電子工程 112 年電子學考古題

有一個雙載子接面電晶體（BJT）差動放大器電路如圖一所示，假設電路 在作直流分析時，所有電晶體的基極電流等於0(IB = 0)，且所有的 VBE = 0.7 V。電晶體Q1 與Q2 完全匹配，電晶體Q3 的射極-基極接面 （E-B junction）面積是電晶體Q4 的2 倍。電路中：熱電壓VT = 25 mV、 VCC = VEE = 5 V。（每小題10 分，共20 分） ㈠當v1 = v2 = 0，如果Q1 與Q2 的直流偏壓電流IC1 = IC2 = 0.15 mA 且 VC1 = VC2 = 2 V，此時R1、R2 與Rb 的值分別為何？ ㈡當v1 = vid/2、v2 = vid/2，若VA = ，根據㈠所計算出的R1 與R2 與直 流偏壓，請計算出差動小信號電壓增益vod /vid = (vc2 vc1)/(v1 v2)。如 果1 = 2 = 3 = 4 = 120，請計算出差動放大器Q1 - Q2 的輸入阻抗。 -VEE Q4 Q3 Q1 Q2 - vod + VCC Rb v1 v2 R1 R2 圖一

圖二為一個使用2 個運算放大器（operational amplifier, op amp）的權重 加法器（weighted summer）電路。在此電路中，R1 = 100 kΩ、R2 = 100 kΩ、 Ra = 400 kΩ、Rb = 150 kΩ、Rc = 300 kΩ。（每小題10 分，共20 分） ㈠如果這2 個運算放大器均為理想放大器，請計算vo。 ㈡如果這2 個運算放大器的增益A 均為500，且輸入阻抗均為無限大， 請計算vo。 - + v1 v2 Rc R1 vo - + Ra A Rb R2 A V2’ 圖二

有一個邏輯真值表如圖三所示，A、B、C 為輸入變數，X 與Y 為輸出函 數，請將之化簡。（每小題10 分，共20 分） ㈠X 邏輯函數為何？請繪出此邏輯函數的static CMOS 電路圖。 ㈡Y 邏輯函數為何？請繪出此邏輯函數的pseudo NMOS 電路圖。 A B C X Y 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 圖三

有一個共源極（common-source）的MOSFET 放大器如圖四所示，已知 此MOSFET 的gm = 5 mA/V、ro = 80 k、Cgs = 5 pF、Cgd = 0.4 pF、輸出 端總電容CL = 20 pF。電路中的元件：Rsig = 100 k、RG1 = 3 M、 RG2 = 1 M、RD = 20 k、RS = 5 k、RL = 80 k、CC1 = 0.1 F、CC2=1 F、 CS = 5 F。（每小題10 分，共20 分） ㈠請使用短路時間常數法（short-circuit time constant），計算出低3 db 頻 率（lower-3db frequency）fL。 ㈡請使用開路時間常數法（open-circuit time constant），計算出上3 db 頻 率（upper 3db frequency）fH。 Vsig Rsig CC1 Rin RG1 RG2 M1 RD RS RL CC2 CS Vo VDD 圖四

有一個串並（series-shunt）回授放大器如圖五所示，在此我們使用一個 差動放大器，此差動放大器的增益= 103，輸入電阻Rid = 200 k，輸出 電阻ro = 2 k。在此電路中，RS = 20 k、RL = 2 k。 ㈠請說明為何此電路為一個負回授電路？（6 分） ㈡假設理想的回授放大器增益Af = Vo/Vs = 20 V/V，其所需的回授因數 （feedback factor）為何？如果R1 = 2 k，R2 應該為何？（6 分） ㈢請畫出完整的A 電路，其中R1 與R2 為㈡中所計算出之結果帶入，使 用此電路計算A、Ri 與Ro，並計算出此回授放大器之實際Af、Rin 與 Rout。（8 分） + - RS R2 R1 RL Rout Rin VS VO μ 圖五