普考申論題
114年
[電子工程] 電子儀表概要
第 二 題
📖 題組:
四、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。 圖四
四、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。 圖四
📝 此題為申論題,共 2 小題
小題 (二)
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)
思路引導 VIP
本題測驗惠斯登電橋的不平衡靈敏度分析。解題時先由電橋平衡條件求出未知的 $R_3$ 阻值,接著利用戴維寧定理求出從檢流計兩端看入的等效電壓 $V_{TH}$ 與等效電阻 $R_{TH}$。最後將 $V_{TH}$ 與 $R_{TH}$ 代入檢流計的最小可測電流公式,即可反推 $R_3$ 的最小變化量。
小題 (一)
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)
思路引導 VIP
這是一道經典的惠斯登電橋(Wheatstone bridge)解析度與靈敏度問題。解題時首先依據電路圖寫出電橋的平衡方程式,建立待測電阻與可變電阻的關係。接著利用數學上的差分或微分概念,找出電阻微小變化量(ΔR)之間的線性比例關係,代入已知數值即可求解。