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地特四等申論題 107年 [電子工程] 電子儀表概要

第 一 題

📖 題組:
已知兩信號 x = Acosωt 及 y = Bcos(ωt+θ),其相角差為 θ,分別輸入到示波器的水平和垂直的輸入端,利用理查瑟式圖(Lissajous diagram)方法(波形圖示的定義如圖三(a)所示,其中 sinθ ≡ yo/B),分別分析判斷示波器所顯示的下列四種狀態,分別表示兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ 各為多少?(每小題 5 分,共 20 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

圖三(a)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?

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利用李沙育圖形(Lissajous figure)分析相角差。先透過 x=0 時的 y 軸截距 y₀ 與最大振幅 B,代入方程式推導出 sinθ = y₀/B,再根據圖形傾斜方向與特徵判斷相角所在的象限與確切數值。

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【解題思路】利用李沙育圖形(Lissajous curve)計算相角差,先找出 $x=0$ 時的 y 軸截距 $y_0$ 與最大振幅 $B$ 的比值,即可利用 $\sin\theta = y_0/B$ 求得 $\theta$,並藉由圖形特徵判斷所在象限。 【詳解】 已知兩輸入信號:

小題 (二)

圖三(b)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?

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先利用題目給定的公式 sinθ = y₀/B 找圖形與 y 軸的交點 y₀,推導出可能的相角差。接著藉由圖形所在的象限(正斜率或負斜率)進一步判斷確切的 θ 值。

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【解題思路】利用李沙育圖形的相角差公式 sinθ = y₀/B,觀察圖形與 y 軸的交點求出正弦值,再依據直線所在的象限(斜率正負)決定最終的相角差。 【詳解】 已知:兩輸入信號分別為 x = Acosωt 及 y = Bcos(ωt+θ)。由圖三(b) 可觀察出,該李沙育圖形為一條位於第一、三象限,且通過原點的斜直線。

小題 (三)

圖三(c)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?

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觀察理查瑟式圖(Lissajous diagram)時,先找出圖形與 y 軸的交點(截距 y₀)以及 y 軸方向的最大振幅 B。接著將觀察到的特徵代入題目給定的公式 sinθ = y₀/B,利用反三角函數即可求出兩信號間的相角差 θ。

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【解題思路】利用理查瑟式圖的相角差公式 $\sin\theta = \frac{y_0}{B}$ 與圖形幾何特徵進行推導。 【詳解】 已知:

小題 (四)

圖三(d)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?

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看到理查瑟式圖(Lissajous figure)求相位差,應利用題幹給定的公式 sinθ = y₀/B 結合圖形特徵進行判斷。先由 y 軸截距求出可能的角度,再藉由圖形的斜率(所在象限)確認信號是同相還是反相,進而確定最終相角差。

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【解題思路】利用理查瑟圖形(Lissajous figure)的截距特徵及圖形斜率的正負,來推導並判斷兩信號的相角差。 【詳解】 已知:

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