電子工程 104 年電子學考古題

二極體為理想二極體：（每小題10 分，共20 分） 如圖一所示，請說明此電路之動作並繪出vO。 如圖二所示，請說明此電路功能及如何獲得此功能。

如圖所示電路與輸入波形，其中 Ω = = = k 1 3

對於n 通道增強型MOSFET 元件符號如圖一所示，其基底（substrate）相對源極常 加上某偏壓VBS，已知VBS = 0 V 時，電晶體之Vto = 1 V；當加上VBS = 2.25 V 時， Vt 變為1.75 V。試問：  VBS 之正負號應為何？（4 分）  加上VBS 會引起何種效應？（6 分）  當加上VBS = 1.44 V 時，Vt =？（10 分） 圖一

如圖一所示的二極體電路，設各二極體的切入電壓Vγ=0.7V，其餘特性均為理想，求： 當 V 3 − = iv 時，ov 之值為何？（4 分） 當 V

齊納二極體（Zener diode）之特性如圖一(a)。（每小題10 分，共20 分） 使用理想二極體，畫出此齊納二極體之等效電路。 畫出圖一(b)電路vo 與vs 之轉換特性曲線（transfer characteristic）。標示所有轉折 點與線段斜率。

如圖三所示，VBE(on)= VEB(on)=0.7 V，β =100：（每小題10 分，共20 分） 將電晶體Q1 左端之R1、R2 與電源轉成戴維寧等效電路。 利用之結果算出電晶體之IB1、IC1、IE1、IB2、IC2、IE2。 圖三 104年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號： 34060 | 34260 全一張 （背面） 等 別： 三等考試 類 科： 電力工程、電子工程、電信工程 科 目： 電子學

1 R R R ；已知齊納二極體（Zener diode） 的崩潰電壓 V 6 = Z V 以及導通電壓為 V 7.0 ，請畫出其輸出波形ov 。（按：請清楚作圖 並標示轉折處位置數值。）（20 分） 二、如圖所示的電路，其中所有電晶體 50 = β 和 V 7.0 ) ON ( = BE V ，以及 V 5 = EE V 、 Ω = k 102 B R 、 Ω = k 3.2 1 E R 、 Ω = k 04 .2 1 C R 、 Ω = k 275 .1 2 C R 和 Ω = k 61 .0 2 E R ，試求1 V 、 2 V 、3 V 、4 V 及5 V 。（20 分）

圖二為理想OP 放大器電路，請求出：  流入Y 處之電流信號大小相對輸入信號電壓比值iY/vI =？（10 分）  Av = vO/vI =？（10 分） 圖二 D G B S iY Y 10 kΩ 15 kΩ 5 kΩ 2 kΩ vI vO + － 104年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及104年 特種考試交通事業鐵路人員、退除役軍人轉任公務人員考試試題 代號： 全一張 （背面） 類 科 別： 電力工程、電子工程 70850 70950

= iv 時，ov 之值為何？（4 分） 繪ov 對 iv 的轉換特性（transfer characteristics），並標示各斷點（break point）的 座標iv 、ov 之值。（7 分） 圖一 二、如圖二所示的電晶體電路，電晶體參數為 V 8.0 − = TP V ， 2 / mA 1 V KP = ， 0 = λ 。求： 電壓增益 i o v v / 為多少？（10 分） 輸入電阻 iR 為多少？（5 分） 圖二 （請接第二頁） R1=10kΩ V2=1.3V _ + V1=2.3V + _ vi + _ + _ vo R2=10kΩ D1 D2 R3=5kΩ VSS=5V RS 4kΩ ∞ ∞ RD 2kΩ RL 4kΩ RG 50kΩ VDD=-5V ∞ +_ vi vo Ri 104年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全三頁 第二頁

圖二電路中電晶體臨界電壓（threshold voltage）Vtn (NMOS) = |Vtp| (PMOS) = 1 V， 製程參數kn’(W/L) = 2kp’ (W/L) = 1 mA/V2，IQ = 2 mA，VG1 = 5 V，VDD、VG2 為適當 之直流電壓，爾立電壓（Early voltage）均為9 V，忽略基體效應（body effect）。 求算輸入電阻Rin（不含RS）與增益Av = vo/vs。（20 分）

如圖四所示：（每小題10 分，共20 分） 請說明此電路之功能並計算出此電路之AV 為何？ R1=1.2 kΩ，C1=0.02 μF，請求出截止頻率並簡單畫出VO/VI 對頻率之關係圖。 圖四

依據下圖之真值表（Truth table），請求其輸出 ) , , ( C B A f 的布林函數（Boolean function） 表示式。在CMOS 半導體製程中，請用電晶體PMOS 和NMOS 來設計此電路。（20 分） 輸入 輸出 A B C f 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 +VEE -VEE V1 V4 V5 V3 RE1 RC2 V2 RC1 RE2 RB t (sec) vI R1 R2 R3 ZD vO vI -12 V 12 V 1 2 3

圖三電流鏡電路中所有電晶體特性均相同，均具有 = 80，忽略電晶體之輸出電阻， 已知IREF = 10 mA，請求出：  Ix =？（10 分）  Io =？（10 分） 圖三

如圖三所示的電晶體疊接電路，兩個電晶體的參數為β =120、VA =∞、VBE（on）=0.7、 Cπ =12pF、Cμ =2pF，熱電壓（thermal voltage）VT =0.026 V，未列出的參數之特 性假設理想。假設兩個電晶體皆已工作於順向主動區，且其靜態工作點集級電流 ICQ1 =ICQ2 =1.02 mA。 就頻率響應而言，放大器疊接的目的為何？（3 分） 若電路中的CL 為開路，試求此一電路的輸入位置的上3dB 頻率fHπ 及輸出位置的 上3dB 頻率fHμ。（10 分） 求中頻帶電壓增益Av。（4 分） 若負載電容CL =15pF 被連接到輸出端，則上3dB 頻率是被負載電容或電晶體特 性電容所主宰。（3 分） 圖三

圖三電路之放大器的開路電壓增益為A = 54 V/V，輸入阻抗Rin = ∞，輸出阻抗 Ro = 2 kΩ，求算電路電壓增益Av = vo/vs。（20 分） iD iD vD + - +1 V - 5 V rD = 0.5 Ω rD = 0.1 Ω R = 1 kΩ R = 1 kΩ - + 3 V vs vo VDD VG2 VG1 vo vs M1 M2 Rin RS IQ = 2 mA = 0.45 kΩ ∞ ∞ R2 = 4 kΩ R1 = 2 kΩ RL = 3 kΩ vo(t) vs(t) + - 圖一(a) 圖二 圖三 圖一(b) vD 104年公務人員高等考試三級考試試題 代號： 全一張 （背面） 26660 26760

如圖五所示，此電路之功能為Noninverting Schmitt trigger，二極體導通電壓為Vγ： （每小題10 分，共20 分） 請利用電路上符號算出VTH 及VTL。 畫出VO/VI 之關係圖。 圖五

圖四中NMOS 電晶體之Vt = 1 V，μnCox = 15 μA/V2，W = 50 μm，L = 5 μm，忽略通 道調變效應（λ= 0），已知電路中ID = 0.3 mA，試問：  電晶體操作於何種工作區？（10 分）  R =？（10 分） 圖四

如圖四所示的運算放大器（operational amplifier）電路，假設所有的運算放大器皆為 理想元件，試求該電路轉導增益（transconductance gain）io/vi 之表示式。（20 分） 圖四 （請接第三頁） V－=-10V ∞ RC 5kΩ V+=10V ∞ vo +_ vi ∞ R1 42.5kΩ R2 20.5kΩ R3 28.3kΩ RE 5.4kΩ ∞ Rs 0.1kΩ RL 10kΩ CL Q1 Q2 + _ + _ +_ vi R1 R1 R2 R2 R3 _ + ZL io OPA1 OPA2 104年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全三頁 第三頁

圖四中兩電晶體完全匹配，其小信號參數為ro = 10 kΩ以及gm = 4 mA/V， RL = RD = 10 kΩ，C = 100 pF，不計寄生雜散電容與基體效應（body effect）。 （每小題10 分，共20 分） 以對稱半電路分析，求算低頻之小信號增益Av = vod/vid。 增益頻率函數中之極點與零點所對應的時間常數為何？

如下表，請算出w、x、y、z 之值，並且繪出logic diagram。（20 分） Input BCD Output excess-3 code A B C D w x y z 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0

+ + - - t(sec)

圖五電路輸出vO為週期性振盪之方波，OP 為理想運算放大器，其最大飽和電壓為 ± 15 V。  請繪出 vX(t)波形圖？（10 分）  請求出輸出vO(t)之振盪頻率為多少Hz？（10 分） 圖五 IO IO IO VCC IREF IX -VEE ID 8 kΩ R 15 V 10 kΩ + － + － 10 kΩ X vx(t) 100 kΩ vo(t) 0.02 μF

如圖五所示的NMOS 電路，所有增強型（enhancement-mode）MOSFET 元件的 VTN =0.8V，݇௡ᇱ= 60ߤܣ/ܸଶ。所有空乏型（depletion-mode）MOSFET 元件的VTN =-2V， ݇௡ᇱ= 60ߤܣ/ܸଶ。且ML2、ML3 的寬長比 1 L / W L / W 3 L 2 L M M = = ) ( ) ( ，MD2、MD3、MD4 的寬長比 8 L / W L / W L / W 4 D 3 D 2 D M M M = = = ) ( ) ( ) ( 。 當vX =5V，vo1=0.15V 及MD1 與ML1 所構成的反向器（inverter）之功率消耗不超 過250μW。試計算ML1、MD1 的寬長比 1 L M L / W ) ( 及 1 D M L / W ) ( 。（13 分） 當vX =vY =0 時，試計算vo2。（7 分） 圖五

圖五CMOS 數位電路中，C 為時脈（clock），輸入信號A 與B，輸出信號X 與Y。 依C = 0 與1 情況，分析此電路並建立X、Y 與A、B 關係之真值表。（20 分） +VDD -VSS -vid/2 +vid/2 RD RD RL Q1 Q2 C vod - + I 圖四 圖五 Q1 Q5 Q2 Q6 Q4 Q8 Q7 Q3 C A X Y C B VDD

104年公務人員升官等考試、104年關務人員升官等考試 104年交通事業公路、港務人員升資考試試題 代號： 全一張 （背面） 等 級： 薦任 類科（別）： 電力工程、電子工程、電信工程 科 目： 電子學 25950 | 26150 四、我們可以將負回授電路的電路模型以如圖(a)電路所示，請求出電路相關參數（以 m G 、 s R 、 iR 、 L R 、 o R 和 F R 表示）。 此回授電路之等效電路可以用圖(b)電路模型表示，求出電路參數： mf G 、 if R 和 of R 。（12 分） 求出此電路的輸入電阻 in R 和輸出電阻 out R 。（4 分） 當 m G 很大時（ ∞ ≈ m G ）， mf G 為何？（4 分） 五、假設運算放大器（Operational amplifier）為理想電路，請求出轉換函式 i o v v s H / ) ( = （以R和C 表示）。（14 分）從轉換函式的特性，請說明此電路為何種性質的濾波器。 （6 分） R R R C R R C R R vo vi Rs Ro Ri vi RF Rin Rout RL vo vs Rif Rof vo vs 圖(a) 圖(b) 閉迴路之等效電路： Gmvi + - - + + - Gmfvs

如圖六所示的CMOS 電路，A、B、C 為邏輯輸入，試求出邏輯輸出Y =？（10 分） 圖六 VDD=5V vX vY vo1 vo2 vo3 ML1 ML2 ML3 MD1 MD2 MD3 MD4 VDD Y PC A B C A B C PA PB NC NA NB