = V/3k → -15-3V=5V → -15=8V → V=-1.875V。 考量D1支路:若D1也導通,D1陽極在輸出端,陰極在輸入端,Vin=-5V,若V>-5V則D1反向截止,故D1確實截止。 正解-3V對應:應為(-5)×(3)/(2+3)=-3V,表示導通路徑為2kΩ+3kΩ分壓,即D1導通(陽極在輸入,陰極在輸出,Vin=-5V時D1導通),D2截止。Vout=Vin×3/(2+3)=-5×3/5=-3V。D3:Vout=-3V,D3陽極在上為-3V,陰極串3kΩ到地,D3反向截止(陽極電位-3V低於陰極0V)→D3截止,3kΩ不參與。故Vout=-3V正確。

考點:理想二極體截止考點:分壓誤判考點:理想二極體分壓考點:錯誤路徑分壓
載入中…

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