鐵路人員考試高員三級-電子工程電子學大意111 年第 28 題單選題
圖示的電晶體放大電路,求輸出 vo 不失真之最大振幅約為多少?
B正確答案
NPN電晶體共射極放大電路,電流源偏壓IB=40μA、β=75、RC=2kΩ、VCC=8V,求集極擺幅不失真最大振幅為2V。
為什麼答案是 B
ICQ=75×40μA=3mA,VCQ=8-3m×2k=8-6=2V。向下擺幅受飽和限制約2V,向上擺幅受截止限制約6V,最小值為2V,故最大不失真振幅≈2V。
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完整詳解
Pro · 無限重點 NPN電晶體共射極放大電路,電流源偏壓IB=40μA、β=75、RC=2kΩ、VCC=8V,求集極擺幅不失真最大振幅為2V。
先算ICQ=β×IB=3mA,VCQ=VCC-ICQ×RC=8-6=2V。輸出向下最多擺2V(飽和限制),向上最多擺6V(截止限制),取小值→最大振幅≈2V。
逐選項分析
A✕
1V低估了可用擺幅,VCQ=2V時向下可擺2V,不是1V。
B✓ 正確
ICQ=75×40μA=3mA,VCQ=8-3m×2k=8-6=2V。向下擺幅受飽和限制約2V,向上擺幅受截止限制約6V,最小值為2V,故最大不失真振幅≈2V。
C✕ 陷阱
2.8V可能誤算了靜態點或混淆了峰對峰與單側振幅,實際向下擺幅僅2V。
D✕
3.8V接近VCC/2附近,但本題VCQ=2V偏低,不可能有3.8V的單側擺幅。
本題直流工作點計算步驟
| 步驟 | 公式 | 數值 |
|---|
| 基極電流 | IB(電流源給定) | 40 μA |
| 集極電流 | ICQ = β × IB | 75 × 40μ = 3 mA |
| 集極電壓 | VCQ = VCC − ICQ × RC | 8 − 3m × 2k = 2 V |
| 向下擺幅(飽和限制) | VCQ − VCE(sat) ≈ VCQ − 0 | ≈ 2 V |
| 向上擺幅(截止限制) | VCC − VCQ | 8 − 2 = 6 V |
| 最大不失真振幅 | min(向下, 向上) | min(2, 6) = 2 V |
本題陷阱在於VCQ=2V偏向飽和側,向下擺幅只有2V,向上有6V。若誤以為取「兩側平均」或直接用VCC/2計算,會得到錯誤答案(C)2.8V或(D)3.8V。正確做法是取兩個方向擺幅的最小值,以確保正負半週均不失真。