普考申論題
107年
[電子工程] 電子儀表概要
第 四 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)
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)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (四)
圖三(d)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?
思路引導 VIP
判斷理查瑟圖形(Lissajous figure)的相角差時,先觀察圖形與 y 軸的交點 y₀ 來計算 sinθ = y₀/B;接著根據圖形的傾斜方向(斜率正負)或橢圓展開方向決定具體的相角值。本題圖形為一條斜率為負且通過原點的直線,表示兩信號處於完全反相狀態。
小題 (一)
圖三(a)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?
思路引導 VIP
本題測驗示波器在 X-Y 模式下顯示的李沙育圖形(Lissajous figure)之相位差判讀。解題關鍵在於利用兩正弦波的參數式推導出橢圓軌跡方程式,並藉由圖形在 Y 軸的截距($y_0$)與最大振幅($B$)的比例關係,以及圖形主軸所在象限(判斷 $\cos\theta$ 的正負),來推求四種狀態的相角差 $\theta$。
小題 (二)
圖三(b)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?
思路引導 VIP
看到李沙育圖形(Lissajous figure),首先利用圖形與 y 軸的交點 y0 以及最大振幅 B,代入題目給定的公式 sinθ = y0/B 來求相角差的可能值。接著,藉由觀察圖形的斜率(正或負、所在象限),判斷兩信號是同相(0度)還是反相(180度),進而鎖定唯一解。
小題 (三)
圖三(c)中,兩信號 x 和 y 之間的相角差 θ =?
思路引導 VIP
看到理查瑟式圖(Lissajous figure)求相角差,應優先利用題目提供的公式 sinθ = y₀/B。觀察圖三(c)為一正交的橢圓(或圓),其軌跡與 y 軸的交點剛好位於垂直最大振幅處(即 y₀ = B),代入公式求出 sinθ 的值即可反推角度。