電子工程 100 年電子儀表概要考古題

如下圖所示，表頭M滿刻度（Full Scale）電流50 μA、內阻1 kΩ，波段選擇開關額定 電壓50 V，100 V，250 V，電壓表靈敏度為18 kΩ/V，求R1（5 分），R2（5 分），R3 （7 分）與Rsh（8 分）。 sh R 3 R

國際度量衡會議把各物理量的標準器（Standards）分為四個等級，請說明這四個等 級的上下關係與使用時機。（20 分）

請說明測量極低電阻用凱文電橋（Kelvin Bridge）之基本原理。（20 分）

R 1R 250V 100V 50V M 二、請說明如何用惠斯登電橋（Wheatstone Bridge）來測量未知電阻Rx（10 分）。請先 繪出惠斯登電橋的電路圖（5 分），並推導出未知電阻Rx的公式（10 分）。

說明如何運用Q 表來量測線圈的雜散電容且導出公式。（20 分）

試設計一可產生50 Hz 輸出信號之相移振盪器（Phase-Shift Oscillator），其中RC 回授網絡之電容值選定為100 μF。（20 分）

請回答下列有關使用 2 1

說明無效功率的定義和如何用瓦特表進行三相無效功率的量測（注意瓦特表量測的 接線方式）。（20 分）

設一用於交流電路中量測消耗功率之電動力式瓦特計（Electrodynamic Wattmeter）， 其儀表常數 。若施加電壓為110 且負載電流為2 時，儀表指針 偏轉132 ，試求負載功率因數。（20 分） m rms rms

位的數位電表的問題。 準確度的表示法為何？（5 分） 最高可以測得的數值為何？（5 分） 測量3 V 電壓的最佳解析度為何？（5 分） 電表內部需用多少位元的ADC 電路？（10 分） 四、某電路實驗需要獲得 V 2000 sin 3 1 ) ( t t v π + = 的輸入電壓，請由信號產生器調整設定 該電壓，並以示波器驗證之。請重點說明信號產生器相關按鈕或旋鈕的設定（7 分） 以及示波器相關按鈕或旋鈕的設定（8 分），並繪出示波器上的波形（10 分）。

用電阻、電容、場效電晶體（FET）設計相移震盪器（Phase Shift Oscillator），請 以迴授控制理論，說明產生震盪信號的原因。（20 分）

試繪史林電橋（Schering Bridge）之電路簡圖，並推導其待測電容器中電容與電阻 成分之關係式。（20 分）

如圖六所示，用交流電橋電路來測並聯式待測電感。用數學式推導出Lp（5 分）與Rp（ 5 分）。當電橋平衡時，工作頻率為200 Hz，R1 = 1.5 kΩ，R2 = 80 Ω，C2 = 0.2 μF，R4 = 450 Ω。求待測電感的Q值（15 分）。 R p R1 圖六 R2 C2 R4 Lp

對於圖一的惠斯登電橋（Wheatstone bridge），假設P=10 kΩ，Q=4 kΩ：（20 分） 當電橋達到平衡時，S=2 kΩ，求R 值。 假設P 的準確度是±0.1%，Q 的準確度是±0.06%，R 的準確度是±0.04%，求S 值 的可能最高值和可能最低值。 假設可變電阻S 的最小調整刻度是1 Ω，忽略電流表的靈敏度，求量測R 值的最 小改變量（就是靈敏度）。 考慮電流表的靈敏度，假設電流表指針移動的最小電流是1 μA，電流表的內阻是 1/3 kΩ，電源E 是6 伏特，求量測R 值的最小改變量。 P Q R S + - E 圖一

設一示波器之輸入電容為30 pF，其所連接10:1 衰減探棒之同軸電纜電容（Coaxial Cable Capacitance）為100 pF，試求該探棒所需之補償電容值。（20 分）