電子工程 108 年電子學考古題

如圖一，假設所有二極 和1 mA 以上的二極體 特性圖）。（20 分）

如圖1 所示之電路，若 路的輸入電壓vI 與輸出

下圖為一儀表放大器電路，圖中均為理想的運算放大器。 假設 ， ， ，請以差模電壓vd、共 模電壓vcm及電阻R1～R4來表示端點電壓vO1、vO2及vO為多少？（10 分） d cm I v v v 5.0 1 − = d cm I v v v 5.0

一個半波整流器有1 k 市電經由10 比1 降壓 以用0.7 V 壓降模擬（ 整流器輸出的峰值電 每一週期有多少比例 跨過負載的平均電壓 負載的平均電流為多

圖一(a)電容C 之電壓 vC(t)，已知vC(0) = 0，τ = RC，二極體D 具有理 想特性，導通電壓為 0 V，vS(t) 為從 t = 0 開始，週期 T 之方波如圖 一(b)，e –Τ/2τ = 0.9，–3 V 直流電池之內阻RS << R，且τS = RSC << T。在 0 < t < 2T 區間，推導並畫出vL(t)之波形。（20 分）

如圖二，R1=R4=1 kΩ，R C1=∞，C2=∞，在直流偏 （5 分）總增益（over fH=？（5 分） VI Vs - + 種考試地方政府公務人員考試 工程 座 試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題 理公式外，應使用本國文字作答。 極體在0.5 V 時開始導通，同時其 體壓降固定在0.7 V，請畫出Vo 圖一 R2=60 kΩ，R3=2 kΩ，β=200，Cµ=0 偏壓之工作點VBE=0.7 V，求gm rall gain at midband）Gv=Vo/Vs= 圖二 R Vo D1 D3 D2 D4 C1 C2 R1 R2 R3 R Rin +1.5V - + 考試試題 座號： 題上作答者，不予計分。 其導通電流在1 mA o-VI 圖（輸出-輸入 0.8 PF，fT=600 MHz， m=？（5 分）rπ=？ =？（5 分）3dB 點 R4 Vo

請將圖2 所示之邏輯電 何？並將最終輸出X 的

+ = 4 4 R R = ′ 假設圖中電阻值大小為 ， ， ， ，但 。請計算在輸出端vO 之共模拒斥比為多少？ （10 分） Ω = k 10 1 R Ω = k 50 2 R Ω = k 30

圖二中有兩個相同的共 輸入電阻Rin2，構成第一 RE = 3.9 kΩ、RC = 6.8 求每個電晶體的直流 忽略ro1 和ro2，畫出 件值。（4 分） 求Rin1 和νb1/νsig。（3 求Rin2 和νb2/νb1。（4 求νo/νb2。（3 分） 求整體的電壓增益ν 門職業及技術人員高等考試建築 技師（含第二次食品技師）考 試不動產經紀人、記帳士考試 座 試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題 理公式外，應使用本國文字作答。 kΩ 的負載（如圖一所示），以1 壓變壓器作為輸入。它使用的矽 （在任何電流情況下）。（每小題 電壓為何？ 例的時間二極體會導通？ 壓為多少？ 多少？ 圖一 共射極放大器串連在一起。可以觀 一級的負載電阻。VCC = 15 V、R1 = kΩ、Rsig = 5 kΩ、RL= 2 kΩ 且β 流集極電流和集極電壓。（3 分） 出整個放大器的小信號等效電路 3 分） 4 分） νo/νsig。（3 分） 築師、 考試暨 試試題 座號： 題上作答者，不予計分。 120 V(rms)、60 Hz 矽二極體導通時，可 5 分，共20 分） 以觀察到，第二級的 100 kΩ、R2 = 47 kΩ、 β = 100。 路，並給定所有的元

圖二放大器中，Q1 與Q2 製程參數為kn’ = 2kp’ = 2 mA/V，(W/L)p = 18×(W/L)n = 360，|Vtn| = 1.2 V，|Vtp| = 0.8 V，不考慮Early effect。使Q2 具放大器功能時，推導並畫出vI - vO 轉換曲線，須註明範圍以及線段之 斜率。（20 分）

如圖三，Q1、Q2之β=15 Vo Vs = ？（10 分）

如圖3 所示之電路，若 （每小題10 分，共20 直流電流ID =？ 直流電壓VSD =？ A B 務、關務人員升官等考試、 政、公路、港務人員升資考 工程、電信工程 座 試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題 理公式外，應使用本國文字作答。 若二極體在順偏時其順向電壓為 出電壓vo 的關係圖。（10 分） 圖1 輯電路畫在試卷上，並註明每一個 的結果簡化至最簡。（20 分） 圖2 若VTP = -0.8 V and Kp = 0.2 mA/V 0 分） 圖3 R + + － － vo vI A X B + － R1＝50 kΩ R2＝50 kΩ RD＝ 7.5 kΩ ID VSD VDD＝5 V 108年交通 考試試題 座號： 題上作答者，不予計分。 0.7 V，請畫出此電 個邏輯閘的輸出為 V2，請求出：

R Ω = k 90

圖三電路中的運算放大 畫出迴路增益的波德 求|Aβ| = 1 時的頻率 求閉迴路轉換增益函 在複數平面畫出極點 圖二 大器開迴路增益105，單極點ω3 德圖。（4 分） 率，以及相對應的相位安全邊限 函數，包括其零點與極點。（6 分 點、零點圖。（4 分） 圖三 − + 3db = 10 rad/s。 。（6 分） 分）

圖三放大器僅顯示交流分析所需要的元件，電晶體參數gm = 30 mA/V， rπ = 2 kΩ，ro = 36 kΩ。RS = 12.6 kΩ，RB1 = RB2 = 36 kΩ，RC1 = RC2 = 4 kΩ， RE1 = RE2 = 1 kΩ，RL = 0.9 kΩ，CE → ∞。CC1, CC2, CC3 之容值均→ ∞， 求算電壓增益Av = vo/vs。（10 分）CC1 = 25/18 μF，CC2 = 25/27 μF, CC3 = 20/23 μF，估算增益頻率響應之低頻3-dB 點，可利用10/π ≈ 3.18 計算 近似結果。（10 分）

圖四為通用缺口式濾波 波器（Low Pass Notch

如圖4 所示之電路，假 壓增益的大小以及相位 C2 = 159 nF，則其直流

R Ω = ′ k 93 4 R vI1 vI1 A1 vO1 R4 R3 R2 R2 R1 A3 vO R3 4 R′ A2 vO2 vI2 70420 Ω = k 5.0 R ∞ = = C = 二、圖中二極體以分段線性模型分析，假設二極體導通時導通電壓Vγ = 0.6 V， 內阻為0 Ω，截止時電流為0 A。 當輸入電壓VI 為2 V，輸出電壓VO 值為多少？（5 分） 當輸入電壓VI 為5 V，輸出電壓VO 值為多少？（5 分） 假設輸入電壓VI在0 V 至10 V 間，請畫出輸出電壓VO與輸入電壓VI之 關係圖，並註明二極體D1、D2之工作狀態為導通或截止？（10 分） 三、下圖MOSFET 放大器電路中，假設電路參數為 ， ， ，C ；電晶體參數為V ，K ， λ= 0。 V 12 = DD V V 2 = n Ω = k 10 L R 2 V / mA 5.0 S 2 1 C C TN 令放大器之輸入阻抗為 ，電晶體直流電流大小為 且電晶體直流電壓值大小為V ，請設計電阻R1、 R2 與RD 值分別為多少？（10 分） Ω = k 200 in R mA 2 = DQ I V

設計一個B 類輸出級 負載，電源供應器選擇 求所需的供應電壓及 求總供應功率及功率 決定每個電晶體必須 （如圖四所示）將20 W 的平均功 擇使 CC V 約比輸出電壓峰值高5 V 及由各個電源 CC V ± 所抽取的峰值 率轉換效率。（6 分） 須能安全散逸的最大功率。（6 分 圖四 功率傳遞給RL = 8 Ω V。 值電流。（8 分） 分）

圖四放大器R1 = R3 = Ro2 = 1 kΩ，Ri1 = R2 = 2 kΩ，Ri2 = 8 kΩ，Ro1 = 7 kΩ， A1 = 10 V/V，A2 = 5 V/V。求算放大器之輸入電阻Rif、輸出電阻Rof、以 及電壓增益Av = vo/vs。（20 分）

圖五為單一電晶體DR 此單元在讀取0、1 資 （20 分） Vs NM V 50，其中R1=R2=200 Ω，R3=15 kΩ 圖三 波器之電路圖，此電路若要調整 h，LPN），其L、C 元件之關係為 圖四 RAM（one-transistor DRAM）單 料的工作原理（假設Bit line cap 圖五 V L1 L2 C1 C2 R Word line MOS Bit line Q Cs Rin R1 R2 R3 Q1 Q2 Vo Vs +5V +5V 0.4mA 34160 Ω，求Rin=？（10 分） 整組成低通缺口式濾 為何？（20 分） 單元（cell），請說明 pactiance 為CB）？ Vo + -

如圖5 所示之共射極放 DC 分析得知IB = 0.94 Rin，Rout， s v A v vo = ？ vs RS＝ + 假設此運算放大器是理想的運算 位差對頻率的關係圖，若R1 = 1 流電壓增益為何？轉折的頻率點為 圖4 放大電路，已知電晶體的β = 10 49 μA，請進行其AC 分析，畫出 （25 分） 圖5 C2 R2 R1 Vi + － － + RC＝ R1 ＝93.7 kΩ R2 ＝6.3 kΩ VCC＝12 V CC ＝0.5 kΩ Rin Vo + － 算放大器，請畫出電 kΩ，R2 = 100 kΩ， 為何？（25 分） 00，VA=100 V，經 其等效電路並求出 6 kΩ vo Rout

= DSQ 計算此放大器電路之小訊號電壓增益 為多少？（10 分） i o v v v A / = VDD Rin vi vo RS CC1 RD R1 CC2 RL R2 70420 R Ω = k 10 Ω = k 1 R I mV 26 = 四、下圖為一BJT 放大器電路，假設電路參數為 ， ， ∥R ， ；電晶體參數為 ，β＝100，導通 電壓V ，熱電壓V 。 V 12 = CC V mA 1 = Ω = k 5 C R 1 2 V 7.0 = BE C S T μF 1 CQ 假設電容C ，請問與C = 有關的轉折點頻率為多少？（10 分） C 假設電晶體內部電容C 、C ，請問高頻的轉折點頻率 為多少？（10 分） pF 10 = π pF 1 = μ Vcc RC vO 五、下圖為CMOS 邏輯閘電路，請回答下列問題： 請以邏輯輸入A、B、C、D、E 表示邏輯輸出Y。（10 分） 承上，請畫出對應的PMOS 邏輯電路。（10 分） CC VDD=3.3 V R2 R1 RS vs

一個CMOS 反相器（如 Vtn = -Vtp = 0.4 V、μn L = 0.13 μm 而(W/L)n = 求使VM = 0.6 V 的 在中電晶體是匹配 NML。（6 分） 如中的反相器，求 若反相器的尺寸為最 如圖五所示），以0.13μm 製程製造 n/μp = 4、μnCox = 430 μA/V2。 = 1.0。 Wp。（4 分） 配的情況下，試求VOH、VOL、 求在輸出為高態與低態時的輸出電 最小，(W/L)p =(W/L)n = 1.0，試 圖五 造，其VDD = 1.2 V、 此外，QN 與QP 的 VIH、VIL、NMH 與 出電阻。（6 分） 求VM。（4 分）

圖五邏輯閘電路輸入訊號vI 之高、低電位分別為+5V、0V，CL 為負載電 容，電晶體之|VA| → ∞，不考慮body effect，其中Q1 與Q2 之β = 50，且 導通時|VBE| = 0.7V；QP 與 QN 之臨界電壓|Vtp| = |Vtn| = 0.8 V，kn = 2.5kp = 0.2 mA/V2，(W/L)n = 1。在 vI = +5 V 與0 V 的穩態時，vO 之電位、 QP 與QN 之工作區各為何？（10 分）vI = +2.5V 為此邏輯閘的臨界 電壓，此時所有晶體導通，QP 與QN 電流相同，Q1 與Q2 集極電流亦相 同，求算(W/L)p 之值與Q1 集極電流。（10 分）