電子工程 92 年電子學考古題

解釋下列專有名詞（30 分） Darlington compound transistor EPROM Schottky barrier diode Transfer function Voltage comparator Diffusion current

考慮一個NMOS 共源級（common source）放大器，使用PMOS 電晶體用二極體方 式連接作負載的電路。 請畫出其輸入輸出轉換特性曲線(transfer characteristic curve)。（10 分） 證明其電壓增益可用下列方程式表示：（10 分）

如下圖，A 為一理想之運算放大器： 試求流經RL之電流IL，以Ii，R1，R2 表示之。（10 分） 試求電流源Ii 所“看＂到的輸入電阻。（5 分） 試求RL所“看＂到的輸出電阻。（5 分）

簡答題：（20 分） 若元件面積相同，則雙載子電晶體（bipolar transistor）與金氧半電晶體（MOS transistor）相較，何者可提供較大的驅動電流？為什麼？ 試說明“Miller effect＂如何影響高電壓增益放大器（high voltage gain amplifier）之 頻率響應？

描述Op-Amp 的三大基本特性，並舉例說明為何Op-Amp 可作為加法器。（15 分）

此圖為CMOS 共閘級(common gate)放大器及其小訊號等效電路，請求此電路的 電壓增益(Vo/Vi) （10 分） 輸入阻抗(Ri) （10 分）

如下圖，D1、D2、D3、D4 之正向導通電壓為0.7 V，導通電阻為0Ω，反向導通電 阻為無限大。 若欲使vo = vi，試求vi 之容許範圍。（10 分） 若vi 之值超過 所求之範圍，則vo 將為何？（10 分）

下圖為一pnp CE 放大器，若β0 = 50，IS = 10-17A，且VA 為無限大，試問：（20 分） 若Vout = 2.5V，則VBIAS 應為多少？（IB 和RS 可忽略） 若RL 為無限大，試計算Rout 和電壓增益。 若欲使增益減半，試計算RL應為何？ 假設β0 為可調，若欲將增益增加10%，則β0 應增加為多少？

說明Avalanche breakdown 與Zener breakdown 的區別。（10 分）

計算出下列串疊式BiCMOS 電路的輸出阻抗。(MOS 電晶體參數為gm，ro 雙載子電 晶體參數為β，ro) （10 分） （10 分） （請接背面） ( ) ( ) 1 2 n v p u W L A u W L = − 九十二年公務人員升官等考試試題 代號： 科 別： 電力工程、電子工程、資訊工程 全一張 （背面） 37930 38130 38230

一NMOS 電晶體被偏壓於飽和區工作， 試繪出包含S、G、D、B 四個端點之小信號低頻等效電路模型。（注意：VB≠VS！） （10 分） 試解釋 通道長度調變效應及 基底效應分別如何在 之模型中呈現。（10 分） （請接背面） － ＋ A R2 R1 IL RL Ii +6v -6v 5kΩ 5kΩ 5kΩ D1 D2 D3 D4 vo vi 九十二年專門職業及技術人員 檢覈筆試試題 代號：31530 類 科： 電子工程技師 全一張 （背面） 律師、會計師、建築師、技師 社會工作師、土地登記專業代理人

如圖之串疊電路，每一電晶體參數均為β= 100，VBE ( on ) = 0.7V，VA = ∞，又假設 VCC = 12 V，RL = 2 kΩ，RE = 0.5 kΩ， 當R1 + R2 + R3 = 100 kΩ 時，求使ICQ2 = 0.5 mA， VCE1 = VCE2 = 4V，所需之RC、R1、R2、R3。（提示：可忽略基極電流之直流值，假設 Q1、Q2 電晶體中IC = IE） 決定每一個電晶體的小訊號混成π參數。 求小訊號之電 壓增益AV = vo / vs。（20 分） 5V E C Vout RC = 10 kΩ RS = 10 kΩ B + VS – + VBIAS – VCC CC 2 R1 RC CB CC 1 R2 R3 vs RE CE Q 1 Q 2 vo RL - 九十二年公務人員高等考試三級考試第二試試題 代號： 科 別： 電力工程、電子工程 全一張 （背面） 33930 34030

Voltage follower 的輸出信號幾乎與輸入信號一樣，並無放大的功能，但有很多系統都 用上它，請描述Voltage follower 的功能。（10 分）

下圖為串並放大器之理想電路示意圖及其等效電路圖， 等效電路之閉迴路電壓增益可由下列式子表示： 1 f A A A β = + （10 分） 等效電路回授的輸出阻抗可以表示為： (1 ) of o R R A β = + （10 分）

如下圖 (i)，M1、M2 被直流電源VDD、VB 及I1、I2 偏壓於飽和區內操作。 試求由X 端所“看＂到的等效電阻。（10 分）（忽略M1、M2 之“基底效應＂及 “通道長度調變效應＂） 若一R、L、C 並聯電路（如下圖 (ii)）被連接於X 點與VDD之間，並將電流源I1 省略， 試繪出完整之電路。（5 分） 若元件值選取適當，此電路可作為一振盪器，試解釋其工作原理。（5 分）

考慮有訊號電流源的電路，參數為Ri = 30 kΩ，RP = 10 kΩ，CS = 10 μF，且CP = 50 pF。 決定和CS 有關的開路時間常數和與CP 有關的短路時間常數； 決定轉換函數 T(S) = Vo(S) / Ii(S)的轉角頻率和中頻帶轉換函數的大小； 畫出轉換函數大小的波德 （Bode）圖。（20 分）

放大器(amplifier)若要得到很大的增益(gain)，往往會用active load，請以放大器的特 性曲線說明其原因。（10 分） 六、放大器各級之間會以電容器隔離直流信號，請說明其理由，若沒有電容器會有甚麼 結果？在積體電路中不易形成大電容的電容器，則要如何處理上述問題？（15 分） 七、在偵測系統中，偵檢器(detector)與線性放大器(linear amplifier)的距離不能太遠，請說 明其理由。（10 分）

CMOS 廣泛的使用在數位電路中， 請求出圖中的布林輸出方程式。（10 分） A B C Output Vdd Gnd 請畫出 ( ) Y A B CD = + 等效的CMOS 電路。（10 分） Ii Vf Vo

一組合邏輯閘實現 C AB Y + = 之邏輯函數，試繪出以下列二種方法所實現之電路。 CMOS。（10 分） pseudo-NMOS（即以PMOS 電晶體作為負載元件）。（10 分） VDD VDD VDD （i） （ii） I1 M1 M2 I2 X VB X C R L Ri

考慮下圖MOS 擴大器之頻率響應：（20 分） μnCOX = 50 μA/V 2, VTn = 1.0 V, λn = 0.05 V -1 RS = 25 kΩ and CS = 50 fF Rl = 25 kΩ and Cl = 50 fF M1 : (W L)1 = 64 1(μm/μm) iSUP1 : ISUP1 = 50 μA, rOC1 = 250 kΩ , COC1 = 50 fF M2 : (W L)2 = 128 1(μm/μm) iSUP2 : ISUP2 = 100 μA, rOC2 = 125 kΩ , COC2 = 50 fF （注意：在考量電流源之小訊號模型時，可假設COC 和rOC並聯） COX = 2 fF/μm2, COV = 0.1 fF/μm2, Ldiff = 4 μm, Cdb1 = 0.5 fF/μm2, Cdb2 = 0.3 fF/μm2 求低頻響應之電壓增益Vout VS =？ 利用米勒定理並考慮小訊號模型各等效電容之影響下，求輸入端'IN '之等效總電容 值（fF）？ 接上題，求節點X 對地之等效電容值。 同理，試求節點'out '對地之開路時間常數。 根據開路時間常數之理論，試求此擴大器之-3dB 頻率（M rad s）。 Ii Ri RP CS CP Vo RS VS VBIAS CS IN iSUP2 M1 X M2 iSUP1 V += 3V out Rl Cl iSUP2 Vout