國安五等考試-電子組電子學大意104 年第 13 題單選題
如圖所示之電路,二極體為理想。va=100sinωt V,vb=100sin(ωt−180°) V,求其平均輸出電壓Vo 爲何?
A22.51 V
B47.74 V
C63.66 V正確答案
D367.46 V
C正確答案
兩個理想二極體OR電路接電流源負載,取va與vb中較大者輸出,等效於全波整流,平均值為100×2/π ≈ 63.66V
為什麼答案是 C
正確答案。圖中Va與Vb兩路各接一個理想二極體後共接到電流源Io上方節點(OR型電路),輸出Vo取兩者中較大值。vb=100sin(ωt-180°)=-100sinωt,當va為正半週時Da導通輸出va;當vb為正半週(即va負半週)時Db導通輸出vb正值,整體波形等同對100V峰值全波整流,平均值=2Vm/π=200/π≈63.66V。
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完整詳解
Pro · 無限重點 兩個理想二極體OR電路接電流源負載,取va與vb中較大者輸出,等效於全波整流,平均值為100×2/π ≈ 63.66V
兩路二極體取最大值電路:va與vb相差180°,合併效果等同對100V峰值做全波整流,Vavg = 2Vm/π = 200/π ≈ 63.66V
逐選項分析
A✕ 陷阱
22.51V約為Vm×(1-1/√2)或某種半波計算錯誤結果,忽略了vb補足另半週的貢獻,計算時只考慮單一二極體半波整流平均值(Vm/2π≈15.9V附近)的錯誤變形。
B✕ 陷阱
47.74V ≈ Vm/π × 1.5或兩路半波平均值相加但方法有誤,常見於將兩個獨立半波平均值Vm/π各計一次後相加再除以某係數的錯誤做法。
C✓ 正確
正確答案。圖中Va與Vb兩路各接一個理想二極體後共接到電流源Io上方節點(OR型電路),輸出Vo取兩者中較大值。vb=100sin(ωt-180°)=-100sinωt,當va為正半週時Da導通輸出va;當vb為正半週(即va負半週)時Db導通輸出vb正值,整體波形等同對100V峰值全波整流,平均值=2Vm/π=200/π≈63.66V。
D✕
367.46V遠超過峰值100V,物理上不可能從峰值100V的電源得到367V平均輸出,屬明顯錯誤選項,可直接排除。
整流電路平均輸出電壓比較(理想二極體,峰值Vm)
| 電路類型 | 輸出波形 | 平均值公式 | Vm=100V時 |
|---|
| 半波整流 | 僅正半週 | Vm/π | ≈31.83V |
| 全波整流(含本題) | 正負半週均取正 | 2Vm/π | ≈63.66V |
| 峰值(參考) | 直流 | Vm | 100V |
考生容易誤以為兩路訊號互為反相會互相抵消,或只算其中一路的半波平均值31.83V。實際上vb=-100sinωt,當va為負時vb恰好為正,兩管輪流補足對方空缺,合效與全波整流完全相同,平均值加倍為63.66V,不可當成兩個獨立半波相加或相減處理。