申論 1下圖為由理想運算放大器所組成的生醫信號量測電路，假設所有電阻和電容的數值均如電路圖所標示，且元件的誤差均可忽略。㈠請分別畫出差動增益（Differential-mode gain）和共模增益（Common-mode gain）的頻率響應（Frequency response）。答案中增益的數值以及−3dB 的頻率值應明確標示。（15 分）㈡如果此電路是用來量測第二導程（Lead II）的心電信號（Electrocardiogram），則v 和v 應分別與受測者身體那個部位的電極導線連接？（5 分）AB0.01 μFvA+4.7 kΩOP1 150 kΩ22 kΩ10 kΩ47 kΩ3.3 MΩ10 kΩ1 μF-v22 kΩ OP4O10 kΩ -- OP3+v OP2 +B+47 kΩ 3.3 MΩ
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申論 2下圖為一直流電橋量測電路。其中R1=R2=R3=100 Ω，Rx 為一個應變規（Straingage），Rx 具有以下的特性：其原始長度為10 mm，此時的電阻值為100 Ω，長度每增減0.1 mm，其電阻值也會跟著增減2 Ω。假設利用此電路來量測會產生最多達正負0.2 mm 長度的變化、頻率範圍為0~15 Hz 的某生理信號，若欲使此生理信號可以輸入到範圍為正負5 伏特的類比/數位轉換器（Analog-to-digital converter），則後續所接的信號處理電路（Signal conditioner），其規格應如何訂定？答案中應明確說明訂定該規格的理由。（15 分）R1R+10 V +- Signal VConditioner oRRx-
申論 3假設一個除顫器（Defibrillator）的設計是透過一個充電電容，直接將電力加注在病人胸腔的兩個特定部位，假設這兩個部位之間的等效電阻值是100 Ω，且與該充電電容並聯。㈠如果此除顫器可以5 ms 的時間將90%的能量加注給病人，則該充電電容的電容值為何？（5 分）㈡如果該充電電容可以儲存能量最多達200 焦耳，則該充電電容兩端的電壓值為何？（5 分）㈢注入病人的電流峰值是多少？（5 分）
申論 4下圖為由三顆理想運算放大器所組成的儀表放大器（Instrumentation amplifier）。其中，R1=R3=10 KΩ，R2=20 KΩ，R4=50 KΩ。㈠此電路的差動增益A（Differential-mode gain）=？（5 分）d㈡此電路的共模增益A（Common-mode gain）=？（5 分）c㈢此電路的共模拒斥比CMRR（Common-mode rejection ratio）=？（5 分）v +AR2R3R4R1R2-- R3v+Ov +BR4
申論 5下圖為一實現光電式血管容積變化描記法（Photoplethysmography）的電路。假設該發光二極體（Light emitting diode）的順向電壓（Forward voltage）為2 伏特，順向電流（Forward current）為13 mA。並假設該光電晶體（Phototransistor）的工作點（Operating point）為V= 1 V，I= 140 μA。請問：CE C㈠電路中的R1 和R2 應分別採用多大的電阻值才符合需求？（10 分）㈡假設發光二極體（Light emitting diode）所發出的光線波長可穿透手指，但是會被動脈內的血液部分吸收。假設動脈的搏動會造成光電晶體（Phototransistor）的電流IC有加減1 μA 的變化。若欲將此動脈的搏動信號放大至正負1 伏特的範圍，則v之後o應有那些電路？其規格為何？（以方塊圖呈現即可，但是要說明原因。）（10 分）ICR1R2v+o發光15 V V二極體 CE光電晶體手指
申論 6下圖為某一壓電感測器（Piezoelectric sensor）連接電荷放大器（Charge amplifier）的等效電路。假設該壓電感測器（Piezoelectric sensor）的靈敏度（Sensitivity）K=10-3庫倫/公尺（C/m）。若是利用此感測器量測最低頻率為1 Hz、最多僅1 mm 的位移信號，若欲使電荷放大器（Charge amplifier）的輸出v 最多達-10 伏特，則此電荷o放大器（Charge amplifier）的電阻R 和電容C 應各為多少？（15 分）RCiS-vR Coq=Kx SS+Piezoelectric SensorCharge Amplifier