113 專利師高等考試 專利師(選試專業英文及電子學) 電子學 考古題詳解

如圖一之電路，假設 $R_1=10\,\mathrm{k}\Omega$、$R_2=10\,\mathrm{k}\Omega$、$R_3=10\,\mathrm{k}\Omega$、$R_4=2\,\mathrm{k}\Omega$、$R_5=2\,\mathrm{k}\Omega$，二極體 $D_1$ 之完全導通電壓（fully conducting voltage）為 $0.7\,\mathrm{V}$。

求：

(一) $I_1=?\,\mathrm{A}$（10 分）

(二) $V_1=?\,\mathrm{V}$（10 分）

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答案計算至小數點第二位以下四捨五入。

如圖二之電路，假設電晶體 $Q_1$ 之 $\beta=100$、$R_1=100\,\mathrm{k}\Omega$、$R_2=3\,\mathrm{k}\Omega$、$R_3=4\,\mathrm{k}\Omega$，試計算：

(一) $V_B=?\,\mathrm{V}$（4 分）

(二) $V_E=?\,\mathrm{V}$（4 分）

(三) $V_C=?\,\mathrm{V}$（4 分）

(四) 此電路之電晶體 $Q_1$ 之工作模態（mode）為何？請說明理由。（8 分）

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答案計算至小數點第二位以下四捨五入。

如圖三之電路，其中 $R_1=200\,\mathrm{k}\Omega$、$R_2=60\,\mathrm{M}\Omega$、$R_3=12\,\mathrm{M}\Omega$、$R_4=5\,\mathrm{k}\Omega$、$R_5=3\,\mathrm{k}\Omega$、$R_6=12\,\mathrm{k}\Omega$、$C_1=0.05\,\mu\mathrm{F}$、$C_2=0.2\,\mu\mathrm{F}$、$C_3=20\,\mu\mathrm{F}$，NMOS 電晶體 $Q_1$ 之 $g_m=1\,\mathrm{mA/V}$、$r_o=100\,\mathrm{k}\Omega$。

求：

(一) 中帶增益 $A_m=?$（8 分）

(二) 假設 $Q_1$ 之 $c_{gs}=1\,\mathrm{pF}$、$c_{gd}=0.2\,\mathrm{pF}$，求此電路之 $f_H$（高頻響應 3 dB 點頻率）$=?\,\mathrm{Hz}$（12 分）

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答案計算至小數點第二位以下四捨五入。

如圖四（A）之電路，$V$ 為一電壓源，$V_I$ 為輸入電壓，$V_O$ 為輸出電壓。$V_O-V_I$ 的關係圖如圖四（B）所示，$L^+$ 為雙穩態正電壓，$L^-$ 為雙穩態負電壓，$V_{TH}$ 為正臨限電壓，$V_{TL}$ 為負臨限電壓。

假設 $L^+=-L^-=12\,\mathrm{V}$、$V=14\,\mathrm{V}$、$R_1=8\,\mathrm{k}\Omega$、$V_{TL}=-5\,\mathrm{V}$、$V_{TH}=+5.2\,\mathrm{V}$，求：

(一) $R_2=?\,\Omega$（10 分）

(二) $R_3=?\,\Omega$（10 分）

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答案計算至小數點第二位以下四捨五入。

如圖五為一 CMOS 反相器（inverter）電路，假設 $Q_P$ 和 $Q_N$ 是匹配的（matched），其中 $k'_n=320\,\mathrm{mA/V^2}$、$(W/L)_n=1.2$、$V_{DD}=2.0\,\mathrm{V}$、$V_{th}=0.55\,\mathrm{V}$，不考慮 $\lambda_n$、$\lambda_p$，即不考慮 channel length modulation。

假設 $V_I$ 從 $0$ 加大電壓到 $V_{DD}$，在什麼 $V_I$ 值，$i_{DP}$ 或 $i_{DN}$（$i_{DP}=i_{DN}$）其電流會達到峰值（peak）？

（10 分）

其峰值電流為多少（A）？（10 分）

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答案計算至小數點第二位以下四捨五入。