測 381
儀表使用與量
第 4 章 電子
負載元件連 電流時,需與
掌握
類題練習
௷ 並聯 ௸ 串 ? ௶ 串聯
接成什麼關係
路的 ௷ 三用電 用電表測量電 ௶ DCV 表頭 ( A )߫ 三 度較高? 上皆非。 以 ௹ 種儀表準確 哪 並聯不拘 列 下 用 ,使 路的電壓值 測一直流電 。 *( C ) ߬ 量 ௹ 信號產生器 表 電 位 表 ௸ 數
測量
、峰值、頻率
4-3
1 4
電測 發量 流器 示波 交
形。 可觀測電流波 配合電流探棒 測 及週期,或者 皆屬於間接 以 , 值 等 峰 率 量 頻 測 及 、 效值 直接觀測波形 之平均值、有 形 波 。 到 訊 得 ߫ ! !示波器可 資 波形 過計算才能 含以上之各種 觸發 波器必須經 ,直接得到包 水平控制及 ߬ ! 類比示示 器可解析波形 、垂直控制、 波 幕 示 示 式 顯 位 為 數 分 可 致 大 量。但是 , 板 面 器的操作 般常見示波 ߭ ! !圖 x 為一 。 份 觸發控制 控制四部
重點
精要圖表彙整 輕鬆抓住命題趨勢
顯示螢幕
圖表彙整,快速掌握複習重點。 390 第 4 章 電子儀表 使用
基本電學實習
波形 示波器與交流
與量測
基本 題
水平控制
( B ) ߬ 示波器觀 測波形,最好
能出現 ௶ 1 ∼ 2 ௷
3 ∼ 5 ௸ 6 ∼ 8 ௹ 10 *( B ) ߭ 三種基本 ∼ 12 個週期波形。 波形中,何者電壓與時 間變量成一定比例? ௶ 備註௹ 以上皆是。 正弦波 ௷ 三角波 ௸ : 方波 作 操 項 ߮ ! 顯示幕各 操作方式 格大小 ( C 電߮ )每三用 壓使用 電表測量電阻之前,必 ߫ !垂直() 須先 做 ௶ 充電 ௷ 校正 鈕選擇 度旋。 ௸ 零歐姆調整 ௹ 由垂直靈敏動作 放電 的 。 壓,共有 8 格 每格大小 ) * 期 。 ( ߫ 垂直表示電 週 格 B ) ߯ ( 10 平 使用 三用 電表 RX1k 有 ߬ !水 共 , ) 間 歐姆 時 檔測 量電 阻, 指針 指示 13 期( 鈕選擇 位置,表 示待 測電 阻值 ߬ 水平表示週 ௷旋 13k ௸ 130k ௹ 1.3M 由掃描時間 代表 0.2 格。 為 ௶ 1.3k 螢幕刻度 。 小格,每小格 ߭ 每格分為 5 *( D ) ߰ 某交流電 動機額定電壓 100V, 輸出功率 500W,若測 度。 量其輸入電流量為 10A 率因數為 ௶ 1 ௷ 0.86 整波形軌跡亮 ,試求其功 8 ௸ 0.707 ௹ 0.5。 極電壓,以調 INTENSITY 調整 CRT 柵 ( A ) ߱ 測量交直 流功 。 率儀表通常必須同時測 焦 對 ) 條 制 線 控 光 量 ௶ 變螢 電壓、電流 ௷ 電流 (亮度 ௹ 相位、阻抗。 、相位 ௸ 電壓、相 極電壓,以改 位 調整 CRT 陽 FOCU * 。 ( B 細 ) ߲ 粗 交流 跡 功率表具有兩個線圈, 制軌 控 ) 其中 制 與待測負載串聯者稱為 (聚焦控 ௶ 電位圈 ௷ 電流 ௹ 定圈。 圈 ௸ 動圈 *( D ) ߳ 使用三用 電表 AC10V 檔位測量 800 負載電阻,讀數為 10,試求此負載上功率 ௶ 1 ௷ 100 ௹ 125 mW。 值應為 390 第 4 章 電子10 ௸ 儀表 使用 與量 測 ( A ) ߴ 測量電能 常用 ௶ 瓦時計 ௷ 功率表 ௸ 電壓表 ௹ 數位功率表。 ( A ) ߵ 製作變壓 器時,如選用厚度較薄 之矽鋼片,則對降低下 列哪一種損失最具效益 流損 ௷ 銅損 ௸ 雜散 ? ௶ 渦 損 ௹ 介質損。 基本 題 ( B ) ߶ 已知一電 阻器,其電阻值介於 1 ∼ 100 歐姆之間,利用三用電 *( A ) ߫ 何檔 示波最適 表歐姆檔量測時,應切 器為當? 時域 ௶ 觀測X1 ௷ 儀表,表 於 示其 X10 觀測 ௸ 之電 X1k 壓波 ௹ 形為 X10 下列 k。 何者之函 第 ௸ 頻率 ௹ 數列。 4 章 *( C ) ߷ 電源 電子數? 儀表 ௶ 使用時間 ௷ 與量 濾波用電容器一般多採 測 日期 *( B ) ߮ 觀測開關 391 用何 暫態,最好使用 ௶ 種電容器? ௶ 陶瓷 ( B ) ߬ 解質 示波器 ௷ 數位式示 電容器 ௷ 塑膠薄膜 示波電容 器觀器 ௹ 測波形, 波器 ௸ 頻譜分析 電容器 ௸ 電 最好 雲母 能出 電容 現 ௶ ( D ) ߯ 示波器 XH 器。 失真儀。 Y 模式不可觀測 ௶ 1 ∼ 2 ௷ 3 ∼ 5 ௸ 6 ∼ 8 ௹ 10 ∼儀 ௹ *( A B )߸ 12 個週期波形。 相位差 ௷ 頻率比 ௸ ߭ 下列 三種電容 基本器何 波形 中, 者有 電壓 何者 極性 峰值 電壓 *( B ) ߰ 三用電表 ? ௶ ௹ 波形。 與時 間變 電解 量成 質電 一定 容器 比例 ௷ 歐姆 ? ௶ 陶瓷 檔半刻度值為 20 ,試 電容器 ௸ 正弦波 ௷ ௹ 以上 母電 塑膠薄膜 皆是 三角電容 容器 波 ௸ 。。 求 RX100 檔位內阻為 ௶ 方波雲 器 ௹ 2M 。 200 ௷ 2k ௸ 20k ௹ *( D C )߹ ߮ 一般 使用低頻 三用變壓 電表 測量 器皆採用 電阻何種 之前材料 *( A ) ߱ 使用示波 ,必做為 須先 做 ௶ 導磁 充電 蕊材 ௷ 空氣 ? ௶ 校正 ௷ ௸ 液態 動作。 器觀測 1k 電阻波形,得一 6V 峰值 零歐磁鐵 鋼片 姆調 ௸ 整 ௹ 放電 鑄鐵 的 ௹ 正弦波,試計算電 矽 21 ௸ 24 ௹ 阻上功率值 ௶ 18 ௷ mW。 *(進階 B )題 ߯ 使用 三用 電表36 RX1k 歐姆 檔測 量電 ( D ) ߲ 下列何者 阻, 指針 ௷ 13k ௸不適 功率量測? ௶ 交流 指示 13 位置,表 示待 測電 阻值 為 ௶ 130用於 k ௹交流 1.3M 功率表 ௷ 數位夾式 1.3k 。 ( D )߫ ௹ 下列 瓦時 電表 ௸ 電力分析儀 何者 計。 不適用於觀測信號頻率 *( D ) ߰ 某交流電 ? ௶ 示波器 ௷ 週期計數 動機 額定 電壓 100 器 ௸ 表。 V, ( B ) ߳ 若可變電 計頻 輸出功率 500W,若測 數位電壓 阻器電阻值大小與旋轉 量其輸入電流量為器 ௹ 率因數為 ௶ 10A,試求其功 1 ௷ 0.868 ௸ 0.70角度 的大小成線性關係的則 *( B ) ߬ 型 ௹ 7 ௹ 屬 ௶ A 型 ௷ B 型 ௸ 0.5。 下列何者 D 型 示波的可 器無變電 法直阻。 C 接觀測? ௶ 波形 ௷ ( A ) ߱ 測量交直 流功率儀表通常必須同 電壓有效值 ௸ 週期 * ( A )ߴ ௹ 電壓峰值。 時測量 ௶ 電壓、電 ߭ 有一 方波水泥 工作電阻 週期器標 流 ௷ 愈高 示為 ,產 ௹ 電流 10W 生功 相位 、相 20 率值 、阻 位 ௸ J,其 應 ௶ 抗。 電壓、相位 中愈大 J 表示 ௷ 誤差 愈小 為 ௶ ௸ 不一 ± 5% ௹ 定。 定 ௹ ± ௷ ± 視方 。 10% 波產 ௸ 生方 ± 15% 式而 *( B ) ߲ 交流20% 功率表具有兩個線圈, 其中 與待 測負 歷屆 試題 載串聯者稱為 ௶ 電位 ௹ 定圈。 圈 ௷ 電流圈 ௸ 動圈 * ( D )߫ ߳ 下列 使用有關 三用電表 電表的敘 AC1述何 0V 檔位 者正測量 確? ௶ 800 理想 負載 電壓 電阻 表與 ,讀 電流 數為 表的 10, ௶ 1 ௷ 內阻 試求 與電 均為 流表10 ௸ 此負 零 ௷ 的內阻均 載上理想 功率電壓 100為無 ௹窮大 值應表 125 m 為 ௸ W。 理想電壓表的內阻為零 ,理想電流表的內阻為 理想 ( A )ߴ ௹ 電壓 表的 測量電能常用 ௶ 內阻 無窮大 為無 窮大,理 瓦時 想電 計 ௷ 流表 的內 功率表 ௸ 阻為 零。 電壓 表 ௹ ( 數位功率表。 【98 統測】 ( C A) )߬ ߵ 類比 製作式交 變壓流電 器時壓表 ,如所量 選用測的 厚度交流 較薄電壓 之矽值為 鋼片下列 ,則何者 平均 ௹ 對降? ௶ 值 ௷ 波形 低下列哪 與頻 率。 一種 流損 損失最大 有效值 ௷ 最具值 ௸ 銅損 效益? ௶ ௸ 雜散損 ௹ 介質 渦 損。 ( 【98 統測】 ( B B) 般被,其 )߭ ߶ 市售 動元電阻 已知之一 件(值介 一電阻器 L、C、 R) 上所 標示之間 於 之規 1 ∼ 格值 100 (如 歐姆 :0 只適 ,利用三用電.1H 、2 5ȝF量測 、12k 何檔用於 表歐 最適下列 姆檔 工作 當?哪一 頻率 ௶項之 時,等) 場合 X1 ௷ 應切, ? ௶ 於 X10 ௸ X1k ௹1Hz X10 ௷ k。 1kHz ௸ 1MHz ௹ 1GHz。 *( C ) ߷ 電源濾波 用電容器一般多採用何 種電容器? ௶ 陶瓷 *( C ) ߮ 已知有一 電容器 ௷ 塑膠薄膜 【90 統測】 部具 解質電容個內 有電 位的 器 ௹ 電容器 ௸ 電 電路,如需量測電阻值 雲母 電容 器。 時,可使用下列何種方 的歐姆檔 法? ௶ 三用 *( A ) ߸ 表中 電子電壓表(VTVM) 下列電容器何 ௷ 的歐 者有 姆檔 極性 ௸ ? ௶ 利用 電壓 電解質電容器 ௷ 陶瓷 數字三用表的歐姆檔。 電流表的 ௹ 電容器 ௸ 表及 母電容器。 塑膠薄膜電容組合 器 ௹ 雲 *( B ) ߯ 電阻 之端 【91 統測】 *( D ) ߹ 一般低頻 電壓 為直 流 5V, 此電 阻之 色碼(4 碼) 依序 為( 變壓器皆採用何種材料 棕黑 誤差,則流過電阻 導磁蕊材 ), 若考 慮電 阻之 的電流值可能做為 空氣 ௷ 紅銀 鋼片。 為下列何者?? ௶ 磁鐵 ௸ 鑄鐵 ௶ 3.16mA ௷液態 ௹ 矽 9.16mA。 5.16mA ௸ 7.16 mA ௹ *(進階 D )題 ߰ 一個陶瓷電容器上 【9 8 統測 】 標示 104J 50V,則此電 容器之電容值為多少? ( D )߫ ௸ 1.04ȝ ௶ 104pF ௷ 10450p 下列 F ௹ 何者 不適0.1ȝ 用於F。 觀測信號頻率? ௶ F 示波器 ௷ 週期計數 ( B ) ߱ 示波 器 ௸ 計頻器 ௹ 表。器之 CH1 【9數位 8 統測 】 電壓 與 CH2 分別輸入頻率 相同的正弦波作 XH *( B ) ߬ 育圖 Y 模式測試時,出現 下列形, 何者如圖ࡏ 示波器無 所示 四種李沙 ,則 法直 下列 接觀 敘述 測? 何者 ௶ 正確 波形 ? ௶ ௷ (a) 圖表 電壓有效 示兩 值 ௸ 正弦 差 ௷ 週期 波無 *( A ) ߭ 相位 (b) ௹ 振幅 圖表示兩正弦波無振幅 電壓 失真 峰值 方波工作週期愈高 。、無 失真、有相位差 ௸ (c) ,產 真、相位差 90 ௹ (d) 生功率值應 ௶ 愈大 ௷ 愈小 ௸ 不一圖表 示兩正弦波無振幅失 定。 定 ௹ 圖表示兩正弦波無振幅 失真、相位差 H90 。 視方波產生方式而 【99 統測】 操作面版
圖 X 示波器
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綜合實力評量 *( A ) ߫ 示波器為 時域觀測儀表,表示其 觀測之電壓波形為下列 何者之函數? ௶ 時間 ௸ 頻率 ௹ 數列。 ௷
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第 4 章 電子儀表使用與量測
4
31
電子儀表使用與量測 本章內容包括認識基礎元件,三用電表、示波器及其他基礎電子儀表使 用,電壓、電流、功率與電能的量測。 ᗟࢦᕇ
在於元件標示判別,三用電表量測方法,示波器波形電壓及頻率判別以 及電能測量儀表,都屬於非常基本的題型,只要熟記重點加上多練習例題即 可。
歷年試題分配表 題數
10 8 6 4 2
90
91
98
99
100
101
102
年度
32
第 4 章 電子儀表使用與量測
4-1 重點
元件識別
1
電阻器種類與電阻值判別
依構造可分為: 種類
符號
說明 𥺼 電阻值固定不變 𥺦 如:碳膜電阻、金屬膜電阻、厚
固定電阻器
膜電阻、繞線電阻等 𥺼 電阻值可隨時調整 𥺦 分為線性變化(如:B 型)及非
可變電阻器
線性變化(如:A 型)等種類 𥺼 電阻值較可變電阻器不易調整 𥺦 可分為一般型(角度小於 360)
半可變電阻器
及精密型(如:20 轉(7200))
(可調電阻器)
等 依 材料可分為碳膜電阻、線繞電阻、水泥電阻(大功率線繞電阻外覆水泥)、金屬膜 電阻等。 特 殊電阻,如光敏電阻(CdS,照度上升電阻下降)、熱敏電阻(負溫度係數 NTC 型; 正溫度係數 PTC 型為敏阻器)及其他半導體電阻器。 電 阻值可以色碼標示,或直接在電阻外殼上標示。
【老 師 講 解】
1. 10014W 電阻器,能通過的最大電流值為 0.1A 0.05A 0.025A 1.25A。 解
,I2 P 0.25 2.5103 R 100 ∴ I0.05A
【學 生 練 習】
1. 水泥電阻器 8,60W 標示,試問下列敘述 何者有誤? 電阻為水泥外殼保護 電 阻器最大功率 60W 電阻通過最大電流 約為 1.85A 此類電阻常做為模擬負載使 用。 解
,PI2R,故最大電流約為 2.74A。 此類電阻大小設計與喇叭電阻相同, 用於功率放大器模擬喇叭負載
第 4 章 電子儀表使用與量測
33
類題練習 ( B ) 琼 具有低雜訊、高準確度、高溫度穩定性等特點的電阻器為 碳膜電阻 金屬皮膜電 阻 碳質電阻 水泥電阻。 ( B ) 鎇 若可變電阻器電阻值大小與旋轉角度的大小成線性關係的則屬 A 型 B 型 C 型 D 型 的可變電阻。 ( A ) 琷 有一水泥電阻器標示為 10W20J,其中 J 表示誤差為 ± 5% ± 10% ± 15% ± 20%。 *( D ) 䒟 某負載電阻 8,通過最大電流 2A,則應採用下列何種材料電阻器較為適當? 碳膜 電阻 金屬皮膜電阻 碳質電阻 水泥電阻。
重點
2
電容器種類與電容值判別
依構造可分為: 種類
符號
說明 𥺼 電容值固定不變 𥺦 如:陶瓷電容、塑膠電容、電解
固定電容器
電容、積層電容等 糍 一般有極性的是電解質電容及鉭 質電容 𥺼 電容值可隨時調整 𥺦 常見使用空氣或塑膠膜為介質之
可變電容器
可變電容 𥺼 電容值可使用工具調整 𥺦 用於振盪電路或諧振電路中頻率
可調電容器
微調 依 材料可分為電解電容器(鋁質或鉭質,有極性不可接錯),無極性電解電容(由兩 個電解電容反向相接),陶瓷電容、塑膠薄膜電容(麥拉電容)等。 電 容值標示法: 直 接標示:大型電容如電解電容皆將電容量、耐壓值及極性標示在外包裝上。 數 碼標示:以 pF 為單位。 例如:223J 表示 22103 pF22000pF0.022μF;J 表示誤差 ±5% 誤 差標示 字母
誤差
字母
誤差
字母
誤差
E
±25%
J
±5%
S
20% 50%
F
±1%
K
±10%
W
0% 200%
G
±2%
M
±20%
X
20% 40%
H
±2.5%
P
0% 100%
Z
20% 80%
34
第 4 章 電子儀表使用與量測
【老 師 講 解】
【學 生 練 習】
1. 電容標示為 104J50,試判讀其電容值、誤差 值及耐壓? 解
104 表示 C10104 pF105 pF0.1μF J 表示誤差 ±5%,50 表示耐壓 50V ∴ C104J500.1μF±5%50V
1. 試求標示 102K 電容器值? 0.01μF±10% 0.001μF±5% 0.001μF±10% 0.01μF±5%。 解
,C10102 pF0.001μF, K 表示 ±10%
類題練習 *( C ) 琼 電源濾波用電容器一般多採用何種電容器? 陶瓷電容器 塑膠薄膜電容器 電 解質電容器 雲母電容器。 *( A ) 鎇 下列電容器何者有極性? 電解質電容器 陶瓷電容器 塑膠薄膜電容器 雲 母電容器。 *( D ) 琷 一般低頻變壓器皆採用何種材料做為導磁蕊材? 空氣 液態磁鐵 鑄鐵 矽 鋼片。 *( B ) 䒟 陶質電容器若標示 103 時,則其電容量為多少微法拉? 0.1 0.01 1 4 微 法拉。
重點
3
電感器種類與電感值判別
電感器分類: 種類
符號
說明 𥺼 以漆包線繞製,產生電感量
電感器
𥺦 電感量與繞製圈數(匝數)平方成正 比 糍 常見以空氣、鐵蕊、鐵粉蕊為介質 𥺼 利用初級線圈交變電壓的電磁效應,
變壓器
在次級線圈產生感應電動勢 𥺦 初級、次級電壓與匝數成比例 V1:V2N1:N2
電感值標示: 直 接標示:將電感量標示在外包裝上。 色 碼標示:以 μH 為單位,與電阻色碼判別法相同。 數 碼標示:以 μH 為單位,判別法與電容相同。
第 4 章 電子儀表使用與量測
【老 師 講 解】
【學 生 練 習】
1. 電感器色碼標示棕紅棕銀表示電感值為 120μH 120mH 110μH 220mH。 解
1. 電感標示色碼為紅黑黃銀,試問電感值應為 0.02H 2mH 0.2mH 20μH。 解
電感值判別為
㙇 ,依色碼判別電感為 20104μH0.2mH
1210±10%120μH±10%
重點
4
35
LCR 表量測
L CR 表主要可測量電容、電感與電阻值,同時 具有 Z 與 θ、D、Q 值以及 DCR(直流電阻)、 ESR(等效串聯電阻)的量測功能。如圖 4-1 為 數位式 LCR 表。 圖 4-1 數位式 LCR 表 圖片出處:http://ppt.cc/pDCR
LCR 表測量方法如下: 項目
操作方式
備註
𥺼 先將電路測試端開路,再按下 CAL 按鍵,數秒後 聽到嗶聲警示後即完成校正動作 𥺼 校正
𥺦 短路校正方法相同,但須先使用短路片將測試端
及短路(SHORT) 短路 校正 糍 每 次更換檔位都應再做校正工作,確保測量的準 確性 𥺼 設定工作電壓:選擇 50mVrms、500mVrms、1Vrms(一 般使用 1Vrms)
𥺦 設 定 測 試 條件
包括開路(OPEN)
𥺦 設 定 工 作 頻 率: 一 般 有 100、120、1k、10k、 100kHz 等 5 個檔位可做選擇 糍 顯 示速度:有 FAST(4.5 次 秒)及 SLOW(2.5 次 秒)兩種選擇
36
第 4 章 電子儀表使用與量測 項目
操作方式
備註
𥺼 電容工作頻率選擇在 1kHz 或 100Hz
糍 測量電容
𥺼 部分數位複用表也
𥺦 依面板指示選擇電容測量(CP,CS)功能,再將
具有電容測試功能
待測電容插到測試端上即可在螢幕上讀取電容值
𥺦 並 聯 模 式(CP) 適
糍 注意在做任何電容的測量之前,應該先將電容兩
合 小 電 容, 串 聯 模
端放電。電容放電可將電容兩端直接短路即可,
式(CS) 適 合 大 電
但若是充電量較大的電容,需使用放電電阻(小
容
阻值),避免直接短路會產生火花 𥺼 漏電流的大小與電容器的直流電阻有關,直流電 𤧹 測 量 電 容
阻愈大則漏電流愈小,電容器特性愈好 𥺦 使用 LCR 表的 DCR 功能即可測量電容器的直流
漏電特性
電阻值,或使用三用電表的歐姆檔做大致的判別 𥺼 校正與設定方式與測量電容相同,但電感工作頻 率選擇需在 1kHz 以上
𡞰 測量電感
𥺦 選擇串聯模式(LS)或並聯模式(LP),直接將 電感接到測試端即可讀取數值
者有誤? LCR 表需先做校正 電容需 先充滿電 校正包括開路校正與短路校正 較大電容選擇串聯模式(CS)。 𥺼 測量前電容需先放電
容時阻抗小,並聯電阻影響較小。故 小電容測量使用並聯模式,大電容值 使用串聯模式
RS 影響小
士威(Maxwell)電橋 數位複用表 瓦時計 LCR 表。
𡂿 馬克士威電橋也可測量電感值,但屬 於間接測量的方式
阻抗大,串聯等效電阻可忽略;大電
大電容(低阻抗)
C RP 影響大
式(LP) 適 合 大 電
1. 下列何種儀表能直接測量電感值? 馬克
解
𥺦 電容器等效電容如圖所示,小電容時
C
合 小 電 感, 並 聯 模
【學 生 練 習】
1. 有關使用 LCR 電表測量電容,下列方法何
小電容(高阻抗)
𥺦 串 聯 模 式(LS) 適
感
【老 師 講 解】
解
𥺼 Q 表亦可測量電感
RP 影響小 RS 影響大
𡂖 數位複用表即是數位三用電表 㙇 瓦時計為測量電能的儀表
第 4 章 電子儀表使用與量測
4-2 重點
三用電表與電阻、直流電壓、直流電流、交流電壓有效值測量
5
三用電表測量功能
指 針式三用電表:又稱為 VOM 或萬用表,主要測量電阻值( 檔)、直流電壓(DCV)、
交流電壓有效值(ACV)、直流電流(DCA)。 分電表更附加有其他測量功能,包括:負載電壓(LV)、負載電流(LI)、dB 值、 部
可判別半導體接腳、電晶體 hfe 值、電池電量及短路測量(蜂鳴器)等。 數 位式三用電表:又稱為數位複用表或複用表,其功能與指針式三用電表相同。 指 針式三用電表缺點: 𥺼 指針式具有判讀不易(有人為視覺誤差)。 𥺦 機械強度差(怕摔)。 糍 測量不便(正負極不能接錯)。 𤧹 過載(超出測量範圍容易燒毀表頭)。 指 針式與數位式三用電表比較: 指針式三用電表 歸零旋鈕
有效位數
插孔
機械式歸零旋鈕(表頭下方),須 調整使指針歸零 有效位數為刻度下一位,一般固定 為 3 位有效位數
數位式三用電表 無歸零旋鈕,用數字顯示 1 位 數, 最 大 刻 度 2 1999,有效位數 4 位,顯示位數愈
一般常見 3
多,有效位數愈多
檔紅色插孔輸出電壓負極;黑
檔 紅 色 插 孔 輸 出 電 壓 正 極;
色正極(日規電表)
黑色負極
37
38
第 4 章 電子儀表使用與量測
【老 師 講 解】
【學 生 練 習】
1. 數位式複用表不裝電池時,尚能使用下列哪
1. 指針式三用電表不裝電池時,尚能使用下列
些功能? 電阻測量 半導體測量 直流電壓測量 無法使用。
哪些功能? 電阻測量 半導體測量 負載電流(LI)測量 直流電流測量。
解
解
,一般數位複用表不裝電池(無電 源)時,所有功能皆無法使用
,電阻、半導體及負載電流、負載 電壓量測都是運用三用電表內電阻測量 電路,故不裝電池時皆不能使用。僅能 使用電壓、電流測量,包括電池容量及 dB 測量
1 位的數位三用電表最大指示值 2 為 何? 9999 1999 99999
2. 標 示 4
19999。 解
2. 一般指針型三用電表不具有下列何種量測功 能? 直流電流 直流電壓 交流電 流 交流電壓。 解
,三用電表不具有測量交流電流功 能,僅能測量正弦波交流電壓有效值
4 1 位數中, 2 「4」代表 9999 全 4 位數, 1 」代表最大為 1,滿刻度數為 2 2 1 位電表,滿刻度 200mA 檔 例如:4 2 位,最大指示值為 199.99mA。固定最
「
小位數 1 位誤差
類題練習 ( C ) 琼 一般電流表之表頭係採用 電容式 磁力式 動圈式 動鐵式。 ( D ) 鎇 下列何者不是三用電表的功能? 測量電阻 測量交流電壓 測量直流電壓 測量交流電流。 *( A ) 琷 三用電表部分檔位的歐姆檔不能作歸零調整的原因可能為 內部乾電池電力不足 保險絲燒斷 範圍選擇開關損壞 表頭損壞。 ( C ) 䒟 三用電表未測量時,指針不指在零的位置,則應 更換電池 調整 0 調整鈕 調整零位調整螺絲 不必調整,仍然可以正確測量。
第 4 章 電子儀表使用與量測
重點
6
39
電阻測量
選 擇檔位: 檔刻度中央準確度較高,選擇適當檔位儘量使指針偏轉到接近中央的位 置。 零 歐姆調整: 將 測試棒互相接觸(短路),旋轉零歐姆調整旋鈕直到指針指示 0 為止。 若 無法調整到 0,表示電表內的電池電量不足。除 R10K 檔位同時使用到 1.5V2 及 9V 兩組電池外,其餘檔位均只有使用 1.5V2 電池。 每 次更換檔位,都必須重新做零歐姆調整。 判 讀數值:刻度表指示之讀數,乘以電阻檔位乘數,才是測量所得之電阻值。判讀刻 度時眼睛應與刻度表面垂直,一般三用電表刻度盤上會貼有反光鏡,當指針實體與鏡 中倒影重疊時表示觀測位置正確。 數 位 式 電 表 一 般 由 顯 示 螢 幕 直 接 讀 取 測 量 數 值, 超 出 測 量 範 圍 則 有 溢 位 指 示 (Overflow)。
【老 師 講 解】
1. 下列有關三用電表的使用,何者有誤? 沒有電池不能測量電阻 不能直接測量 交流電流 交流電壓檔位僅能測量正弦波 電表「」插孔接到內部電池正極。 解
R10,R100,R1K 使用內部 3V
【學 生 練 習】
1. 三用電表測量電阻時,若發現僅有 10k 檔
位無法歸零,問題是 表頭損壞 1.5V 電池沒電 9V 電池沒電 探棒沒有插 好。 解
電池(1.5V2) R10k 使用 12V 電池(3V 串聯 9V) 交流電流要使用勾錶或數位三用表測 量 ACV 為半波整流電表,依正弦波計 算,指示值(有效值)2.2 偏轉 量(平均值) 日系電表「」插孔接到電池負極
表頭損壞,所有功能應同時失效 1.5V 電池沒電則其他 檔位應同時 失效 探棒沒有插好,指針應該沒有動作, 而非無法歸零
40
第 4 章 電子儀表使用與量測
2. 使用三用電表歐姆檔(R1K)測量電阻值
2. 使用三用電表 100 檔位測量電阻如圖,試
若指針指示如圖所示,則測量的電阻值應為
求其電阻測量值?若電阻色碼為棕黑紅銀,
若干?
試問其測量值是否合理?
解
由 指 針 判 別 為 刻 度 12, 但 須 加 上 一 位估計值為 12.0(依實際觀測或可為
讀數可判別為 10.9 ∴測量值 R10.91001090 標示值
解
12.1,或 19.9) 測量值 R 刻度 檔位 12.01k
[ 棕黑紅銀 ] R1000±10% 1100 ∼ 900
12.0k
測量值在合理範圍內
類題練習 *( C ) 琼 測量色碼黃紫紅金的電阻,應撥到何檔位較適當? R10 R100 R1K R10K。 *( C ) 鎇 使用三用電表 檔測量大容量電解質電容器,指針應有何反應? 不偏轉 偏轉 到中間位置 偏轉到 0 後再逐漸增大 左右擺動。 *( B ) 琷 若電阻很大,在間接測量時下列哪一種接線方式較佳? A A V
重點
7
V
V
A
V A
直流電壓測量
選 擇檔位:測量電壓與電流時,刻度愈大準確度愈高,故應儘量選擇檔位讓指針滿偏轉。 若不知道待測電壓的範圍,儘可能由較大檔位開始測試,以避免過度偏轉損壞電表。 測 試棒與待測點並聯: 注意電壓的正負極性。若極性相反,則指針會反向偏轉,容易造成損壞。數位式則無 此問題,若極性相反則會指示負值。 依 檔位選擇適當刻度,再讀取數值。例如:DCV 25V 檔位則要看滿刻度 250 的刻度, 再將讀取值依比例除 10,即可得到測量值。 測 量 電 壓 時 電 壓 表 內 阻 愈 大 愈 好。 三 用 電 表 電 壓 檔 位 內 阻 為 靈 敏 度 與 檔 位 乘 積 (RmSV)。
第 4 章 電子儀表使用與量測 【老 師 講 解】
1. 若要測量 12V 直流電壓,接到色碼棕黑紅銀
41
【學 生 練 習】
1. 數位式三用表一般都有 10A 檔位,若要使用
電阻通過的電流,則三用電表應選擇下列何 檔位? 0.25A 25mA 2.5mA
該檔位測量超過 2A 以上電流,則探棒應插 在下列哪個位置才適當? VA 與 COM
250μA。
插孔 10A 與 VA 插孔 10A 與 COM 插孔 以上皆可。
解
,電阻判別為 1k ±10%1100 ∼ 900, 電流則為 12mA(13.3 ∼ 10.9mA),
,VA 插孔為一般測量電壓及 mA 電流使用,10A 檔位需要特別改插 10A
故應選用 DCA 25mA 檔位
插孔,COM 插孔則為接地不變
解
類題練習 *( C ) 琼 測量直流電壓時,指針反轉表示 電壓太小 量到交流電壓 極性錯誤 以上 皆非。
重點
8
直流電流測量
測 試步驟與方法與電壓測量大致相同。 測 試棒與待測點串聯。一般測量電流時測試棒與待測位置串聯,但鉤表(鉤式電表) 直接將電表勾住待測導體即可。 部 分電表測量低電流(mA)與高電流(10A)之探棒插孔不同。 三 用電表不能測量交流電流。 測 量電流時,電流表內阻愈小愈好。
【老 師 講 解】
【學 生 練 習】
1. 下列有關電壓電流的測量,何者有誤?
1. 使用三用電表測量電壓及電流時,下列指針
測量電壓時電表與待測端並聯 測量電流 時電表與待測元件並聯 電壓表內阻愈大
偏轉量,何者的準確度最高? 偏轉量愈 少愈好 偏轉到刻度中央較佳 偏轉量
愈不易有負載效應 理想電流表內阻為 0。
儘量接近滿刻度 準確度與偏轉量無關。
解
解
, 電壓測量要並聯,電流測量要 串聯,勾錶則是非接觸測量。 理想 電壓表內阻無窮大;理想電流表內阻為 0
,三用電表測量電壓及電流的誤差為 固定值,故偏轉量愈大則指示值誤差百 分比愈低
42
第 4 章 電子儀表使用與量測
類題練習 ( A ) 琼 量測電路的直流電流,應使用三用電表哪一個檔位? DCmA ACV DCV 檔。
重點
9
交流電壓測量
三 用電表交流電壓檔,內部電路為直流電壓檔加上二極體半波整流。是以平均值偏轉, 同時指示有效值刻度(半波整流有效值 平均值 2.2),故僅適用於測量正弦波交 流電壓有效值。 操 作與直流電壓測量相同。 指 針式三用電表 ACV 10V 檔位有獨立刻度,一般標示為紅色。由於要校正二極體切 入電壓的非線性特性,故刻度與一般電壓檔位有所不同。
【老 師 講 解】
1. 使 用 指 針 型 三 用 電 表 ACV 有 1200V、 500V、250V、50V 檔位,若要測量家中電
器插座中的電壓,應用哪個檔位最適合? 1200V 500V 250V 50V。 解
,目前市上電器為單相三線制,供應 110V 或 220V 電壓(有效值),因此應
【學 生 練 習】
1. 使用三用電表測量交直流複合電壓,若要測 量純交流成分,探棒應插在哪兩個位置? +、 插孔 OUTPUT 與 插孔 與 OUTPUT 插孔 10A 與 插孔。 解
該使用滿刻度 250V 檔位測量
2. 電壓值 0 ∼ 20V 的三角波若使用三用電表 ACV 檔位測量,試求其測量值約為多少伏
可測量純交流成分
2. 某交流電壓源以三用電表直流檔(DCV)測 量電壓為 10V,但加到電熱器時產生的功率
與 13V 直流電所產生的功率相同,試求此交
特? 解
,OUTPUT 插孔與測量電路間,接 上一個 10μF 電容器,用來隔絕直流,
三用電表 ACV 檔為半波整流後平均值 偏轉,但指示有效值
流電壓源的波形因數值?
∴指示值 2.22 偏轉值
三用電表 DCV 檔測量為平均值 ∴ VDC10V
(半波整流 Vrms2.22VDC)
產生相同功率的直流電壓值為有效值
1 V 10V 2 m 指示值 2.221022.2V
∴ V13V
三角波 VDC
解
∴波形因數 F.F.
Vrms 13 1.3 VDC 10
第 4 章 電子儀表使用與量測
43
類題練習 ( A ) 琼 三用電表測量電路的電流時,需與負載元件連接成什麼關係? 串聯 並聯 串 並聯不拘 以上皆非。 *( C ) 鎇 量測一直流電路的電壓值,使用下列哪種儀表準確度較高? DCV 表頭 三用電 表 數位電表 信號產生器。
4-3 重點
示波器與交流波形、峰值、頻率測量
10
示波器量測
示 波器可直接觀測波形、測量峰值以及週期,或者配合電流探棒可觀測電流波形。 類比式示波器必須經過計算才能得到波形之平均值、有效值及頻率等,皆屬於間接測 量。但是數位式示波器可解析波形,直接得到包含以上之各種波形資訊。 圖 4-2 為一般常見示波器的操作面板,大致可分為顯示螢幕、垂直控制、水平控制以 及觸發控制。 顯示螢幕
觸發控制
垂直控制
顯示幕各項操作:
水平控制
圖 4-2 數位式示波器操作面板
操作方式
螢幕刻度
𥺼 垂直表示電壓振幅,共有 8 格 𥺦 水平表示週期(時間),共有 10 格 糍 每格分為 5 小格,每小格代表 0.2 格
INTENSITY (亮度控制)
調整 CRT 柵極電壓,以調整波形軌跡亮度
FOCUS (聚焦控制)
調整 CRT 陽極電壓,以改變螢光線條對 焦,控制軌跡粗細
TRACE 使用小起子伸入調整孔,轉動起子以調整 (軌跡傾斜調整) 螢幕光跡傾斜程度
備註 𥺼 垂直(電壓)每格大小 由垂直靈敏度旋鈕選擇 𥺦 水平(週期)每格大小 由掃描時間旋鈕選擇
44
第 4 章 電子儀表使用與量測 垂 直控制各項操作: 操作方式 VOLT/DIV (垂直靈敏度)
𥺼 調整垂直顯示每格電壓值
CAL( 校 正 鈕 ) 可 以 微
𥺦 電壓值愈小,波形高度愈長
調 波 形 高 度, 但 是 要 調
糍 理 想 值 調 整 到 波 形 占 螢 幕 高 度 60 ∼
到校正位置才能讀取正
80% POSITION (垂直位置)
備註
確波形電壓值
調整波形在螢幕的上下位置 𥺼 DC:信號直接交連,包含直流及交流 成分
輸入交連選擇開關
𥺦 AC:信號經電容交連,僅顯示交流成 分 糍 GND:輸入端接地,無信號輸入,可 在設定基線時使用
INV(波形反向)
按 下 按 鍵 顯 示 波 形 上 下 反 向, 常 配 合 XY 顯示使用 𥺼 單跡掃描(CH1、CH2):僅單獨顯示 CH1 或 CH2 波形 𥺦 切割掃描(CHOP):以切割方式同時
掃描模式選擇
顯示波形,適合低頻波形觀測 糍 交替掃描(ALT):以交替方式同時顯 示波形,適合高頻波形觀測 𤧹 相 加 模 式(ADD): 顯 示 CH1CH2 波形 𡞰 XY 模式:鋸齒波信號以輸入波形取 代,做為李賽氏圖形觀測掃描
水 平控制各項操作: 操作方式 TIME/DIV (掃描時間
週期
刻度) POSITION (水平位置) MAG (波形放大)
備註
𥺼 調整水平顯示每格時間值
CAL(校正鈕)可以微調
𥺦 時間值愈高波形愈窄
波形寬度,但是要調到校
糍 理想值調整到螢幕上能顯示 2 ∼ 5 個週 正位置才能讀取正確週期 期
值
調整波形在螢幕的左右位置 𥺼 部分示波器具有波形放大功能 𥺦 按下按鈕後,波形由觸發點開始放大 糍 可使用觸發準位調整放大位置
將掃描時間縮短,即可放 大波形
第 4 章 電子儀表使用與量測 觸 發控制各項操作: 操作方式 𥺼 一般觸發(NORMAL)模式:完全由 待測信號所產生之觸發脈波激發掃描 產生器產生振盪,但是低於 20Hz 以下 之觸發信號將無法產生掃描鋸齒波, 亦即螢光幕上不會顯示時基線 𥺦 自動掃描(AUTO)模式:20Hz 以上 觸發模式
之觸發信號,其動作與 Normal 一樣, 但是 20Hz 以下信號將促使掃描產生 器自由振盪─掃描鋸齒波,一方面可 維持時基線的存在,二方面可觀察較 低頻的信號 糍 單擊(SINGLE)模式:只輸出單一鋸 齒波做一次掃描 𥺼 內部觸發(INT):取自垂直放大電路, 選擇待測信號為觸發源 𥺦 外部觸發(EXT):觸發信號源取自
觸發信號選擇
外加信號 糍 電 源觸發(LINE):取自交流電源, 提供電源雜訊、60Hz 信號及其倍頻信 號同步 𥺼 AC:只容許約 60Hz 以上之觸發源信
觸發耦合方式選擇
號通過,避免 60Hz 以下之信號干擾 𥺦 DC:直接耦合觸發源信號
觸發斜率選擇 (SLOPE)
選擇觸發在波形上升(正斜率)段,或 是下降(負斜率)段 𥺼 可調整觸發準位高低,以選擇波形觸
觸發準位選擇 (LEVEL)
發位置 𥺦 儘可能位於波形斜率較高位置,或避 開波形不穩定區段,使波形穩定
備註
45
46
第 4 章 電子儀表使用與量測 示 波器一般操作方式: 操作方式 𥺼 開啟電源後,將耦合開關選擇在 GND 位置,待時基線出現後,調整水平 (H-POS)及垂直(V-POS),使時基線位於適合觀測的位置。時基線代表 電壓量測的參考準位(0V) 𥺦 若時基線未出現,則依序檢查: 彍 調整亮度旋鈕,查看亮度是否不足? 鈫 調 整觸發模式,若非自動掃描(AUTO),有可能在無訊號時不會出現 掃描線 𤊄 試著轉動水平及垂直位置旋鈕,看看時基線是否超出顯示幕範圍? 旔 若以上各項皆檢查無誤,示波器應出現時基線,否則非常有可能是發生 故障。(部分示波器有 Z 軸調變,輸入位置在背面,用來調變亮度,但 一般除非故意輸入電壓,否則是不會造成時基線消失) 糍 依測量波形選擇適當耦合開關位置:直流電壓測量必須選擇 DC 耦合;僅 觀測交流波形則選擇 AC 耦合。例如:在測量整流濾波輸出信號時,若要 觀測直流準位(平均值)則應調整到 DC 耦合;但要單獨觀測漣波波形, 則需選擇 AC 耦合 𤧹 調整穩定波形: 彍 選擇觸發信號源:通常使用內部觸發(INT) 鈫 調整觸發模式:通常使用自動掃描(AUTO) 𤊄 調整觸發準位:調整觸發準位置於波形斜率較高處,同時應避開波形不 穩定,像是有干擾的區域,較易觸發同步 𡞰 調整時間檔位:調整 TIMEDIV 檔位使波形顯示 3 ∼ 5 週期 粎 調整電壓檔位:調整 VOLTDIV 檔位使波形能完全被觀測(不超出顯示幕 範圍) 籼 測量電壓時,對齊波形讀出電壓刻度(垂直刻度),再乘上電壓檔位即可 測得電壓峰值(或峰對峰值),若波形峰點不易讀出刻度,可以調整 H-POS 或 V-POS 粮 水平或垂直位置,使峰點對齊刻度線。注意使用衰減探棒時,讀數則需再 乘上衰減比例(一般都是 10 倍) 檲 同理,觀測波形時間刻度(水平刻度),再乘上時間檔位,即可測得波形 週期(T),將週期倒數計算可得頻率值
備註
第 4 章 電子儀表使用與量測
47
X Y(李賽氏 Lissajous 圖形)觀測功能: 測 量頻率比:輸入波形的頻率比值與圖形的切點數等比,fX:fYNY:NX 測 量相位差:XY 波形之相位差 值計算: Y
Y Y2
Y1
X1 X2
sin1
Y2
X
X1 X2
X1 Y sin1 1 X2 Y2
180sin1
Y1
X
X1 Y 180sin1 1 X2 Y2
特 別角 XY 觀測圖形:
0
0 ∼ 90 或 270 ∼ 360
90 或 270
90 ∼ 180 或 180 ∼ 270
180
示 波器操作若沒有出現時基線或波形,一般原因可能是: 亮 度不足:必須調整亮度控制調整鈕(INTENSITY)。 波 形位置超出螢幕範圍:必須調整水平位置及垂直位置鈕。 觸 發選為 NORMAL 模式:改為 AUTO 模式。 示 波器波形平移無法穩定,一般原因可能是: 沒 有觸發訊號:例如誤選為外部觸發(EXT)或是電源觸發(LINE),一般選用內 部觸發(INT)。 觸 發來源選擇錯誤:必須選擇正確的觸發信號源,例如若要穩定顯示 CH1 波形,則 同時要選擇 CH1 為觸發信號源。 觸 發準位太高或太低:必須調整觸發準位調整鈕(LEVEL)。 輸 入信號波幅過小,無法達到觸發準位:必須調整電壓刻度(VOLT
【老 師 講 解】
1. 示 波 器 的 TRIGGERING SOURCE 撥 到 LINE 位置時,表示觸發信號來源為 內 部觸發信號產生電路 外部的觸發信號輸
入 電視水平信號之固定頻率 電源。 解
,LINE 表示電源,因此撥到 LINE 表示觸發信號來自電源(與 110V60Hz 電源同步)
DIV)。
【學 生 練 習】
1. 示波器的掃描調整到 ALT 模式表示 交 替掃描 切割掃描 電視水平掃描 電視垂直掃描。 解
,ALT 表示交替掃描,適用高頻信號; CHOP 表示切割掃描,適用低頻信號
48
第 4 章 電子儀表使用與量測
2. 示波器觀測波形如圖,參數設定垂直刻度皆
為 0.5VDIV, 水 平 刻 度 為 1msDIV, 試 求 V1 及 V2 波形之峰值及週期。
DIV,水平刻度 1msDIV,試求此波形之電 壓峰對峰值與頻率?
V1
解
2. 示波器觀測到如圖波形,垂直刻度 50mV
V2
V1(峰值較大者)峰對峰點占垂直 6 格(DIV) V1PP(峰對峰值) 6(DIV)0.5(VDIV)3V
解
∴ V1 峰值 V 3 VP1 1PP 1.5V 2 2 同理
垂直峰對峰 4 格(DIV) ∴ VPP50mVDIV4DIV 200mV0.2V 水平一週 6 格 ∴ T1msDIV6DIV6msec f 1 1 kHzZ166.7Hz T 6
V2PP4(DIV)0.5(VDIV) 2V V2PP 2 1V 2 2 V1、V2 週期相同,約占水平 3.8 格 V2 峰值 VP2
(3 大格 4 小格) ∴ T3.8(DIV)1(msDIV) 3.8ms
3. 變壓器標示輸出有效值 12V,試求觀測此波 形最佳的垂直刻度值? 解
有效值 V12(V) 峰值 Vm12 2 Z17(V) 17(V)(6 ∼ 8)≤ V ∴ V ≥ 2.83 ∼ 2.125 VDIV ∴要選用 5 VDIV 檔
3. 若要觀測 60Hz 的信號,試問示波器的水平 刻度應調整到多少? 解
f60Hz T 1 16.7ms 60 16m(3 ∼ 4)≤ H10 ∴ H ≥ 4.8 ∼ 6.4 msDIV 可選用 5 msDIV
第 4 章 電子儀表使用與量測
4. 如圖示波器 XY 觀測結果,試求 CH1(X) 與 CH2(Y)之相位差?
4. 以示波器 XY 觀測結
果 如 圖, 若 已 知 CH1 (X) 頻 率 為 6kHz, 試求 CH2(Y)之頻率 值? 解
X1 X2
∵ fx:fyNY:NX ∴ 6k:fy2:3 ∴ fy9kHz
sin1
解
X1 1(格) sin1 2(格) X2
∴ 30
4-4 重點
11
其他儀表操作 直流電源供應器
琼
直流電源供應器(DC POWER SUPPLIER)用來提供相對穩定且方便使用的直流電源。
鎇
常見電源供應器依電源電路種類,可分為線性電源供應器及交換式電源供應器,線性 電源供應器漣波較小,交換式電源供應器則是容易小型化。
琷
一 般 電 源 供 應 器 有 2 組 主 要 輸 出:CH1( 或 稱 為 MASTER) 以 及 CH2( 或 稱 為 SLAVE),最大電壓 30V,最大電流 3A( 可能依機種而有不同),另外也可能提供 2.2 ∼ 9V 不等的固定電壓輸出。如圖 4-3 為一般直流電源供應器外觀。
圖 4-3 直流電源供應器
49
50
第 4 章 電子儀表使用與量測 䒟
電源供應器的操作: 項目 𥺼 電壓調整
操作方法 調整個別電壓旋鈕「VOLTAGE」即可調整輸出電壓大小 調整電源旋鈕「CURRENT」即可調整最大輸出電流(限流)
𥺦 電流調整
大小 註:調整值可由顯示幕上直接讀取 電源供應器正常工作在固定電壓模式(C.V.)時會亮綠色燈
糍 限流指示燈
號,但當限流指示燈亮起(或轉為紅色),表示輸出工作 在固定電流模式(C.C.),此時電壓輸出會下降,但會依電 流調整大小輸出固定電流
𤧹 OUTPUT(輸出按鍵)
按下按鍵才有電源輸出,方便電路實驗關閉電源時,不需 要常常拆開電源接線
𡞰 獨立(Independent)工作 CH1 與 CH2 各自分開調整,獨立輸出不同電源 𥺼 按下按鍵選擇串聯工作模式時,CH1 的負極與 CH2 正極 在內部相連接。此時輸出電壓僅能由 MASTER(CH1) 側調整 粎 串聯(Serial)工作
𥺦 串 聯 使 用 時 由 CH1 正 極 到 CH2 負 極 可 取 得 2 倍 電 壓 輸出 糍 或 使用中央接地,將 2 組輸出相同電壓值以方便取用雙 電源
籼 並聯(Parrel)工作
重點
12
並聯工作時則表示 CH1 及 CH2 正負對應相接,此時最大輸 出電流增加為單側的 2 倍
信號產生器
提 供電子電路所需信號的儀器通稱為信號產生器。 鎇 常見的有較傳統的音頻信號產生器、函數波產生器以及數位式的任意波形產生器。如 圖 4-4 為函數波信號產生器。
圖 4-4 函數波信號產生器
第 4 章 電子儀表使用與量測 主要操作方式 項目
操作方法
𥺼 輸出波形選擇
以按鈕選擇正弦波、方波或三角波輸出
𥺦 輸出頻率檔位選擇(粗
依所需頻率範圍選擇 10kHz、1kHz、100Hz 或其他檔位頻
調)
率
糍 輸出頻率調整(微調)
𤧹 輸出振幅調整
以旋鈕微調整輸出波形的頻率值,可以在刻度盤或是顯示 幕上看到波形實際輸出頻率 由旋鈕調整輸出波形振幅大小 若輸出波形振幅過大,可以使用衰減按鍵(或選單)降低
𡞰 衰減比例調整
輸出波幅 註:通常有 10dB、20dB 等選擇
粎 DC OFFSET(輸出直流 準位調整) 籼 Symmetry(輸出對稱性 調整)
鈕可以調整輸出波形的直流準位值 註:預設(或關閉)時直流準位為零伏特 方波為調整工作週期(占空比,Dutycycle),對應在正 弦波與三角波上即為調整波形對稱性
粮 Sweep(頻率掃描輸出)
檲 TTLCOMS(數位信號
可以讓輸出波形頻率在一定的範圍內變化,可用於觀測電 路的頻率響應 開啟此功能時輸出為 TTL 或 CMOS 信號,表示輸出為方 波,且電壓範圍符合 TTL 或 CMOS 的電壓規格
輸出)
緜 計頻
拉出旋鈕(或開啟開關)可開啟直流準位調整,旋轉調整
計數功能
將所需測量信號輸入測量輸入端,調整檔位就可以在顯示 幕上讀出待測信號頻率或某個週期內的脈波數
51
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第 4 章 電子儀表使用與量測
綜合實力評量 基本題 *( A ) 琼 示波器為時域觀測儀表,表示其觀測之電壓波形為下列何者之函數? 時間 日期 頻率 數列。 ( B ) 示波器觀測波形,最好能出現 1 ∼ 2 3 ∼ 5 6 ∼ 8 10 ∼ 12 個週期波形。 *( B ) 三種基本波形中,何者電壓與時間變量成一定比例? 正弦波 三角波 方波 以上皆是。 ( C ) 使用三用電表測量電阻之前,必須先做 充電 校正 零歐姆調整 放電 的 動作。 *( B ) 使用三用電表 R1K 歐姆檔測量電阻,指針指示 13 位置,表示待測電阻值為 1.3K 13K 130K 1.3M 。 *( D ) 某交流電動機額定電壓 100V,輸出功率 500W,若測量其輸入電流量為 10A,試求其功 率因數為 1 0.868 0.707 0.5。 ( A ) 測量交直流功率儀表通常必須同時測量 電壓、電流 電流、相位 電壓、相位 相位、阻抗。 *( B ) 交流功率表具有兩個線圈,其中與待測負載串聯者稱為 電位圈 電流圈 動圈 定圈。 *( D ) 使用三用電表 AC10V 檔位測量 800 負載電阻,讀數為 10,試求此負載上功率值應為 1 10 100 125 mW。 ( A ) 測量電能常用 瓦時計 功率表 電壓表 數位功率表。 ( A ) 製作變壓器時,如選用厚度較薄之矽鋼片,則對降低下列哪一種損失最具效益? 渦 流損 銅損 雜散損 介質損。 ( B ) 已知一電阻器,其電阻值介於 1 ∼ 100 歐姆之間,利用三用電表歐姆檔量測時,應切於 何檔最適當? 1 10 1K 10K。 *( C ) 電源濾波用電容器一般多採用何種電容器? 陶瓷電容器 塑膠薄膜電容器 電 解質電容器 雲母電容器。 *( A ) 下列電容器何者有極性? 電解質電容器 陶瓷電容器 塑膠薄膜電容器 雲 母電容器。 *( D ) 一般低頻變壓器皆採用何種材料做為導磁蕊材? 空氣 液態磁鐵 鑄鐵 矽 鋼片。
進階題 ( D ) 琼 下列何者不適用於觀測信號頻率? 示波器 週期計數器 計頻器 數位電壓 表。 *( B ) 下列何者示波器無法直接觀測? 波形 電壓有效值 週期 電壓峰值。 *( A ) 方波工作週期愈高,產生功率值應 愈大 愈小 不一定 視方波產生方式而 定。
第 4 章 電子儀表使用與量測
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*( B ) 觀測開關暫態,最好使用 示波器 數位式示波器 頻譜分析儀 失真儀。 ( D ) 示波器 XY 模式不可觀測 相位差 頻率比 電壓峰值 波形。 *( B ) 三 用 電 表 歐 姆 檔 半 刻 度 值 為 20, 試 求 R100 檔 位 內 阻 為 200 2K 20K 2M 。 *( A ) 使用示波器觀測 1k 電阻波形,得一 6V 峰值正弦波,試計算電阻上功率值 18 21 24 36 mW。 ( D ) 下列何者不適用於交流功率量測? 交流功率表 數位夾式電表 電力分析儀 瓦時計。 ( B ) 若可變電阻器電阻值大小與旋轉角度的大小成線性關係的則屬 A 型 B 型 C 型 D 型 的可變電阻。 ( A ) 有一水泥電阻器標示為 10W20J,其中 J 表示誤差為 ± 5% ± 10% ± 15% ± 20%。
歷屆試題 ( B ) 琼 市售之一般被動元件(L、C、R)上所標示之規格值(如:0.1H、25μF、12k 等), 只適用於下列哪一項之工作頻率場合? 1Hz 1kHz 1MHz 1GHz。 【90 統測】 *( C ) 鎇 已知有一個內部具有電位的電路,如需量測電阻值時,可使用下列何種方法? 三 用表中的歐姆檔 電子電壓表(VTVM)的歐姆檔 利用電壓表及電流表的組合 數字三用表的歐姆檔。
【91 統測】
( D ) 琷 下列有關電表的敘述何者正確? 理想電壓表與電流表的內阻均為零 理想電壓 表與電流表的內阻均為無窮大 理想電壓表的內阻為零,理想電流表的內阻為無窮大 理想電壓表的內阻為無窮大,理想電流表的內阻為零。
【98 統測】
( C ) 䒟 類比式交流電壓表所量測的交流電壓值為下列何者? 平均值 最大值 有效值 波形與頻率。 【98 統測】 *( B ) 電阻之端電壓為直流 5V,此電阻之色碼(4 碼)依序為(棕黑紅銀),若考慮電阻 之誤差,則流過電阻的電流值可能為下列何者? 3.16mA 5.16mA 7.16mA 9.16mA。
【98 統測】
*( D ) 一個陶瓷電容器上標示 104J 50V,則此電容器之電容值為多少? 104pF 10450pF 1.04μF 0.1μF。 【98 統測】 ( B ) 示波器之 CH1 與 CH2 分別輸入頻率相同的正弦波作 XY 模式測試時,出現四種李沙 育圖形,如圖 所示,則下列敘述何者正確? (a) 圖表示兩正弦波無振幅失真、無 相位差 (b) 圖表示兩正弦波無振幅失真、有相位差 (c) 圖表示兩正弦波無振幅失 【99 統測】 真、相位差 90 (d) 圖表示兩正弦波無振幅失真、相位差 90。
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第 4 章 電子儀表使用與量測
*( D ) 某負載電阻 8,通過最大電流 2A,則應採用下列何種材料電阻器較為適當? 碳膜 【99 統測】 電阻 金屬皮膜電阻 碳質電阻 水泥電阻。 ( C ) 下列何者是示波器之垂直控制部分的主要功能之一? 亮度控制 水平感度調整 (TimeDIV) 待測信號感度調整(VoltsDIV) 觸發模式選擇。 【99 統測】 *( A ) 一 個 電 容 器 標 示 為 203M, 其 電 容 值 為 何? 0.02μF±20 % 0.03μF±15 % 0.0203μF±10% 0.023μF±5%。 【100 統測】 ( C ) 下列電容器中,何者具有極性? 塑膠薄膜電容器 陶瓷電容器 電解電容器 雲母電容器。 【100 統測】 *( C ) 若 示 波 器 之 測 試 棒 衰 減 比 為 10:1,VOLTDIV 鈕 置 於 2VDIV,TIMEDIV 鈕 置 於 2msDIV。當測量某週期信號時,顯示波形在水平軸每 2 格重複一次,垂直軸高 度 6 格,則此信號之頻率 f 與峰對峰電壓 VPP 分別為何? f100Hz,VPP100V f125Hz,VPP60V f250Hz,VPP120V f500Hz,VPP120V。 【100 統測】 ( D ) 函數波信號產生器(Function Generator)面板上的 ATT. 或 ATTENUATOR 的功能為何? 輸入相位調整 輸出信號偏移調整 輸入信號偏移調整 輸出信號振幅衰減調 整。
【100 統測】
( B ) 示波器上的 CAL 校正端子,其輸出波形為 正弦波 方波 三角波 鋸齒 波。
【100 統測】
( A ) 圖𥺦 所示為一直流漣波電壓波形,其直流平均值為 Vo,電壓漣波為 ∆Vo,欲使用示波器 量測電壓漣波 ∆Vo 時,選擇開關應置於哪位置? AC DC GND ATT。 【100 統測】
圖𥺦