ql] I^ @~T You only need to hand in the PSICE part.

應用電子學（I） 作業三

You only need to hand in the PSICE part.

注意事項：

作業必須包括完整電路圖及說明，PROBE 的圖也必須加以說明，包括題號、橫軸、縱軸、每條 曲線的意義，並對結果加以討論。切忌抄襲，題目中有防止抄襲裝置。請勿只交 PSPICE 之輸出 給我，一定要整理討論。並請依題次裝訂好再交。

1. 右圖為一濾波電路，其中 C=c µF，可由下面公式取得：

c=1+(你學號之末兩碼)/100

(a) 畫出電路頻率響應之波德圖，包括｜Vo/Vi ｜及相 位。(每 decade 至少 101 點數據)

(b) Vi 輸入一如下圖的方波（可以利用 SOURCE.slb 之 VPULSE 元件來產生，網頁的參考資料

PSPICEGUIDE 中有介紹如何設定），模擬出 Vo 之波

形。請將 Vi(t)及 Vo(t)畫在同一圖中（時間軸要有十個週期，每週期至少 100 點數據）。能否由圖中推知 RC 值。PROBE 中有 FFT（即取傅立葉轉換）的 功能，比較一下 Vi 和 Vo 之頻譜有何不同？畫在同一座標。（FFT 後，x 軸座 標請稍加調整，以看出重要特性為原則）

(c) Vi 輸入之頻率由 10Hz 掃到 100f₀ Hz 振幅 1V 之弦波（用 pspice 中之 VAC）， 檢視 Vo 之頻率響應，f₀由下面之公式取得。

f₀

=1000+(你學號之末兩碼)。例如你學號末兩碼為 21，則 f

畫出|Vo/Vi|(dB)及相位對頻率(用對數座標)圖。求出衰減部分的斜率

（dB/dec），和理論值符合嗎？和(a)所的之頻譜有何關係？

2. 右圖為一濾波電路，其中 C=c µF，可由下面公式取得：

c=1+(你學號之末兩碼)/100

(a) 畫出電路頻率響應之波德圖，包括｜Vo/Vi ｜及相位。

(b) Vi 輸入一如上題的方波，模擬出 Vo 之波形。

請將 Vi(t)及 Vo(t)畫在同一圖中。能否由圖中推 知 RC 值。PROBE 中有 FFT（即取傅立葉轉換

）的功能，比較一下 Vi 和 Vo 之頻譜有何不同？

(c) Vi 輸入頻率由 10Hz 掃到 100f₀ Hz 振幅 1V 之弦波，檢視 Vo 之頻率

響應，f₀由第 1 題之公式取得。畫出|Vo/Vi|(dB)及相位對頻率(用對數座標)圖。

求出衰減部分的斜率（dB/dec），和理論值符合嗎？和(a)所的之頻譜有何關 係？

0V 1V

0.05 0.1ms

3. Compensated attenuator 右圖為一加上電容的分壓器。

(a)請計算 T(s)=V_o(s)/ V_i(s)。

(b)證明當 C₁R₁= C₂R₂時，T(s)和頻率無關。

(c)假如 R₂=1MΩ，C₂=450pF，C₁=0，R₁=1kΩ，

請問此時 T(s)的 3dB 頻率為何？

(d)假如 R₂=1MΩ，C2=450pF，R₁=9MΩ，C1

必須調整成多少 T(s)和頻率無關？

(e)方波測試（PSPICE）

Vi 用如題 1 的方波輸入，用 PROBE 觀察 Vo。模擬下面三組參數，比較輸出 波形有何不同：

(1) R₂=1MΩ，C2=450pF，R₁=9MΩ，C1=50pF (2) R₂=1MΩ，C2=450pF，R₁=9MΩ，C1=1pF (3) R₂=1MΩ，C2=450pF，R₁=9MΩ，C1=450pF

註：你做完這題的話，應該就能夠瞭解示波器所提供的 x10 探針的用途及調 整方式，雖然訊號會衰減 10 倍，但頻譜響應會好很多。

4. 一電壓放大器模型及參數如右圖，輸入部 分接上一個輸出阻抗 R_s為 1kΩ的 AC 訊 號源υs，輸出接上一個 15Ω的負載電阻，

(a) 請計算此放大器的 DC gain，高頻 3dB 頻 率ωH，unity gain 頻率。並寫出轉換函數 T(s)=V_o(s)/ V_i(s)。

(b) 寫出下列輸入訊號υs對應之輸出訊號：

(1) υ_s(t)=0.1sin10t,V (2) υ_s(t)=0.1sin10³t,V (3) υ_s(t)=0.1sin10⁴t,V (4) υ_s(t)=0.1sin10⁵t,V

5. 續上題，假如在輸出部分負載電阻 R_L前串聯一電容 C_C=470µF，用以阻隔直流 的訊號，請計算這時的低頻 3dB 頻率ωL，並寫出這時的轉換函數 T(s)=V_o(s)/

V_i(s)。（註：輸出部分這時像一個高通濾波器）假如有一輸入訊號：

V , 10 sin 1 . 0 1 . 0 sin 1 . 0 )

(t t ³t

s = +

υ 請寫出對應之輸出訊號。

υout

R_out

i_in i_out

υin µυin

R_in

R_in=10kΩ、µ=100、

R_out=10Ω、Ci=0.1µF C_i

6. 非反相放大器

(1) 假設右圖電路所使用的是理想的運算 放大器，R₁=1kΩ，R2=9kΩ，請問這個放大 器的增益是多少？當υI為 0.01V 時，υ⁻和υO

各為多大？

(2) 假如所使用的運算放大器的開路增益 是 10³，重做上題。增益有很大的變化嗎？

(3) 假如所使用的運算放大器的開路增益 是 10⁵，重做上題。

7. Determine the gain of the following circuit.

υO

υI

R₂ R₁

A