初考-電子工程電子學大意104 年第 18 題單選題
如圖所示之電路,若 BJT 電晶體操作在順向主動區,忽略爾利效應(Early Effect )與所有其他電容,假使此電路之功率消耗為 2 mW 且 −3 dB 頻寬為 1 GHz,熱電壓(Thermal Voltage)Vt=26 mV,求其最大電壓增益約為何?
A正確答案
共射極放大器,由功率求集極電流得跨導,由頻寬與電容求集極電阻,電壓增益等於跨導乘集極電阻約為2.45。
為什麼答案是 A
正確。Ic = 2mW/2.5V = 0.8mA,gm = 0.8/26 約 0.03077S。R1 = 1/(2*pi*10^9*2*10^-12) 約 79.58歐姆。|Av| = gm*R1 約 2.448,最接近2.45。
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完整詳解
Pro · 無限重點 共射極放大器,由功率求集極電流得跨導,由頻寬與電容求集極電阻,電壓增益等於跨導乘集極電阻約為2.45。
Ic = P/Vcc = 0.8mA,gm = Ic/Vt,R1 = 1/(2*pi*f*CL),|Av| = gm*R1 直接代入計算。
逐選項分析
A✓ 正確
正確。Ic = 2mW/2.5V = 0.8mA,gm = 0.8/26 約 0.03077S。R1 = 1/(2*pi*10^9*2*10^-12) 約 79.58歐姆。|Av| = gm*R1 約 2.448,最接近2.45。
B✕
錯誤。數值不符,可能是計算 gm 時 Vt 代入錯誤,或計算 R1 時漏掉 2*pi 導致頻寬對應的電阻算錯。
C✕
錯誤。數值不符,若誤將功率當作 Ic^2*R1 或其他錯誤公式計算,可能會得到此干擾選項。
D✕
錯誤。數值不符,可能是將 Vt 誤用為 25mV 且計算過程有其他誤差,或完全誤解電路增益公式。
共射極放大器核心參數
| 參數 | 公式 | 本題數值 | 單位 |
|---|
| 集極電流 Ic | P / Vcc | 0.8 | mA |
| 跨導 gm | Ic / Vt | 0.0308 | S |
| 集極電阻 R1 | 1 / (2*pi*f*CL) | 79.6 | 歐姆 |
| 電壓增益 |Av| | gm * R1 | 2.45 | 倍 |
考生可能忘記功率消耗 P = Vcc * Ic 而誤用其他公式求電流,或在計算 R1 時漏掉 2*pi,導致算出錯誤的增益值。需熟記基本公式。