刑事警察人員 102 年電子學考古題

如圖一所示電路為由一CS（共源）放大器串接一CG（共閘）放大器所構成的疊接 （Cascode）放大器，其偏壓電路略去未繪。設各電晶體具相同特性，其gm = 1 mA/V， ro→∞；又Rsig = 10 kΩ，RD= 20 kΩ。 求此放大器之AV1 ≡ v01/vsig，AV2 ≡ vo/v01 及 AV ≡ vo/vsig 之值。（12 分） 若電晶體Q1之極間電容Cgs1 = 20 fF，Cgs2 = 5 fF， 其他之極間電容效應略去不計。試求呈現在輸入 端的輸入電容Cin 有多大？若此Cin 形成此放大器 之主要極點頻率（Dominant pole frequency），試求 此放大器之高3-dB 頻率fH之值。（1 fF = 10-15 F） （8 分）

NMOS 之汲極電流ID 式如下： 三極體區（Triode region）時： ] V )V V )[(V ( k I 2 DS 2 1 DS t GS L W n D − − ′ = 飽和區（Saturation region）時： 2 t GS L W n 2 1 D ) V )(V ( k I − ′ = 如圖二所示為一兩輸入之NMOS NOR 閘，設各電晶體具有相同的 n k′ 值50 μA/V2， 而 4 ) ( ) ( 2 L W 1 L W = = ， V 0.8 V V t2 t1 = = ， V 1 Vt3 − = ， V 5 VDD = 。 當兩輸入A、B 均為5 V 時，若要輸出vo 之值為 0.1 V，求

L W) ( 應多大？此時iD3 有多大？（8 分） 若

) ( 3 L W = ，則當輸入A 為5 V，輸入B 為0 V 時，其輸出vo 之值為多大？iD3 有多大？（8 分） 當兩輸入A、B 均為0 V 時，此時輸出vo 之值為 多大？iD3 有多大？（4 分） ＋ － ＋VDD VG2 Rsig vsig Cin RD vo v01 Q1 Q2 圖一 圖二 Q3 VDD ↓iD3 vo Q1 Q2 A B 102年公務人員特種考試警察人員考試、 102年公務人員特種考試一般警察人員考試及 102年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 類 科： 刑事警察人員電子監察組 全一張 （背面） 三、如圖三所示為一CMOS 共源（CS）放大器，設各電晶體均偏壓於飽和區。電晶體 Q1 之汲極飽和電流可示為 (mA) ) V (V 1 I 2 tn GS1 D − × = ，式中 tn V 為Q1 之臨界電壓，其 值為 V 0.6 Vtn = ；電晶體 Q2 與 Q3 具相同特性，其飽和 D I 式為 A) (μ )| V | (V 400 I 2 tp SG3 D − × = ，其 V 0.6 Vtp − = 為 Q2 、Q3 之臨界電壓。又 μA 100 IREF = ， 求 SG3 V 之值；（4 分） 若各電晶體之厄列電壓（Early voltage） V 20 V V AP An = = ，求此CS 放大器之輸入電 阻Rin 及輸出電阻Rout 之值；（8 分） 求此CS 放大器之電壓增益AV = vo/vi 之值。 （8 分） 四、如圖四所示電路，電晶體Q1、Q2 具相同特性，其gm1 = 4 mA/V，gm2 = 8 mA/V， r01→∞，r02→∞；RD1 = RD2 = 10 kΩ，R1 = 1 kΩ，R2 = 9 kΩ。求此放大器電路的： 輸入電阻Rif =？（4 分） 輸出電阻Rof =？（8 分） 電壓增益vo/vi =？（8 分） （提示：此電路為一串-並之負回授放大器）

如圖五所示的差動放大器，電晶體Q1、Q2 具相同特性，其β = 100，ro→∞； RC = 10 kΩ，RL = 20 kΩ，RE = 200 Ω，I = 1 mA；熱電壓VT = 25 mV。 求差動增益Ad = vod/vid 及差動輸入電阻 Rid 之值。（10 分） 若電流源I 之輸出電阻為250 kΩ，試繪此 差動放大器的共模半電路，並求此共模半 電路的共模增益。（10 分） 圖三 Rin IREF Q3 Q2 ＋VDD vi Rout Q1 ＋VSG3 － vo 圖四 ＋VDD vi vo Q1 Rif Rof Q2 RD1 RD2 R2 R1 圖五 VCC RC RE RC －VEE RL Q1 Q2 － ＋ vod VCM－-- vid 2 VCM＋--- vid 2 I I