電子工程 103 年電子學概要考古題

如圖(一)所示之電路，若已知Vt= 1 V 及kn’(W/L) = 1mA/V2，試求： 直流電壓VG。（5 分） 直流電流ID。（5 分） 直流電壓VD。（5 分） 圖(一)

試畫出一互補式金氧半場效電晶體（CMOS）之剖面圖（cross-section），請清楚標 示所使用之各項半導體物質與節點名稱，並解釋源極（Source）與汲極（Drain）之 間通道長度調變效應發生之原因。（20 分）

如圖一的電路，其中電晶體之β=100，導通時之VBE(on) = 0.7 V，飽和之VCE(sat) = 0.3 V。 VCC = 10 V，RB = 50 kΩ，RC = 1 kΩ：（每小題10 分，共20 分）  求在圖一（a）電路中之VI 值，恰使電晶體工作在主動模式（active-mode）與飽 和模式（saturation-mode）之交界處。  在圖一（b）電路，增加了一個RE = 0.2 kΩ的電阻，重解題 的VI值。 圖一（a） 圖一（b）

如圖(二)所示之電路，若所使用之OP amp均為理想的運算放大器，且R1=R2=R3=R4=1 kΩ， Ra=Rb=Rc=2 kΩ，請推導輸出電壓vo與v1, v2, v3, v4之關係。（15分） 圖(二) RG1＝10 MΩ RG2＝10 MΩ VDD＝+10 V RD＝6 kΩ RS＝6 kΩ Rc Ra R1 v1 Rb R2 vo v2 R3 v3 R4 v4 103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務 人員特種考試身心障礙人員考試及103年國軍 上校以上軍官轉任公務人員考試試題 代號： 考 試 別： 身心障礙人員考試 全一張 （背面） 41340 41440

如圖一所示電路，所有MOSFET 的轉導（transconductance）等於gm，輸出電阻皆 為ro，試推導圖一中之輸出電阻Rout =？（20 分） 圖一

如圖二的差動放大器，各電晶體之特性相同，爾利電壓（Early Voltage） V 20 VA  ， 汲極飽和電流 ) mA ( V 4 I 2 OV D  ，其中 OV V 為過驅電壓（Overdrive Voltage），單位為伏 特。若要此放大器之電壓增益 V V 100 v v id O  ，求：  電晶體Q1、Q2 之過驅電壓 1 OV V 、 2 OV V 之值。（6 分）  等電流源I 之值。（6 分）  各電晶體之輸出電阻ro 之值。（4 分）  電晶體Q1、Q2 之gm 值。（4 分） 圖二 ＋VCC VI RB RE RC ＋VCC RC RB VI （請接第二頁） － ＋ -VSS Q3 VDD I Q4 Q2 Q1 vid VO 1 0 3 年公務人員特種考試警察人員考試 103年公務人員特種考試一般警察人員考試 103年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 代號： 81150 81250 全三頁 第二頁

如圖(三)所示之達靈頓放大電路，若RB=2MΩ，RE=1kΩ，C1=1μF，且β1=β2=100， VBE1=VBE2=0.7V， 試求： 直流電流IE2（5 分） 此電路之輸入阻抗。（10 分） 此電路之電流增益。（5 分） 此電路之電壓增益。（10 分） 圖(三)

圖二所示電路中，BJT 電晶體之共射極順向短路電流增益βF = 150，Ibias = 0.6 mA， VBE約為0.7 V，熱電壓VT為24 mV，耦合電容C 接近無限大。 試計算直流集極電流及集極電壓。（10 分） 畫出此放大器之小訊號等效電路圖。（10 分） 求出放大器電壓增益vo / vi =？（10 分） 圖二 M2 M1 M3 Rout IREF VDD 30 kΩ vo C Ibias vi C 300 kΩ VDD 200 Ω 103年公務人員普通考試試題 代號： 全一張 （背面） 44160 44260 44360

如圖三的共源（CS）放大器，電晶體工作於飽和區，其 V mA

如圖(四)所示之電路，假設此運算放大器並不是理想的運算放大器，若雖然其輸入 電阻無限大，輸出電阻為零，但是其開環路電壓增益（open loop gain）並不是無限 大而是有限值Av=A，則此電路之閉環路電壓增益（close loop gain），G=vO/vI 會是 多少？（20 分） 圖(四)

圖三所示放大器電路中，MOSFET 電晶體製程參數如下：kn’ = μnCox = 800 μA/V2， kp’ = μpCox = 450 μA/V2，輸出電阻ro 為200 kΩ；所有的電晶體尺寸W/L = 10， IREF = 100 μA。假設M1的內部寄生電容Cgs = 20 f F ，Cgd = 5 f F ，負載電容CL = 25 f F 且CL已涵蓋M2所引入之所有寄生電容，Rsig = 10 kΩ。 忽略寄生電容，試求放大器之電壓增益vo / vi =？（10 分） 使用米勒定理，計算此放大器之高頻3 dB 頻率fH。（10 分） 使用開迴路時間常數法，計算此放大器之高頻3 dB 頻率fH。（10 分） 圖三 CL M1 vo M2 VDD M3 IREF vi Rsig

gm  ，   or 。又Rsig = 5 kΩ， R1、R2均極大；RD = 5 kΩ，RL極大（>> RD）；RS = 1 kΩ：（每小題5 分，共20 分）  求此放大器在中頻之電壓增益 sig O M v v   之值。  若要此放大器之低3-dB 頻率ωL = 1000 rad/sec，則CS 至少應多大？  若此電晶體之極間寄生電容Cgs = 1 pF，Cgd = 0.2 pF，則此放大器之高3-dB 頻率ωH 有多大？（提示：可運用米勒定理）  若要提高ωH 值，該Rsig 及RD 值應如何調變（調大或調小）。 圖三 四、如圖四電路中，運算放大器本身的開迴路增益為，輸入電阻為Rid，輸出電阻為or ； 又RS = 10 kΩ，R1 = 1 kΩ，R2 = 1 MΩ，RL = 2 kΩ：（每小題10 分，共20 分）  若為理想的運算放大器，即    ，   id R ， 0 ro  ，求此回授放大器的閉迴 路增益 S O v v 、輸入電阻Rif 及輸出電阻Rof 之值。  若該運算放大器並非理想，其 4 10   ，Rid = 50 kΩ， or = 2 kΩ，重求題之 S O v v 、Rif 及Rof 之值。 圖四 （請接第三頁） － ＋ RS O v Rof RL R2 R1 Rif S v － ＋ 1 R DD V D R O v L R 2 C C S C S R 2 R sig R 1 C C sig v iv 1 0 3 年公務人員特種考試警察人員考試 103年公務人員特種考試一般警察人員考試 103年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 代號： 81150 81250 全三頁 第三頁

如圖(五)所示之PNP 電晶體電路，若是β=30，假設VEB=0.7V，請求出IB，IE， VC，VE。（20 分） 圖(五) R2 vO R1 vI -5V +5V 1 kΩ IE VE VC IB 10 kΩ 10 kΩ Vcc +20V Q2 Q1 2M RB 1μF C1 Vi Vo 1k RE -5V

如圖五的ECL 邏輯閘電路，設各電晶體之β極大，其 0 IB ， V 7.0 V ) on ( BE  。此電 路之各輸入電壓與各輸出電壓間分別具有相同的邏輯0 電位與邏輯1 電位：  求此ECL 電路之邏輯1 電位為多大？（5 分）  若要使此ECL 電路之邏輯0 電位 = －1.40 V，則VR、RC1、RC2之值應分別為多大？ （15 分） 圖五 Q4 QR R3 R4 Q3 RC1 RC2 Q2 Q1   k 18 .1 R E R V V 2.5 V    X v 2 O v 1 O v Y v NOR v OR v