電子工程 114 年電子儀表概要考古題

一部0 ~ 250 V 之電壓表（有10 V、50 V、250 V 檔位），規格標示其容許 誤差為（1%滿刻度值），若在兩次的測量中，測得其指示值分別為200 V 與40 V，請回答下列問題。 若此兩指示值皆是以250 V 檔位所測得，則其誤差百分比各約為何？ （10 分） 為減少測量誤差，測試40 V 時應選擇那個檔位來做測量較合適（需說 明理由）？（10 分）

圖表的解析度意指其最小刻度的顯示值，在不同的顯示範圍，每一刻度 代表的值也不同。圖一為音頻放大器的量測頻率響應，請問此圖在增益 軸與頻率軸所提供的解析度各為何？各以dB 與Hz 表示。（20 分） 圖一

一部3½位的數位電壓表之準確度為（1.2% of reading（讀值）+ 3 digits （位數）），若測量時電表撥在200 mV 檔位，其顯示之測量值為120.0 mV， 請回答下列問題。 此測量之誤差百分比約為何？（10 分） 此測量檔位之解析度為何？（10 分）

圖二為4-bit 數位－類比轉換電路，由左至右分別為輸入D0-D3 與時脈 Ck、上升緣觸發D-FF（正反器）、電壓源+5 V 之CMOS 反相器、以及 電阻網路與輸出電壓vo。輸入Ck 由01 時，D0D1D2D3=0100，A0、 A1、…、A7 各節點電壓為何？須列式計算。（20 分） 圖二

圖1 為利用兩瓦特表（ A W 、 B W ）來測量三相平衡電感性負載（Z）功率 之接線圖，請回答下列問題。 請推導所測得的三相負載總實（有效）功率等於兩瓦特表指示值的代 數和。（5 分） 若在某次測量案例中，有一部瓦特表指示值為200W、另一部瓦特表不偏 轉，則此負載所消耗之實功率與功率因數（powerfactor）各為何？（15 分） 圖1 Es 待測線圈 C1 檢知器 R3 C3 R2 Rx Lx

圖三有多個電路方塊：輸入電壓v(t)與電流i(t)、數位顯示電路、低通濾 波器、低雜訊放大器、負載ZL、電流感測器、數位加法器、數位乘法器、 類比－數位轉換A/D、數位－類比轉換D/A 等。負載端電壓與流入負載 電流分別為vL(t)與iL(t)。組合上述必要方塊成為數位顯示的直流功率量 測系統，可數位顯示負載ZL 所消耗的直流功率P(t)，試繪圖說明之。圖 三中各方塊可以重複使用，亦可不用。（20 分） 圖三

如圖2 所示之歐文電橋（Owen bridge），電源 s E 之頻率為1 kHz， 1 0.1 C  F、 2 1k R  ，當調變R3 為1.5 k、 3 C 為1 F 時電橋達到平衡， 求待測線圈之電感值 x L （5 分）、內阻Rx（5 分）以及品質因數（quality factor） x Q （10 分）。 圖2

利用圖四電橋量測電阻R3 之值，圖中R1=3 kΩ、R2=12 kΩ、R4 為可變電 阻，D 為電流檢測計，兩端電壓為Va與Vb，驅動電壓Vs為理想電壓源， 內阻為零；電橋平衡時R4=3 kΩ。R4最小變化量為0.2 Ω 時，本電橋可 測得R3的最小變化量為何？（10 分）檢流計最小變化量為0.1 mA 時， Vs=7.5 V，本電橋可測得R3的最小變化量為何？（10 分） 圖四

以示波器測量一頻率為60 Hz 之正負對稱正弦波，使用衰減比為10：1 之探棒（probe），垂直刻度為2 V/DIV。若整個螢幕上顯示三個完整週 期之正弦波形，其水平間隔共10 格、波形峰對峰垂直間隔共4 格，請 回答下列問題。 測量時所選的水平時基（time base, Time/DIV）為何？（10 分） 寫出所測得的正弦波函數（function）並求此波形之有效值為何？（10 分）

以示波器觀察類比式信號產生器輸出的電壓弦波，信號產生器面板上有 那一些按鍵與旋鈕可以調整，以取得最適合在示波器螢幕觀察的波形？ （20 分） 數 位 顯 示 低 通 濾 波 器 低 雜 訊 放 大 器 電流檢 測信號加法器 乘法器