輔仁大學電子工程學系 電路實驗教材(上)
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(2) 本實驗教材依照直流、暫態、交流的內容順序編排，儀器使用和 Pspice 電 腦模擬的部分依照上課內容穿插其中。 下列為本教材上學期的上課內容安排方式。 電路實驗(上) 次數. 內容. 備註. 1. 電源供應器電表電阻. 2. 歐姆定理與PSpice操作. 3. 串聯並聯. 4. 克希荷夫定理. 5. △−Y轉換. 6. 重疊定理. 7. 戴維寧定理. 8. 可變電阻. 9. 最大功率轉移. 10. 惠司登電橋. 11. FUNCTION示波器. 12. RC暫態. 13. RL暫態. 14. RLC串聯. 15. RLC並聯. 16. 二極體. 17. 稽納二極體. 18. 橋式整流. 19. 拑位電路. 20. 倍壓電路. 最後修訂日期：95 02 08 i.
(3) 電路實驗（上）注意事項及計分方式 1. 上課前需先預習實驗內容。 2. 上課時須保持實驗室的秩序安靜與整潔。 3. 實驗報告以再生紙張書寫(任何單面空白之紙張)；須於規定的時間內交齊， 否則將不予記分。 4. 實驗操作以兩小時為限。 5. 實驗驗收以當次實驗課程內容為限，不得補驗收。 6. 計分方式： （1）實驗驗收(35%) （2）實驗報告(35%) a. 實驗名稱及目的 b. 理論推導 c. 實驗圖形數據 d. Pspice 模擬 （3）期末考( 電路實作測驗 )(30%) （4）出席率 a. 遲到 5 分鐘內者，將不予扣分 b. 遲到 5 ~ 15 分鐘內，扣總成績 1 分 c. 遲到超過 15 分鐘者，扣總成績 5 分 d. 遲到超過 30 分鐘者，曠課論 e. 曠課三次，該科實驗不及格. ii.
(4) 實驗一．電源供應器電表電阻 電源供應器 電路：. 最大輸出功率：30 V × 3 A=90 W 指播開關 VOLTS：顯示電壓 指播開關 AMPS：顯示電流 旋鈕 VOLTAGE：調整輸出電壓值 旋鈕 CURRENT：調整輸出電流值 中間按鈕高低形式 INDEP：兩組電源互相獨立 中間按鈕高低形式 SERIERS：兩組電源互相串聯；可提高供應電壓(60 V 3 A) 中間按鈕高低形式 PARALLEL：兩組電源互相並聯；可提高供應電流(30 V 6 A) 輸出端 5V FIXED 3 A：為固定電壓 5 V 電流 3 A 的輸出 指示燈 CV：定電壓輸出模式 指示燈 CC：定電流輸出模式，燈亮表示電源供應器的電流輸出，到達所限制的電流量；一般而言 這個燈亮表示短路。 使用方式： 1．將旋鈕 CURRENT 向左逆時鐘旋至約 8 至 9 點鐘方向，限制輸出電流。 2．指播開關 VOLTS 播到顯示電壓。 3．調整旋鈕 VOLTAGE 到欲輸出的電壓。 4．輸出端接到電路(先接上接地端端再接正端)。 5．若電壓往下掉，表示電流不夠；需增加電流的輸出，將旋鈕 CURRENT 往順時鐘方向調。 6．若指示燈 CC 亮，表示短路。馬上關掉電源，檢查電路。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 1.
(5) 實驗一．電源供應器電表電阻 電表 三用電表 量測電壓、電流、電阻、電容 插孔 V－Ω：量測電壓或電阻 插孔 COM：共同接地端 插孔 mA：量測電流，最大到 2A 插孔 20A：量測電流，最大到 20A 圓孔＋CX－：量測電容，將電容依正負腳位插上 按鈕. ：測量交流電(壓/流)和直流電(壓/流). 按鈕. ：測量交流電(壓/流). 按鈕 TRUS RMS ：測量交流電(壓/流)均方根值 按鈕 ：測量直流電(壓/流) 按鈕 AC DC：選擇測量的是交流電或直流電 按鈕 nF：測量電容 按鈕 V：測量電壓 按鈕 mA：測量電流 按鈕 KΩ：測量電阻 檔位選擇： 2. 20. 200. 2000. 20μF. 200mV. 2. 20. 200. 1000. 200μA. 2. 20. 200. 2000. 20A. 選擇測量電流檔位. 200Ω. 2. 20. 200. 2000. 20MΩ. 選擇測量電阻檔位. 選擇測量電容檔位 選擇測量電壓檔位. 按鈕 PWR：電源開關 量測電壓的方法： 1．負端接上插孔 COM，正端接上插孔 V－Ω。 2．選擇測量的是交流電或直流電(按鈕 AC DC)。 3．選擇測量電壓(按鈕 V)。 4．選擇測量電壓檔位(電壓大概是在哪個範圍內)。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 2.
(6) 量測電流的方法： 1．負端接上插孔 COM，正端接上插孔插 mA 或 20A(視電流大小而定)。 2．選擇測量的是交流電或直流電(按鈕 AC DC)。 3．選擇測量電流(按鈕 mA)。 4．選擇測量電流檔位(電流大概是在哪個範圍內)。 量測電阻的方法： 1．負端接上插孔 COM，正端接上插孔插 V－Ω。 2．選擇測量電阻(按鈕 KΩ)。 3．選擇測量電阻檔位(電阻大概是在哪個範圍內)。 量測電容的方法： 1．選擇測量電容(按鈕 nF)。 2．選擇測量電容檔位(電容大概是在哪個範圍內)。 3．將電容依正負腳位插上(按鈕 nF)。 量測電壓電流的接法：. 量測跨過元件的電壓. 量測流過元件的電流. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 3.
(7) 實驗一．電源供應器電表電阻 電阻 原理：. 色環. 第一環. 第二環. 第三環. 第四環. 意義. 第一位數. 第二位數. 乘數. 誤差. 0. 黑. 0. 0. 10. 棕. 1. 1. 101. ±1%. 2. 10. 2. ±2%. 3. 2. 紅 橙. 3. 3. 10. 黃. 4. 4. 104. 綠. 5. 5. 105. 6. 10. 6. ±0.25%. 10. 7. ±0.10%. 8. ±0.05%. 6. 藍. 7. 紫. 7. 灰. 8. 8. 10. 白. 9. 9. 109. 金. 10-1. 銀. -2. 10. ±5% ±10% ±20%. 無色. 目的： 認識電阻、測量電阻 電路：. 零件： 電阻. ±0.5%. ？Ω＊10. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 4.
(8) 步驟：1‧任意選取五個電阻。 2‧測量電阻值將結果紀錄於下表。 色碼. 表示值. 測量值. 作業： 無. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 5.
(9) 實驗二．歐姆定理 目的： 認識歐姆定理 測量電壓、電流、電阻 電路：. 圖(A) v S =DC 10 V， R1 =1 k. 零件： 電阻. 1 k＊1、10 k＊1、20 k＊1、50 k＊1、100 k＊1. 步驟：1‧在未接上電路之前，先測量電阻實際的電阻值。 2‧測量圖(A)中流經 R1 的電流 i。 3‧將測量圖(A)中 R1 兩端的電壓差(V)。 4‧計算 i × R1 。 vS =10 V. R1. 1k. 10 k. 20 k. 50 k. 100 k. 20 k. 50 k. 100 k. 實際電阻值 流經 R1 的電流. R1 兩端電壓差 i × R1 = vS =5 V. R1. 1k. 10 k. 實際電阻值 流經 R1 的電流. R1 兩端電壓差 i × R1 =. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 6.
(10) vS =15 V. R1. 1k. 10 k. 20 k. 50 k. 100 k. 實際電阻值 流經 R1 的電流. R1 兩端電壓差 i × R1 =. 模擬： *ohm’s law R1 1 0 10K VS 1 0 .DC VS 10V 10V 10V .PRINT DC V(1,0) I(R1) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬步驟 1。 R1 =10 k。顯示流經電阻 R1 之電流，和 R1 兩端電壓差。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 7.
(11) 實驗三．串聯並聯 目的： 認識串聯 電路：. 圖(A) v S =DC 3 V， R1 =1 k， R2 =2 k， R3 =4.7 k， R4 =6.8 k. 零件： 電阻. 1 k＊1、2 k＊1、4.7 k＊1、6.8 k＊1. 步驟：1‧先不接上 v S 測量總電阻 R。 2‧接上 v S ，測量電流 i 和 v1 、 v2 、 v3 、 v4 的電壓。並將結果紀錄於下表(一)中。 3‧改變 v S 的電壓，重複步驟 1、2，完成表(一)。 表(一) vS. i. R. v1. v2. v3. 3V 6V 9V. 模擬： *serial R1 1 2 1k R2 2 3 2k R3 3 4 4.7k R4 4 0 6.8k VS 1 0 DC 3V .DC VS 10V 10V 10 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 8. v4.
(12) .PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(3,4) V(4,0) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)；求出各節點的電壓，和各路徑的電流。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 9.
(13) 實驗三．串聯並聯 目的： 認識並聯 電路：. 圖(A) v S =DC 5 V， R1 =1 k， R2 =2 k， R3 =4.7 k， R4 =6.8 k. 零件： 電阻. 1 k＊1、2 k＊1、4.7 k＊1、6.8 k＊1. 步驟：1‧先不接上 v S 測量總電阻 R。 2‧接上 v S ，測量電流 i 和 i1 、 i2 、 i3 、 i4 的電流。並將結果紀錄於下表(一)中。 3‧改變 v S 的電壓，重複步驟 1、2，完成表(一)。 表(一) vS. i. R. i1. i2. i3. 5V 10 V 15 V. 模擬： *parallel R1 1 0 1k R2 1 0 2k R3 1 0 4.7k R4 1 0 6.8k VS 1 0 DC 5V .DC VS 10V 10V 10 .PRINT DC V(1,0) I(VCC) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 10. i4.
(14) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)；求出各節點的電壓，和各路徑的電流。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 11.
(15) 實驗四．克希荷夫定理 目的： 認識克希荷夫定理 電路：. 圖(A). v S 1 =DC 3 V， v S 2 =DC 5 V ， R1 =1 k， R2 =1 k， R3 =2 k， R4 =4.7 k. 零件： 電阻. 1 k＊2、2 k＊1、4.7 k＊1. 步驟：1‧測量圖(A)中，各節點電壓、各路徑電流。 2‧將結果紀錄於下表(一)。 3‧ v S 1 改為 DC 5 V， v S 2 改為 DC 3 V；重複步驟 1。將結果紀錄於表(二)。. 表(一) vA. v1. v2. v3. v4. i1. i2. i3. v4. i1. i2. i3. 表(二) vA. v1. v2. v3. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 12.
(16) 模擬： *kichhoffs law R1 1 2 1k R2 2 4 1k R3 2 3 2k R4 3 0 4.7k VS1 1 4 DC 3V VS2 4 0 DC 5V .DC VS1 3V 3V 3V .PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(3,0) V(2,4) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) .END. 1. R1. R3. I1 2. V1 VS1. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 推算步驟 3 中，各節點電壓、各路徑電流。列出細算式。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)；求出各節點的電壓，和各路徑的電流。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 13. I3 3. V3 R2. R4. V2. V4. I2 4. 0 VS2.
(17) 實驗五．重疊定理 目的： 認識重疊定理 電路： i1. R1. R3. vA. v1 vS1. i3. v3 R2. R4. v2. v4. i2. 圖(A). 圖(B). 圖(C) v S1 =DC 3 V， v S 2 =DC 5 V ， R1 =1 k， R2 =1 k， R3 =2 k， R4 =4.7 k. 零件： 電阻. 1 k＊2、2 k＊1、4.7 k＊1. 步驟：1‧測量圖(A)中，各節點電壓、各路徑電流，將結果紀錄於下表(一)。 2‧測量圖(B)中，各節點電壓、各路徑電流，將結果紀錄於下表(二)。 3‧測量圖(C)中，各節點電壓、各路徑電流，將結果紀錄於下表(三)。 表(一). vA. v1. v2. v3. v4. i1. i2. i3. v4. i1. i2. i3. v4. i1. i2. i3. 表(二). vA. v1. v2. v3. 表(三). vA. v1. v2. v3. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 14.
(18) 模擬： *superposition1 R1 1 2 1k R2 2 0 1k R3 2 3 2k R4 3 0 4.7k VS1 1 0 DC 3V .DC VS1 3V 3V 3V .PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(2,0) V(3,0) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) .END *superposition 2 R1 2 1 1k R2 2 1 1k R3 2 3 2k R4 3 0 4.7k VS2 1 0 DC 5V .DC VS2 5V 5V 5V .PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(2,0) V(3,0) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) .END *superposition 3 R1 1 2 1k R2 2 4 1k R3 2 3 2k R4 3 0 4.7k VS1 1 0 DC 3V VS2 4 0 DC 5V .DC VS1 3V 3V 3V VS2 5V 5V 5V .PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(2,0) V(3,0) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)、圖(B)、圖(C)；求出各節點的電壓，和各路徑的電流。 5‧結果討論。 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 15.
(19) 實驗六．可變電阻 目的： 認識可變電阻 認識分壓定理 零件：. 實體圖. 電路圖. 電路：. 圖(A). 圖(B). v S =DC 10 V， R1 =100 Ω， VR1 =10 k. 零件： 電阻 可變電阻. 100 Ω＊1 10 k＊1. 步驟：1‧接好電路圖(A)先不接上電源 v S ，測量 AC 兩點間的電阻值，記為 R AC 。 R AC = 2‧轉動可變電阻上旋柄時， R AC 是否改變？ 記為 v AC 。 v AC =. 。接上電源 v S 測量 AC 兩點間的電壓，. 。. 3‧測量 BC 兩點間的電阻值，記為 R BC 。 R BC =. v BC =. 。. 。測量 BC 兩點間的電壓，記為 v BC 。. 。 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 16.
(20) 4‧測量 AB 兩點間的電阻值，記為 R AB 。 R AB = v AB = 。. 。測量 AB 兩點間的電壓，記為 v AB 。. 5‧轉動可變電阻上旋柄時， R BC 是否改變？. 。. 6‧轉動可變電阻上旋柄時， R AC 是否改變？. 。完成表(一)。. 7‧接好電路圖(B)調整可變電阻使 VR1 =1 k，測量電壓 v L 。 VR1 每次增加 1 k；完成表(二)。 8‧將表(二)的結果繪於圖(一)。 表(一) 1k. R BC. 3k. 5k. 7k. 9k. R AB R AB + R BC v AB. v BC v AB + v BC. 表(二) VR1. 1k. 2k. 3k. 4k. 5k. 6k. 7k. vL. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 17. 8k. 9k.
(21) 圖(一). 模擬： .MODEL R2 RES *設定可變電阻模式 .DC RES R2(R) 1 9k 10 *可變電阻改變之範圍 從 1 到 1k 每次改變 10 *variable resistance R1 1 2 1k R2 2 0 R2 1 VS 1 0 DC 10V .MODEL R2 RES *設定可變電阻模式 .DC RES R2(R) 1 9k 10 *可變電阻改變之範圍 從 1 到 1k 每次改變 10 .PRINT DC V(2) I(R2) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 18.
(22) .PROBE .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬步驟 7、8 畫求電壓變化的圖形。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 19.
(23) 實驗七．戴維寧定理 目的： 認識戴維寧與諾頓定理 電路：. 圖(A). 圖(B). 圖(C). 圖(D). 圖(E). v S1 =3 V， v S 2 =5 V， R1 =1 k， R2 =2 k， R3 =2 k， R4 =4.7 k， RL =3.3 k. 零件： 電阻. 1 k＊1、2 k＊2、3.3 k＊1、4.7 k＊1. 步驟：1‧測量圖(A)中負載 RL 兩端之電壓= ，及流經 RL 之電流= 2‧測量圖(B)中 A、B 兩點開路之等效電壓 vOC = 。。 3‧測量圖(C)中 A、B 兩點短路之等效電流 iSC = 。 4‧測量圖(D)中 A、B 兩點短路之等效電阻 Req =. 。. 。. 5‧以步驟 2 步驟 4 中所測量到的數據，接好圖(E)的電路。 6‧測量圖(E)中負載 RL 兩端之電壓= ，及流經 RL 之電流= C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 19. 。.
(24) 模擬： *Thevenin theorem 1 R1 1 2 1k R2 2 3 2k R3 2 4 2k R4 4 0 4.7k RL 4 0 3.3k VS1 1 3 DC 3V VS2 3 0 DC 5V .DC VS1 3V 3V 3V VS2 5V 5V 5V .PRINT DC V(4,0) I(RL) .END *Thevenin theorem 2 R1 1 2 1k R2 2 3 2k R3 2 4 2k R4 4 0 4.7k VS1 1 3 VS2 3 0 .DC VS1 3V 3V 3V VS2 5V 5V 5V .PRINT DC V(4,0) .END *Thevenin theorem 3 R1 1 2 1k R2 2 3 2k R3 2 4 2k R4 4 0 4.7k R5 4 0 1 *R5 為 1ohm 視為短路 VS1 1 3 VS2 3 0 .DC VS1 3V 3V 3V VS2 5V 5V 5V .PRINT DC I(R5) .END *Thevenin theorem 4 R1 1 2 1k R2 2 3 2k R3 2 4 2k R4 4 0 4.7k RL 4 0 1M *RL 為 1M 視為開路 VS1 1 3 DC 3V C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 20.
(25) VS2 3 0 DC 5V .TF V(RL) VS1 .END *Thevenin theorem 5 Req 1 2 ?k RL 2 0 3.3 k VOC 1 0 .DC VOC ?V ?V ?V .PRINT DC V(RL) I(RL) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 推導出圖(A)中的等效電壓 vOC 及等效電阻 Req 。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)。求 A、B 兩點之電壓，及流過 RL 之電流。 以 spice 模擬圖(B)。求 A、B 兩點開路之等效電壓 vOC 。 以 spice 模擬圖(C)。求 A、B 兩點短路之等效電流 iSC 。 以 spice 模擬圖(D)。求 A、B 兩點短路之等效電阻 Req 。 代入 vOC 、 Req 之值；以 spice 模擬圖(E)。求負載 RL 兩端之電壓，及流經 RL 之電流。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 21.
(26) 實驗九．最大功率轉移定理 目的： 認識最大功率轉移 電路：. 圖(A). 圖(B). v S =DC 10 V， R1 =1 k， R2 =1 k， RL =1 k VR. 零件： 電阻 可變電阻. 500 Ω＊1、1 k＊2 1 k＊1. 步驟：1‧求圖(A)中之 vOC 、 Req (戴維寧等效電阻)，如圖(B)。 2‧圖(A)中調整 RL 為 100 Ω，測量 RL 兩端電壓 v L 和流經 RL 的電流 i L 。按照公式 p = vi ， 紀錄結果完成下表(一)。並依照數據完成圖(一)。 表(一). RL. 100 Ω. 200 Ω. 300 Ω. 400 Ω. 500 Ω. 600 Ω. 700 Ω. i L (mA) v L (V) p (mW). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 22. 800 Ω. 900 Ω.
(27) 圖(一). 模擬： *power transfer 1 R1 1 2 1k R2 2 0 1k RL 2 0 RL 1 VS 1 0 DC 10V .MODEL RL RES *設定可變電阻模式 .DC RES RL(R) 1 1k 1 *可變電阻改變之範圍 從 1 到 1k 每次改變 1 .PRINT DC V(RL) I(RL) .PROBE .END * power transfer 2 Req 1 2 500 RL 2 0 RL 1 VOC 1 0 DC 5V .MODEL RL RES *設定可變電阻模式 .DC RES RL(R) 1 1k 1 *可變電阻改變之範圍 從 1 到 1k 每次改變 1 .PRINT DC V(RL) I(RL) .PROBE .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)， RL 電阻值由 1 到 1 k；每次改變 1。X 軸顯示 Ω，Y 軸顯示 mW，畫出圖 形。 以 spice 模擬圖(B)，代入步驟 1 中 vOC 、 Req 的數值， RL 電阻值由 1 到 1 k；每次改變 1。X 軸 顯示 Ω，Y 軸顯示 mW，畫出圖形。 5‧結果討論。 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 23.
(28) 實驗九‧Δ-Y 等效電路 目的： 認識 Δ-Y 等效電路 電路：. 圖(A). 圖(B). v S =10 V， Ra = Rb = Rc =1 k， R1 = R2 = R3 =330 Ω， R4 ＝1 k， R5 =680 Ω， R6 =2 k. 零件： 電阻. 330 Ω＊3、680 Ω＊1、1 k＊4、2 k＊1. 步驟：1‧接好圖（A），測量電壓 v AB 、 v BC 、 v AC 。測量流經 R4 、 R5 、 R6 的電流。. R4. R5. R6. v AB. v BC. v AC. 2‧接好圖（B），測量電壓 v AB 、 v BC 、 v AC 。測量流經 R4 、 R5 、 R6 的電流。. R4. R5. R6. v AB. v BC. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 24. v AC.
(29) 模擬： *Delta-Y 1 R4 1 2 1k Rc 2 3 1k Rb 2 4 1k Ra 3 4 1k R5 3 0 680 R6 4 0 2k VS 1 0 .DC VS 10V 10V 10V .PRINT DC I(R4) I(R5) I(R6) V(2,3) V(2,4) V(3,4) .END *Delta-Y 轉換 Y R4 1 2 1k R1 2 3 330 R2 3 4 330 R3 3 5 330 R5 4 0 680 R6 5 0 2k VCC 1 0 DC 10V .DC VCC 10V 10V 10V .PRINT DC I(R4) I(R5) I(R6) V(2,4) V(4,5) V(2,5) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖步驟 1 和步驟 2。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 25.
(30) 實驗十‧The resistive bridge 目的： 認識基本感測電路 電路： R4. R1. R2. A. vS. B. vO. R3. RX. 圖(A) v S =DC10 V， R1 =10 k， R2 =1 k， R3 =5.1 k， R4 =100 Ω， RX =5 k VR. 零件： 電阻 可變電阻. 100 Ω＊1、1 k＊2、3 k＊1、5.1 k＊1、10 k＊1 5 k＊1. 。 R2 =. 步驟：1‧接好圖（A），先不接上電源 v S ，測量實際電阻值 R1 = R3 =. 。 R4 =. 。. 。. 2‧接上電源 v S ，測量流經路徑 A、B 兩點之電壓 v AB =. 。. 3‧調整可變電阻 RX ，使 v AB ＝0，此時 RX 之電阻值為多少 RX =. 。. 4‧更換 R1 、 R2 、 R3 之電阻值，然後調整 RX ，使 v AB ＝0，測量 RX 之電阻值，完成下表。. R1. 10 k. R2. R3. 5k. RX. R1. 1k. R2. 1k. 3k. 1k. 3k. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 26.
(31) R3. 1k. RX. R1. 5k. R2. R3. 3k. RX. 1k. 3k. 模擬： *resistive bridge R4 4 1 100 R1 1 2 10k R2 1 3 1k R3 2 0 5.1k RX 0 3 VR 1 VS 4 0 DC 10V .MODEL VR RES .DC RES VR(R) 1 1000 1 *可變電阻從 1 到 1000 每次改變 1 .PROBE V(3,2) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)，可變電阻 RX 從 1 Ω 到 1000 Ω 每次改變 1 Ω。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 27.
(32) 實驗十一．示波器與波形產生器 訊號產生器 產生方波、三角波、正弦波等訊號 按鈕 PWR：電源開關。 按鈕 1M、100K、10K、1K、100、10、1：選擇頻率範圍。 FUNCTION 三個按鈕：選擇輸出波形的種類；方波、三角波、正弦波。 FREQUENCY：調整頻率。 旋鈕 COARSE：粗調 (大)。 旋鈕 FINE：微調 (小)。. PUSH＞DUTY：改變 ON Duty cycle，波型和週期。若不改變則左旋至底；到 CAL 端。 PULL＞INV：改變 OFF Duty cycle，波型和週期。若不改變則左旋至底；到 CAL 端。 PUSH＞OFFSET： PULL＞ADJ：調整輸出波形的準位。 PUSH＞TTL：輸出端 TTL 輸出方波振幅固定為 5V。 PULL＞CMOS：輸出端 CMOS 輸出方波振幅固定為 5V－15V。 PUSH＞AMPL：調整 OUT50Ω 輸出端，輸出波形的振幅。 PULL＞ − 20dB ：OUT50Ω 輸出訊號振幅取 log 衰減。. 使用方法： 1．打開電源。 2．接上示波器，觀察輸出波形。 3．選擇要輸出的波形，方波、三角波、正弦波或 TTL 方波。 4．選擇頻率範圍。 5．調整頻率先粗調後微調。 6．調整振幅(方波、三角波、正弦波輸出端為 OUT50Ω，調整旋鈕 AMPL) (TTL/CMOS 方波輸出端為 TTL/CMOS，調整旋鈕 TTL/CMOS) 7．調整輸出波形的準位(旋鈕 OFFSET/ADJ). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 28.
(33) 實驗十一．示波器與波形產生器 示波器. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 29.
(34) 1‧POWER：電源 2‧INTENSITY：調整亮線之亮度 3‧FOCUS：調整亮線的清晰度 4‧VERTICAL：選擇垂直軸輸入方式 MODE：選擇輸入的方式 CH1：CH1 之輸入訊號 CH2：CH2 之輸入訊號 ALT 交替掃描：交替顯示 CH1 和 CH2 之輸入訊號(用於高頻訊號觀察) CHOP 切割掃描：以 150KHz 在兩頻道間切換顯示(用於低頻號觀察) ADD：顯示 CH1 和 CH2 之合成波形(CH1+ CH2) 5‧CH2 INV：將 CH2 訊號反向。須注意是否會造成誤差；有誤差則用 GND→ POSITION 調整。 欲顯示(CH1－CH2)，先將 CH1 和 CH2 之波形合成相加(CH1+ CH2)；再把 CH2 反向，使成－CH2。 即可得到(CH1－CH2)。 6‧X-Y：CH1 成為 Y 軸，CH2 成為 X 軸，之 X-Y 軸示波器 7‧TRIGGER：觸發 MODE：選擇觸發的方式 AUTO：由 TRIGGER 訊號啟動掃描 NORM：由 TRIGGER 訊號啟動掃描，若無正確訊號則不顯示亮線 FIX：將同步 LEVEL 加以固定。用於訊號線會飄移時固定之用 8‧SOURCE：選擇觸發的訊號來源 VERT MODE：依照 VERTICAL MODE 自動選擇觸發訊號源，選擇方式如下 VERTICAL MODE. TRIGGER 觸發訊號源. CH1. CH1. CH2. CH1 CH1 及 CH2 交替. ALT CHOP ADD. CH1 CH1 和 CH1 的合成訊號. CH1：觸發的訊號源為 CH1 CH2：觸發的訊號源為 CH2 LINE：以交流電源的頻率作為觸發 EXT：觸發的訊號源為 EXT.TRIG C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 30.
(35) 9‧LEVEL：調整觸發點。當波形左右飄移時，調整觸發點。 10‧SLOPE：選擇觸發極性，正緣觸發或負緣觸發 11‧CH1 or Y CH2 or X： POSITION：調整波形垂直位置 VARIABLE：垂直軸衰減微調。轉至 CAL 位置為未衰減 VOLTS/DIV：示波器 Y 軸每一格代表的電壓單位 AC：輸入信號為交流電，直流成分被去除 GND：輸入信號接地，確認接地電位 DC：輸入信號包括直流電 12‧HORIZONTAL： POSITION：調整波形水平位置 VARIABLE：水平軸衰減微調。轉至 CAL 位置為未衰減 SWEEP TIME/DIV：示波器 X 軸每一格代表的時間單位 13‧X10 M：X 軸由中央擴大向左右 10 倍 14‧CAL 端子：校正端子。輸出 1KHz 1Vp-p 正極性方波。 15‧CH1 INPUT：CH1 輸入端 16‧CH2 INPUT：CH2 輸入端 17‧EXT.TRIG：外部觸發訊號輸入端. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 31.
(36) 使用前準備： VERTICAL MODE：CH1 CH2 INV：OFF X-Y：OFF TRIGGER MODE：AUTO SOURCE：VERT MODE LEVEL：中央 SLOPE：正(正緣觸發) CH1 or Y CH2 or X POSITION：中央 VARIABLE：CAL VOLTS/DIV：5V/DIV AC GND DC：GND HORIZONTAL POSITION：中央 VARIABLE：CAL SWEEP TIME/DIV：0.2mS/DIV X10 M：OFF. 使用方法： 完成使用前準備後，應在示波器上看到一條置中的水平線 CH1 接上待測訊號 將 CH1 or Y 的 AC GND DC 切換至 DC 調整 VOLTS/DIV 調整 SWEEP TIME/DIV. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 32.
(37) 實驗十一．示波器與波形產生器 訊號產生器與示波器使用 實作： 目的：訊號產生器與示波器使用 電路：. 步驟：1‧訊號產生器輸出頻率 1 kHz 振幅 10 V 之三角波，顯示於示波器。將波形畫於圖(一)。 2‧訊號產生器輸出頻率 20 kHz 振幅 5 V 之正弦波，顯示於示波器。將波形畫於圖(二)。 3‧訊號產生器輸出頻率 125 Hz 振幅 10 V 之方波，顯示於示波器。將波形畫於圖(三)。 4‧訊號產生器輸出頻率 10 kHz 振幅 7.5 V 之 CMOS 方波，顯示於示波器。將波形畫於圖(四)。 5‧示波器 CH1 為頻率 10 kHz 振幅 10V 之正弦波。CH2 為頻率 10 kHz 振幅 5 V 之 CMOS 方波。 顯示波形 CH1 + CH2。將波形畫於圖(五)。 6‧示波器 CH1 為頻率 2 kHz 振幅 3 V 之方波。CH2 為頻率 1 kHz 振幅 1 V 之 CMOS 方波。顯 示波形 CH1－CH2。將波形畫於圖(六)。. Vm 為振幅 T 為週期. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 33.
(38) 圖(一)‧(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(二)‧(2V/DIV，20µS/DIV). 圖(三)‧(5V/DIV，2mS/DIV). 圖(四)‧(5V/DIV，20µS/DIV). 圖(五)‧(5V/DIV，20µS/DIV). 圖(六)‧(5V/DIV，0.2mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 34.
(39) 模擬： *function generator and oscilloscope 1 R1 1 0 10k Vs 1 0 PULSE -10 10 0 0.5m 0.5m 1n 1m .TRAN 0 5ms 0 .PROBE V(1) .OPTIONS NOPAGE .END * function generator and oscilloscope 2 R1 1 0 10k Vs 1 0 SIN 0 5 20k 0 0 0 .TRAN 0 0.2ms 0 .PROBE V(1) .OPTIONS NOPAGE .END * function generator and oscilloscope 3 R1 1 0 10k Vs 1 0 PULSE -10 10 0 0 0 4m 8m .TRAN 0 50ms 0 .PROBE V(1) .OPTIONS NOPAGE .END * function generator and oscilloscope 4 R1 1 0 10k Vs 1 0 PULSE 0 7.5 0 0 0 0.05m 0.1m .TRAN 0 1ms 0 .PROBE V(1) .OPTIONS NOPAGE .END * function generator and oscilloscope 5 R1 1 3 1 R2 2 3 1 R3 3 0 10k Vs1 1 0 PULSE 0 5 0 0 0 0.05m 0.1m Vs2 2 0 SIN 0 10 10k 0 0 0 .TRAN 0 1ms 0 .PROBE V(3) .OPTIONS NOPAGE .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 35.
(40) * function generator and oscilloscope 6 R1 1 3 1 R2 2 3 1 R3 3 0 10k Vs1 1 0 PULSE -3 3 0 0 0 0.025m 0.05m Vs2 2 0 PULSE 0 1 0 0 0 0.05m 0.1m .TRAN 0 0.2ms 0 .PROBE V(1) V(2) .OPTIONS NOPAGE .END. 作業： 1‧模擬步驟 1 到步驟 6 的波形。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 36.
(41) 實驗十二．RC 電路 實作： 目的：認識電容 認識 RC 電路的步階響應 電路：. vR1 vC1. 圖(A) vi 為振幅 5 V 頻率 300 Hz 之 TTL 方波， R1 =100 Ω， C1 =3.3 μF. 零件： 電阻. 100 Ω＊1. 電容. 1 μF＊1、3.3 μF＊1、4.7 μF＊1、10 μF＊1. 步驟：1‧接好電路圖(A)。注意電容的正負腳位。 2‧以示波器 CH1 測量 R1 上之電壓訊號 v R1 。正端接上 A 點，負端接地，並畫下波形於圖(一)。 3‧以示波器 CH2 測量 C1 上之電壓訊號 v C1 。正端接上 B 點，負端接地。 4‧按下 CH2 INV 鈕，將 CH2 訊號波形反相，並畫下圖形於圖(二)。 5‧將電容換為 1 μF，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(三)。 6‧將電容換為 2.2 μF，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(四)。 7‧將電容換為 4.7 μF，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(五)。 8‧將電容換為 10 μF，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(六)。 9‧以 DC 準位測量波形，當波形左右飄移時，調整示波器的觸發點旋鈕 LEVEL。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 37.
(42) 圖(一)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(二)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(三)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(四)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(五)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(六)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 38.
(43) 模擬： *RC R1 1 0 100 C1 0 2 3.3uF Vi 1 2 PULSE(0 10 0 0 0 1.665mS 3.333mS) *輸入信號為 300Hz 之 TTL 方波 .TRAN 0 10ms 0 .PROBE V(R1) V(0,2) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬步驟 2 步驟 3。顯示 v R1 和 v C1 的變化情形。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 39.
(44) 實驗六．可變電阻 目的： 認識可變電阻 認識分壓定理 零件：. 實體圖. 電路圖. 電路：. 圖(A). 圖(B). v S =DC 10 V， R1 =100 Ω， VR1 =10 k. 零件： 電阻 可變電阻. 100 Ω＊1 10 k＊1. 步驟：1‧接好電路圖(A)先不接上電源 v S ，測量 AC 兩點間的電阻值，記為 R AC 。 R AC = 2‧轉動可變電阻上旋柄時， R AC 是否改變？ 記為 v AC 。 v AC =. 。接上電源 v S 測量 AC 兩點間的電壓，. 。. 3‧測量 BC 兩點間的電阻值，記為 R BC 。 R BC =. v BC =. 。. 。測量 BC 兩點間的電壓，記為 v BC 。. 。 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 16.
(45) 4‧測量 AB 兩點間的電阻值，記為 R AB 。 R AB = v AB = 。. 。測量 AB 兩點間的電壓，記為 v AB 。. 5‧轉動可變電阻上旋柄時， R BC 是否改變？. 。. 6‧轉動可變電阻上旋柄時， R AC 是否改變？. 。完成表(一)。. 7‧接好電路圖(B)調整可變電阻使 VR1 =1 k，測量電壓 v L 。 VR1 每次增加 1 k；完成表(二)。 8‧將表(二)的結果繪於圖(一)。 表(一) 1k. R BC. 3k. 5k. 7k. 9k. R AB R AB + R BC v AB. v BC v AB + v BC. 表(二) VR1. 1k. 2k. 3k. 4k. 5k. 6k. 7k. vL. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 17. 8k. 9k.
(46) 圖(一). 模擬： .MODEL R2 RES *設定可變電阻模式 .DC RES R2(R) 1 9k 10 *可變電阻改變之範圍 從 1 到 1k 每次改變 10 *variable resistance R1 1 2 1k R2 2 0 R2 1 VS 1 0 DC 10V .MODEL R2 RES *設定可變電阻模式 .DC RES R2(R) 1 9k 10 *可變電阻改變之範圍 從 1 到 1k 每次改變 10 .PRINT DC V(2) I(R2) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 18.
(47) .PROBE .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬步驟 7、8 畫求電壓變化的圖形。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 19.
(48) 實驗十三．RL 電路 實作： 目的：認識電感 認識 RL 電路的步階響應 電路：. A. R1. vR1. vi. i. vL1. L1 B. 圖(A) vi 為振幅 5 V 頻率 850 Hz 之 TTL 方波， R1 =200 Ω， L1 =6 mH. 零件： 電阻. 200 Ω＊1. 電感. 6 mH＊1、24 mH＊1、50 mH＊1、100 mH＊1、0.5 H＊1. 步驟：1‧接好電路圖(A)。注意電感無正負腳位。 2‧以示波器 CH1 測量 R1 上之電壓訊號 v R1 。正端接上 A 點，負端接地，並畫下波形於圖(一)。 3‧以示波器 CH2 測量 L1 上之電壓訊號 v L1 。正端接上 B 點，負端接地。 4‧按下 CH2 INV 鈕，將 CH2 訊號波形反相，並畫下圖形於圖(二)。 5‧將電感換為 24 mH，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(三)。 6‧將電感換為 50 mH，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(四)。 7‧將電感換為 100 mH，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(五)。 8‧將電感換為 0.5 H，重複步驟 2 到 4，同時顯示 CH1 和 CH2。畫下圖形於圖(六)。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 40.
(49) 圖(一)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(二)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(三)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(四)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(五)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(六)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 41.
(50) 模擬： *RL R1 1 0 200 L1 2 0 24mH Vi 1 2 PULSE(0 10 0 0 0 0.588mS 1.176mS) *輸入信號為 850Hz 之 TTL 方波 .TRAN 0 5ms 0 .PROBE V(R1) V(0,2) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬步驟 2 步驟 3。顯示 v R1 和 v L1 的變化情形。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 42.
(51) 實驗十四．RLC 並聯電路 目的： 認識 RLC 並聯電路的步階響應 電路：. 圖(A) vi 為振幅 7.5 V 頻率 100 Hz 之 CMOS 方波， R1 =10 k VR， L1 =100 mH， C1 =0.47 μF. 零件： 可變電阻. 10 k＊1. 電容. 0.47 μF＊1. 電感. 100 mH＊1. 步驟：1‧測量電感 L1 的內阻值為多少. 。. 2‧調整可變電阻 R1 =50 Ω，以示波器 DC 檔位測量 vO 訊號；並畫下波形於圖(一)。 3‧調整可變電阻 R1 =1 kΩ，以示波器 DC 檔位測量 vO 訊號；並畫下波形於圖(二)。 4‧調整可變電阻 R1 =2 kΩ，以示波器 DC 檔位測量 vO 訊號；並畫下波形於圖(三)。 5‧調整可變電阻 R1 =4 kΩ，以示波器 DC 檔位測量 vO 訊號；並畫下波形於圖(四)。 6‧調整可變電阻 R1 =6 kΩ，以示波器 DC 檔位測量 vO 訊號；並畫下波形於圖(五)。 7‧調整可變電阻 R1 =9 kΩ，以示波器 DC 檔位測量 vO 訊號；並畫下波形於圖(六)。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 43.
(52) 圖(一)．(1V/DIV，1mS/DIV). 圖(二)．(1V/DIV，1mS/DIV). 圖(三)．(2V/DIV，1mS/DIV). 圖(四)．(2V/DIV，1mS/DIV). 圖(五)．(2V/DIV，1mS/DIV). 圖(六)．(2V/DIV，1mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 44.
(53) 模擬： *RLC parallel *L1 的內阻為 R2=30 *R1=50 為過阻尼 *R1=5k 為欠阻尼 R1 1 2 50 R2 2 3 150 *電感的內阻為 R2 L1 3 0 100mH C1 2 0 0.47uF Vi 1 0 PULSE(0 10 0 0 0 5mS 10mS) .TRAN 0 20ms 0 .PROBE V(C1) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)中，R1=50 Ω 的過阻尼響應，和過 R1=5 k 的欠阻尼響應。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 45.
(54) 實驗十五．RLC 串聯電路 實作： 目的：認識 RLC 串聯電路的步階響應 電路：. vR2 R1. L1. R2 i. vi. C1. 圖(A) vi 為振幅 7.5 V 頻率 25 Hz 之 CMOS 方波， R1 =10 k VR， R2 =100 Ω， L1 =5 H，. C1 =0.47 μF 零件： 可變電阻. 100 Ω＊1、10 k＊1. 電容. 0.47 μF＊1. 電感. 5 H＊1. 步驟：1‧測量電感 L1 的內阻值為多少 2‧接好圖(A)的電路。 3‧調整 R1 ；使 R1 =0.5 k。. 。. 4‧以示波器 DC 檔位測量 R2 電壓訊號 v R2 ，並畫下波形於圖(一)。 5‧調整 R1 ；使 R1 =3 k。重覆步驟 3，畫下波形於圖(二)。 6‧調整 R1 ；使 R1 =6 k。重覆步驟 3，畫下波形於圖(三)。 7‧調整 R1 ；使 R1 =10 k。重覆步驟 3，畫下波形於圖(四)。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 46.
(55) 圖(一)．(0.1V/DIV，5mS/DIV). 圖(二)．(0.1V/DIV，5mS/DIV). 圖(三)．(0.1V/DIV，5mS/DIV). 圖(四)．(0.1V/DIV，5mS/DIV). 模擬： *RLC serial *R1=0.5k 為欠阻尼 *R1=6k 為過阻尼 *L1 的內阻為 R3=2.5 k R1 1 2 6k R2 2 3 100 R3 3 4 2.5k L1 4 5 5H C1 5 0 0.47uF Vi 1 0 PULSE(0 10 0 0 0 20mS 40mS) .TRAN 0 100ms 0 .PROBE V(R2) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 47.
(56) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)的過阻尼響應和欠阻尼響應。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 48.
(57) 實驗十六．二極體 實作： 目的：認識二極體 整流電路 電路：. 圖(A). 圖(B). 圖(C). 圖(D). 圖(E). 圖(F). 圖(G). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 49.
(58) 圖(H). 圖(I). 圖(J). 圖(K). 圖(L). 圖(M). 圖(N). 圖(O). v S =DC 0.1 V， vi 為振幅 10 V 頻率 1 kHz 之正弦波， v S1 = v S 2 =DC 5 V， R1 =1 k， D1 = D2 =1N4002. 零件： 電阻. 1 k＊1 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 50.
(59) 二極體. 1N4002＊2. 步驟：1‧圖(A)中， v S 為直流電壓，增加電壓值；量測流經二極體的電流 i ；完成表(一)。並將測量 數據畫於圖(一)。 2‧以示波器測量圖(B)中 vO 的波形，將波形畫於圖(二)。 3‧以示波器測量圖(C)中 vO 的波形，將波形畫於圖(三)。 4‧以示波器測量圖(D)中 vO 的波形，將波形畫於圖(四)。 5‧以示波器測量圖(E)中 vO 的波形，將波形畫於圖(五)。 6‧以示波器測量圖(F)中 vO 的波形，將波形畫於圖(六)。 7‧以示波器測量圖(G)中 vO 的波形，將波形畫於圖(七)。 8‧以示波器測量圖(H)中 vO 的波形，將波形畫於圖(八)。 9‧以示波器測量圖(I)中 vO 的波形，將波形畫於圖(九)。 10‧以示波器測量圖(J)中 vO 的波形，將波形畫於圖(十)。 11‧以示波器測量圖(K)中 vO 的波形，將波形畫於圖(十一)。 12‧以示波器測量圖(L)中 vO 的波形，將波形畫於圖(十二)。 13‧以示波器測量圖(M)中 vO 的波形，將波形畫於圖(十三)。 14‧以示波器測量圖(N)中 vO 的波形，將波形畫於圖(十四)。 15‧以示波器測量圖(O)中 vO 的波形，將波形畫於圖(十五)。 表(一) vS. 0.1 V. 0.2 V. 0.3 V. 0.4 V. 0.5 V. 0.6 V. 0.7 V. 0.8 V. i (A). 圖(一) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 51. 0.9 V. 1V.
(60) 圖(二)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(四)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(六)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(三)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(五)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(七)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 52.
(61) 圖(八)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(九)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(十)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(十一)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(十二)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(十三)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 53.
(62) 圖(十四)．(2V/DIV，0.5mS/DIV). 圖(十五)．(5V/DIV，0.5mS/DIV). 模擬： *Diode (A) D1 1 0 1N4002 VS 1 0 DC 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .DC Vi 0 1 0.001 *Vi 從 0V 增加到 1V 每次增加 0.001V .PROBE I(D1) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 54.
(63) *Diode (B) D1 1 2 1N4002 R1 2 0 1k Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(R1) .END. *Diode (C) D1 2 1 1N4002 R1 2 0 1k Vs 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(R1) .END 1. 2 D1. Vi. R1. Vo. 0. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 55.
(64) *Diode (D) D1 1 2 1N4002 R1 2 3 1k VS1 3 0 DC 5V Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. *Diode (E) D1 2 1 1N4002 R1 2 3 1k VS1 3 0 DC 5V Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 56.
(65) *Diode (F) D1 1 2 1N4002 R1 2 3 1k VDD 0 3 DC 5V Vs 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. *Diode (G) D1 2 1 1N4002 R1 2 3 1k VS1 0 3 DC 5V Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 57.
(66) *Diode (H) R1 1 2 1k D1 2 0 1N4002 Vs 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. *Diode (I) R1 1 2 1k D1 0 2 1N4002 Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 58.
(67) *Diode (J) R1 1 2 1k D1 2 3 1N4002 Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 VS1 3 0 DC 5V * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END 1. R1. 2 D1. Vi. 3. Vo. VS1 0. *Diode (k) R1 1 2 1k D1 3 2 1N4002 Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 VS1 3 0 DC 5V * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 59.
(68) *Diode (L) R1 1 2 1k D1 2 3 1N4002 Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 VS1 0 3 DC 5V * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. *Diode (M) R1 1 2 1k D1 3 2 1N4002 Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 VS1 0 3 DC 5V * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 60.
(69) *Diode (N) R1 1 2 1k D1 2 0 1N4002 D2 0 2 1N4002 Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) .END. *Diode (O) R1 1 2 1k D1 2 3 1N4002 D2 4 2 1N4002 VS1 3 0 DC 5V VS2 0 4 DC 5V Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2. BV=100.1. IBV=10. TT=4.761E-6). .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(2,0) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 61.
(70) .END. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 描述二極體的工作原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬步驟 1 到 15。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 62.
(71) 實驗十七．稽納二極體 目的： 認識稽納二極體 電路：. 圖(A). 圖(B). 圖(C). 圖(D). v S 為直流電源， vi 為振幅 1 V 頻率 1 kHz 之正弦波， R1 ＝330 Ω， RL ＝10 k， ZD1 ＝1N750. 零件： 電阻. 330 Ω＊1、10 k＊1. 稽納二極體 1N750＊1 (6 V) 步驟： 1‧完成圖(A)電路，逐漸增加 v S 由 0 V 到 1.0 V，每次增加 0.1 V；以三用電表測量流經 ZD1 的 電流 i 和 ZD1 上的電壓 v ，將結果紀錄於表(一)。 2‧完成圖(一)和圖(二)。 3‧完成圖(B)電路，逐漸增加 v S 由 0 V 到 10 V，每次增加 1 V；以三用電表測量流經 ZD1 的 電流 i 和 ZD1 上的電壓 v ，將結果紀錄於表(二)。 4‧完成圖(三)和圖(四)。 5‧完成圖(C)電路，逐漸增加 v S 由 0 V 到 10 V，每次增加 1 V；以三用電表測量 電流 i R 、 i D 、 i L 和 ZD1 上的電壓 v ，將結果紀錄於表(三)。 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 63.
(72) 6‧完成圖(D)電路， v S =6 V 以示波器測量 v ，將波形畫於圖(五)。 表(一) vS. 0.1 V. 0.2 V. 0.3 V. 0.4 V. 0.5 V. 0.6 V. 0.7 V. 0.8 V. 0.9 V. 1V. 6V. 7V. 8V. 9V. 10 V. i (mA) v. 圖(一). 圖(二). 表(二) vS. 1V. 2V. 3V. 4V. 5V. i (mA) v C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 64.
(73) 圖(三). 圖(四). 表(三) vS. 1V. 2V. 3V. 4V. 5V. 6V. 7V. 8V. v iL iR iD. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 65. 9V. 10 V.
(74) 圖(五)‧(2V/DIV，0.2mS/DIV). 模擬： *Zener Diode A D1 2 0 1N750 R1 1 2 330 VS 1 0 DC 0 .MODEL 1N750 D(Is=880.5E-18 Rs=.25 Ikf=0 N=1 Xti=3 Eg=1.11 Cjo=175p M=.5516 + Vj=.75 Fc=.5 Isr=1.859n Nr=2 Bv=6.2 Ibv=20.245m Nbv=1.6989 + Ibvl=1.9556m Nbvl=14.976 Tbv1=-21.277u) .DC VS 0 1 0.01 .PROBE I(D1) V(D1) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 66.
(75) *Zener Diode B D1 0 2 1N750 R1 1 2 330 VS 1 0 DC 0 .MODEL 1N750 D(Is=880.5E-18 Rs=.25 Ikf=0 N=1 Xti=3 Eg=1.11 Cjo=175p M=.5516 + Vj=.75 Fc=.5 Isr=1.859n Nr=2 Bv=6.2 Ibv=20.245m Nbv=1.6989 + Ibvl=1.9556m Nbvl=14.976 Tbv1=-21.277u) .DC VS 0 10 0.01 .PROBE I(D1) V(D1) .END. *Zener Diode C R1 1 2 330 D1 0 2 1N750 RL 2 0 9k VS 1 0 DC 0 .DC VS 0 15 0.1 .MODEL 1N750 D(Is=880.5E-18 Rs=.25 Ikf=0 N=1 Xti=3 Eg=1.11 Cjo=175p M=.5516 + Vj=.75 Fc=.5 Isr=1.859n Nr=2 Bv=6 Ibv=20.245m Nbv=1.6989 + Ibvl=1.9556m Nbvl=14.976 Tbv1=-21.277u) .PROBE V(2,0) .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 67.
(76) *Zener Diode D R1 2 3 330 D1 0 3 1N750 Vi 2 1 SIN 0 1 1k 0 0 0 VS 1 0 DC 6V .MODEL 1N750 D(Is=880.5E-18 Rs=.25 Ikf=0 N=1 Xti=3 Eg=1.11 Cjo=175p M=.5516 + Vj=.75 Fc=.5 Isr=1.859n Nr=2 Bv=6.2 Ibv=20.245m Nbv=1.6989 + Ibvl=1.9556m Nbvl=14.976 Tbv1=-21.277u) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(3,0) V(2,0) .END 2. R1. 3. Vi 1. D1. VS. 0. 作業： 1‧實驗目的。 2‧實驗原理 描述稽納二極體的工作原理。 3‧實驗數據。 4‧電腦模擬 以 spice 模擬圖(A)圖(B)圖(C)圖(D)。 5‧結果討論。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 68.
(77) 實驗十八．橋式整流電路 目的： 認識橋式整流 電路：. 圖(A). D1. D2. D1. vi. D2. vi D4. D3 R 1. C1. vo. 圖(B). D4. D3 R 1. C1. ZD1. vo. 圖(C). vi 為振幅 8 V 頻率 1 kHz 之正弦波， D1 = D2 = D3 = D4 =1N4002， R1 =1 k， C1 =1 µF， ZD1 ＝5 V 零件： 電阻. 1 k＊1. 電容. 1 µF＊1、10 µF＊1、100 µF＊1. 二極體. 1N4002＊4. 稽納二極體 5 V＊1 步驟：1‧圖(A)中，以示波器 DC 準位量測輸出電壓 vo ；將波形畫於圖(一)。 2‧圖(B)中，以示波器 DC 準位量測輸出電壓 vo ；將波形畫於圖(二)。 3‧圖(B)中，將 C1 改為 10 µF，以示波器 AC 準位量測輸出電壓 vo ；將波形畫於圖(三)。 4‧圖(B)中，將 C1 改為 100 µF，以示波器 AC 準位量測輸出電壓 vo ；將波形畫於圖(四)。 5‧圖(B)中，將輸出端 vo 並聯一 5 V 稽納二極體，如上圖(C)所示。此時 C1 為 100 µF，以示波 器 AC 準位量測輸出電壓 vo ；將波形畫於圖(五)。 6‧圖(C)中，將輸入端 vi 的振幅增加至 10 V，以示波器 AC 準位量測輸出電壓 vo ；將波形畫於 圖(六)。 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 69.
(78) 圖(一)．(5V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(二)．(5V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(三)．(0.5V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(四)．(50mV/DIV，0.2mS/DIV). 圖(五)．(50mV/DIV，0.2mS/DIV). 圖(六)．(50mV/DIV，0.2mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 70.
(79) 模擬： *橋式整流 D1 4 1 1N4002 D2 1 2 1N4002 D3 0 2 1N4002 D4 4 0 1N4002 R1 2 4 1k Vi 1 0 SIN 0 5 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 2mS 0 .PROBE V(R1) .OPTIONS NOPAGE .END. *橋式整流加電容 D1 4 1 1N4002 D2 1 2 1N4002 D3 0 2 1N4002 D4 4 0 1N4002 R1 2 4 1k C1 2 4 1u Vi 1 0 SIN 0 5 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 2mS 0 .PROBE V(R1) .OPTIONS NOPAGE .END C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 71.
(80) *橋式整流加電容加稽納二極體 D1 4 1 1N4002 D2 1 2 1N4002 D3 0 2 1N4002 D4 4 0 1N4002 R1 2 4 1k C1 2 4 100u DZ1 4 2 DZ Vi 1 0 SIN 0 10 1k 0 0 0 * Zener Diode .MODEL DZ D(BV=5 IBV=25M) * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 2mS 0 .PROBE V(R1) .OPTIONS NOPAGE .END. 作業： 1‧描述圖(C)中二極體、電容和稽納二極體的工作原理。 2‧實驗數據。 3‧以 spice 模擬步驟 1、2、5。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 72.
(81) 實驗十九．箝位電路 目的： 認識箝位電路 電路：. 圖(A). 圖(B). 圖(C) 圖(D) vS ＝DC 5 V， vi 為振幅 5 V 頻率 1 kHz 之方波， C1 ＝1 µF， D1 ＝1N4002 零件： 電容 二極體. 1 µF＊1 1N4002＊1. 步驟： 1‧以示波器 DC 準位測量圖(A)中 vo 的波形，同時顯示 vS 和 vo 將波形畫於圖(一)。 2‧以示波器 DC 準位測量圖(B)中 vo 的波形，同時顯示 vS 和 vo 將波形畫於圖(二)。 3‧以示波器 DC 準位測量圖(C)中 vo 的波形，同時顯示 vS 和 vo 將波形畫於圖(三)。 4‧以示波器 DC 準位測量圖(D)中 vo 的波形，同時顯示 vS 和 vo 將波形畫於圖(四)。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 73.
(82) 圖(一)．(5V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(二)．(5V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(三)．(5V/DIV，0.2mS/DIV). 圖(四)．(5V/DIV，0.2mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 74.
(83) 模擬： *圖 A 箝位電路 C1 1 2 1uF D1 2 0 1N4002 Vs 1 0 PULSE -5 5 0 0 0 0.5m 1m * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(1) V(2) .OPTIONS NOPAGE .END. *圖 B 箝位電路 C1 2 1 1uF D1 0 2 1N4002 Vs 1 0 PULSE -5 5 0 0 0 0.5m 1m * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(1) V(2) .OPTIONS NOPAGE .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 75.
(84) *圖 C 箝位電路 C1 1 2 1uF D1 2 3 1N4002 VCC 3 0 DC 5V Vs 1 0 PULSE -5 5 0 0 0 0.5m 1m * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(1) V(2) .OPTIONS NOPAGE .END. *圖 D 箝位電路 C1 2 1 1uF D1 3 2 1N4002 VCC 3 0 DC 5V Vs 1 0 PULSE -5 5 0 0 0 0.5m 1m * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 5mS 0 .PROBE V(1) V(2) .OPTIONS NOPAGE .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 76.
(85) 作業： 1‧描述圖(A)和圖(B)中二極體和電容的作用。 2‧實驗數據。 3‧以 PSpice 模擬圖(A)、圖(B)、圖(C)、圖(D)。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 77.
(86) 實驗二十．倍壓電路 目的： 認識倍壓電路 電路：. 圖(A). 圖(B). 圖(C). vS 為振幅 5 V 頻率 1 kHz 之正弦波， D1 = D2 = D3 = D4 = D5 ＝ D6 ＝1N4002， RL =10 k， C1 ＝ C2 ＝ C3 ＝ C4 ＝ C5 ＝ C6 ＝1 µF 零件： 電阻. 10 k＊1. 電容. 1 µF＊6、10 µF＊2. 二極體. 1N4002＊6. 步驟：1‧圖(A)中，以示波器 DC 檔位測量，CH1、CH2(反向測量)同時顯示 VC1 、 VC2 的電壓波形； 將波形畫於圖(一)。再以 CH2 顯示 vo ；將 vo 波形畫於圖(一)。 2‧圖(A)中，將 C1 、 C2 改成 10 µF，以示波器 DC 檔位測量，CH1、CH2 同時顯示 VC1 、VC2 的 電壓波形；將波形畫於圖(二)。再以 CH2 顯示 vo ；將 vo 波形畫於圖(二)。 3‧圖(B)中，以示波器 DC 檔位測量，CH1、CH2 同時顯示 VD1 、 vo 的電壓波形；將波形畫於 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 78.
(87) 圖(三)。 4‧圖(B)中，將 C1 、 C2 改成 10 µF，重覆步驟 3；將波形畫於圖(四)。 5‧圖(C)中，以示波器 DC 檔位測量 A 點的電壓波形；將波形畫於圖(五)。 6‧圖(C)中，以示波器 DC 檔位測量 B 點的電壓波形；將波形畫於圖(六)。 7‧圖(C)中，以示波器 DC 檔位測量 C 點的電壓波形；將波形畫於圖(七)。 8‧圖(C)中，以示波器 DC 檔位測量 D 點的電壓波形；將波形畫於圖(八)。 9‧圖(C)中，以示波器 DC 檔位測量 E 點的電壓波形；將波形畫於圖(九)。. 圖(一)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(二)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(三)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(四)‧(5V/DIV，1mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 79.
(88) 圖(五)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(六)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(七)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(八)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(九)‧(5V/DIV，1mS/DIV). 圖(十)‧(5V/DIV，1mS/DIV). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 80.
(89) 模擬： *倍壓電路圖 A *C1C2 改成 10uF R1 改成 10k C1 2 3 1uF D1 1 2 1N4002 D2 0 1 1N4002 C2 3 0 1uF RL 2 0 1k Vi 1 3 SIN 0 5 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 20mS 0 .PROBE V(C1) V(C2) V(2,0) .OPTIONS NOPAGE .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 81.
(90) *倍壓電路圖 B *C1C2 改成 10uF C1 2 1 1uF D1 0 2 1N4002 D2 2 3 1N4002 C2 3 0 1uF RL 3 0 10k Vi 1 0 SIN 0 5 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 20mS 0 .PROBE V(2) V(3) .OPTIONS NOPAGE .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 82.
(91) *多倍壓電路 C1 3 1 1uF D1 0 3 1N4002 C2 2 0 1uF D2 3 2 1N4002 C3 5 3 1uF D3 2 5 1N4002 C4 4 2 1uF D4 5 4 1N4002 C5 7 5 1uF D5 4 7 1N4002 C6 6 4 1uF D6 7 6 1N4002 Vi 1 2 SIN 0 2 1k 0 0 0 * Power Diode .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IkF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) .TRAN 0 100mS 0 .PROBE V(2) V(3) V(4) V(5) V(6) V(7) .OPTIONS NOPAGE .END. 作業： 1‧描述圖(A)和圖(B)倍壓電路中二極體和電容的工作原理。 2‧實驗數據。 3‧以 spice 模擬 圖(A)顯示 VC1 、 VC2 、 vo 的電壓波形。 圖(B)顯示 VC1 、 VC2 、 vo 的電壓波形。 圖(C)顯示 A 點到 E 點的電壓波形。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 83.
(92) 附錄 I‧Pspice 開新檔： 打開 Pspice Student 選擇 PSpice AD Student 開啟 File→New→Text File 將程式打上 開啟 File→Save As→選擇儲存路徑→存檔類型：選 Circuit Files(＊.cir) 檔案名稱：檔名.cir(.cir 一定要打上去) 檔案名稱不能有中文 選擇儲存路徑：我的電腦→本機磁碟(C：)→Program Files→OrCAD Demo→儲存 再將檔案重新開啟：File→Open→ ･････ 即可執行 Simulation. 程式格式 題行 註解行 元件描述 電源模型 分析描述 輸出描述 選用項 結束. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 84.
(93) 一‧題行(Title line)： 電路描述的第一行，說明電路的標題，一定要在第一行。. 二‧註解行(Comment lines)： 以註解行前的星號(＊)來辨識，可以在任何一行。. 三‧元件描述(Element descriptions)： 描述元件的名稱、連接點及元件值。 1‧被動性元件： R 為電阻，C 為電容，L 為電感，D 為二極體或稽纳二極體，Q 為電晶體，M 為 MOSFET。 格式： name 元件名稱. N2(－) 負端節點. N1(＋) 正端節點. value 元件值. 範例： R1 C2 L3 D4 Q5 M7. 1 3 5 7 9(C 集) (D 集). 2 4 6 8 8(B 集) (G 集). 1K 1OUF 3MH 1N4148 7(E 集) 2N2222 (S 集) (B 集) IRF150. MOS 的 S 和 B 要接在一起 2‧可變電阻：需用.MODEL 指述 格式： .MODEL .DC. RL RES. RES RL(R) 名稱. start 起始值. stop 終止值. INCR 增量. 範例： .MODEL RL RES *設定可變電阻模式 .DC RES RL(R) 1 1K 0.1 *可變電阻 RL 改變之範圍 從 1 到 1K 每次改變 0.1. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 85.
(94) 3‧電子元件模型： 格式： name .MODEL. N1(＋) 模型名稱. N2(－) 參數. 模型名稱. 範例： D1 0 2 1N4002 .MODEL 1N4002 D (IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 IKF=94.81 XTI=3 + EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 ISR=100.0E-12 + NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) 4‧子電路指令(.SUBCKT)： 在大型電路分析中，相同的電路單元，可應用子電路指令輸入。 格式： 電路名 .SUBCKT 子電路描述 電路名 .ENDS. 邊界節點. 範例： .SUBCKT OPAMP 101 102 103 104 RIN 101 102 1000M RO 105 103 1 E1 105 104 101 102 1E6 .ENDS OPAMP. 四‧電源模型： 1‧獨立直(交)流電流源： 格式： Iname 名稱. N1(＋) 正端節點. N2(－) 負端節點. DC or AC 直流或交流. value 電流值. N2(－) 負端節點. DC or AC 直流或交流. value 電壓值. 2‧獨立直(交)流電壓源： 格式： Vname 名稱. N1(＋) 正端節點. 範例： VCC 1 0 DC 5V C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 86.
(95) 3‧脈波電源(Pulse Source)： 格式： PULSE. v1. v2. td. tr. tf. pw. per. v1 v2 td tr tf pw 起始電壓 脈波電壓 延遲時間 上升時間 下降時間 脈波週期. 名稱 意義. per 週期. 單位. 伏特. 伏特. 秒. 秒. 秒. 秒. 秒. 預設值. 自訂. 自訂. 0. 0. 0. 自訂. 自訂. 範例： Vs1 7 0 PULSE -5 5 0 0.5m 0.5m 1n 1m Vs2 8 0 PULSE 0 5 0 0 0 0.5m 1m Vs1 為振幅 5V 頻率 1KHz 之三角波 Vs2 為振幅 0.5V 頻率 1KHz 之 CMOS 方波 4‧正弦波(Sinusoidal Source)： 格式： V=Vo+Va e－α(t－td) sin[2πf(t－td)－θ] V=Vo+Va＊EXP[(t－td)＊df]＊sin[2πfrep＊(t－td)－phase] SIN Vo. Va. SIN. Vo. Freq. td. df phase. Va. Freq. td. df. phase. 意義. Vo 漂移電壓. Va 峰值電壓. Freq 頻率. td 延遲時間. df 阻尼因數. phase 相位延遲. 單位. 伏特. 伏特. 秒. 1/秒. 度. 預設值. 自訂. 自訂. Hz 自訂. 0. 0. 0. 名稱. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 87.
(96) 範例： Vi 1 0 SIN 0 10 1.5K 0 0 0 Vi 為振幅 5V，頻率 1KHz 之正弦波. 五‧分析描述(Control descriptions)： 程式執行的模擬分析及功能及狀態，以‧號為開頭。也就是選擇要用什麼方式觀察電路。 1‧直流分析(.DC)： 輸入在某一範圍內遞增或遞減時，對每一輸入值計算直流偏壓。若只針對固定直流訊號源，計 算電流和電壓值時，起始值、終止值、增量都和電源值一樣。 格式： .DC. source. start. stop. INCR. 意義. source 電源. start 起始值. stop 終止值. INCR 增量. 單位. 伏特或安培. 伏特或安培. 伏特或安培. 伏特或安培. 預設值. 自訂. 自訂. 自訂. 自訂. 名稱. 範例： .DC Vi 0 1 0.001 *Vi 從 0V 增加到 1V 每次增加 0.001V .DC VCC 10V 10V 10V *計算 VCC 為 10V 時的直流分析 2‧交流分析(.AC)： 計算電路的頻率響應。 格式： .AC .AC .AC. LIN OCT DEC. NP NP NP. fstart fstart fstart. fstop fstop fstop. LIN：線性掃描，頻域由初始值增加到最終值。 OCT：八度掃描，頻率是以八為底的對數變化。 DEC：十倍掃描，頻率是以十為底的對數變化。 NP：在設定的頻域寬度間；欲分析計算頻率響應的點數。 fstart：開始頻率 fstop：結束頻率 範例： .AC DEC 10 100 30K *操作頻率從 100Hz 到 30KHz，每頻域寬度間計算 10 點 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 88.
(97) 3‧暫態時域分析(.TRAN)： 格式： .TRAN. TSTEP. TSTOP. TSTEP 意義 印出的時間間隔 名稱. TSTARA(TMAX). TSTOP 終止時間. TSTARA(TMAX) 由哪個時間點開時分析. 單位. 秒. 秒. 秒. 預設值. 0. 自訂. 自訂(一般為 0). 範例： .TRAN 0 40ms 0 *從 0 到 40ms 作暫態時域分析. 六‧輸出描述(Output descriptions)： 選擇電腦螢幕上輸出的方式。 1‧輸出變數： V(N) V(N1,N2) V(R1) V(C1) I(R1) I(C1). 節點 N 到地之間的電壓 節點 N1 和 N2 之間的電壓 電阻 R1 兩端的電壓 電容 C1 兩端的電壓 流過電阻 R1 的電流 流過電阻 R1 的電流. 2‧.PRINT 印出(以文字顯示於輸出檔中，常用) 格式： 變數(直流) .PRINT DC 變數(交流) .PRINT AC 變數(暫態) .PRINT TRAN 範例： .PRINT DC V(1) V(3,5) VCE(Q2) I(R1) IC(Q2) .PRINT AC V(1) V(3,5) VCE(Q2) I(R1) IC(Q2) .PRINT TRAN V(1) V(3,5) VCE(Q2) I(R1) IC(Q2). C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 89.
(98) 3‧.PROBE 輸出(常用) PSpice 的圖形處理器，由螢幕上直接顯示出響應的圖形，以了解電路模擬的結果。 格式： .PROBE. 變數. 範例： .PROBE V(5) V(3,4) I(R1). 七‧選用項(Options)： 八‧結束(.END)： 格式： .END. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 90.
(99) 附錄 II‧作業範本(以克希荷夫定律為例) 實驗目的： 克希荷夫定律為電路直流分析中重要的定律，本次以實驗的方式實際驗證克希荷夫定律在實作電路 中是否依然適用。. 實驗原理： 克希荷夫電流定律(K. C. L.)： 「在任何一個電路中，流入某一節點的電流之和恆等於流出該節點的電 流之和，亦即對某一節點而言，其電流的代數合為零。」 可寫為：. ∑I = ∑I in. out. (公式 1). 克希荷夫電壓定律(K. V. L.)：「在任何一個封閉迴路中，電動勢的代數和等於元件電壓降的代數和； 亦即迴路中所有電壓的代數和為零。」 可寫為：. ∑ E = ∑V i. j. (公式 2). ∑ E 代表電動勢的總和， ∑V 代表電壓降的總和。 i. j. 電腦模擬： 以 Pspice 模擬下圖(一)的電路；作直流分析，求出各個電阻的壓降和劉菁電阻的電流。程式碼如下所 示： *克希荷夫 R1 1 2 1K R2 2 4 1K R3 2 3 2K R4 3 0 4.7K VCC 1 4 DC 3V VDD 4 0 DC 5V .DC VCC 3V 3V 3V .PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(2,0) V(3,0) V(2,4) I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) .END. *題行 *元件描述及電路描述 *元件描述及電路描述 *元件描述及電路描述 *元件描述及電路描述 *電源 *電源 *直流分析 *輸出描述，輸出.out 檔 *程式結束. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 91.
(100) 圖(一)‧模擬的電路 模擬結果的.out 檔如下圖(二)所示。 VCC 3.000E+00 VCC 3.000E+00. V(1,2) 1.951E+00. V(2,3) 1.806E+00. I(R1) I(R2) 1.951E-03 1.049E-03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME. V(2,0) 6.049E+00 I(R3) 9.028E-04. V(3,0) V(2,4) 4.243E+00 1.049E+00 I(R4) 9.028E-04. 0.00 圖(二)‧模擬的結果. 實驗數據： 依據實驗步驟量測得到數據如下表(一)、表(二)所示。. 結果討論： 首先討論實驗理論與電腦模擬是否一致？依據克希荷夫電流定律(公式 2)寫出電路的聯立方程式，假 設網目一流過電流 I1 ，網目二流過電流 I 2 。如下圖(三)所示。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 92.
(101) 圖(三)‧K. V. L.電路解析 根據克希荷夫電壓定律(K. V. L.)由網目一可得： 3 − I1×1K − ( I1 − I 2) ×1K = 0 由網目二可得： 5 − ( I 2 − I1) ×1K − I 2 × 2 K − I 2 × 4.7 K = 0 解聯立方程式. ⎧2 K ⋅ I1 − 1K ⋅ I 2 = 3 ⎨ ⎩1K ⋅ I1 − 7.7 K ⋅ I 2 = −5 I 1 = 1.951mA I 2 = 0.902 mA 將結果代入圖(四)中，即可求得各分支電流各節點電壓，如下所示：. 流經電阻 R1 的電流 = 1.951mA ，R1 上的電壓為 1K × 1.951mA = 1.95V 流經電阻 R2 的電流 = 1.951 − 0.902 = 1.049 mA ，R2 上的電壓為 1K × 1.049 mA = 1.049V 流經電阻 R3 的電流 = 0.902 mA ，R3 上的電壓為 2 K × 0.902 mA = 1.804V 流經電阻 R4 的電流 = 0.902 mA ，R4 上的電壓為 4.7 K × 0.902 mA = 4.239V 節點 Va 的電壓 = 5V + 1K × 1.049 mA = 6.049V 依據克希荷夫電流定律(公式 1)寫出電路的聯立方程式，假設節點 Va 流過電流 I1、 I 2 、 I 3 。如下圖 (四)所示。. 圖(四)‧K. C. L.電路解析 根據克希荷夫電壓定律(K. C. L.)由節點 Va 可得： I1 + I 2 + I 3 = 0 C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 93.
(102) I1 =. Va − 8 Va − 5 Va ,I2 = ,I3 = 代入上式 1K 1K 2 K + 4.7 K. Va − 8 Va − 5 Va + + =0 1K 1K 2 K + 4.7 K Va = 6.0486V 將結果代入圖(四)中，即可求得各分支電流各節點電壓，如下所示： R1 上的電壓 = 8 − 6.0486 = 1.95V ，流經 R1 的電流為. 1.95V = 1.95mA 1K. R2 上的電壓 = 6.0486 − 5 = 1.0486V ，流經 R2 的電流為. 1.0486V = 1.0486mA 1K. R3 上的電壓 6.0486V ×. 2K 1.805V = 1.805V ，流經 R3 的電流為 = 0.903mA 2 K + 4.7 K 2K. R4 上的電壓 6.0486V ×. 4.7 K 4.24V = 4.24V ，流經 R4 的電流為 = 0.903mA 2 K + 4.7 K 4.7 K. 由以上根據克希荷夫電壓定律和克希荷夫電流定律所計算的結果，與電腦模擬的結果相當一致。有 些在小數點第三位有所出入，此誤差應是在計算過程中四捨五入的位數不同所造成的；電腦的浮點運算 能力遠超過一般的工程計算機，若是要求極為精確的數據；應採用電腦模擬的結果。 再來討論實驗數據與電腦模擬是否一致？實驗步驟 1 的電路與電腦模擬的電路，圖(二)相同。比較兩 者的結果，表(一)、表(二)與圖(二)所顯示的數值；可發現在小數第一位獲第二位就有不同，此誤差產生 的原因是在實驗中所用的電阻值有 5% 的誤差，而且電源供應器的精確度只到小數第一位，計算其誤差 在 3% 。實驗數據與電腦模擬的誤差範圍 2% 在合理的範圍內。 得知實驗原理、電腦模擬與實驗數據三者一致。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 94.
(103) 附錄 III‧作業範本(以 RC 電路暫態響應為例) 一．實驗目的： 本實驗目的在於以示波器觀察電容充放電時；電容兩端電壓的變化情形，與流經電容的電流變化情 形。了解 RC 電路暫態響應特性。. 二．實驗原理： 首先討論電容在充電區間電壓電流變化。假設一電容之電容值為 C ；兩端電壓為 VC ，儲存電荷 Q (t ) 。 在 t = 0 時電容兩端的電壓為 0V ，獨立電壓源的電壓為 V ；對電容進行充電，充電電流為 i(t ) 。如圖(一) 所示， VC (t ) 可寫成：. VC (t ) =. Q (t ) 1 = ∫ i (t )dt C C. 圖(一)．RC 充電電路 依據柯西荷夫定理由圖(一)可得： V = VR + VC (t ) 1 V = i (t ) ⋅ R + ∫ i (t )dt ;對t做微分 C dV di i dV = R+ ; =0 dt dt C dt di 1 =− dt i RC 1 ln i = − dt + K1 RC i (t ) = e. −. 1 t RC. ⋅e. K1. =e. −. 1 t RC. ⋅K2. 代入初始條件求 K 2 值 在 t = 0 的時間點上，電容兩端的電壓不能瞬間改變， VC = 0V ∴t = 0 時的電流為. i ( 0) = e. −. 0 RC. ⋅K2 =. V R. V V ， K2 = R R C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 95.
(104) t. V − RC e R. ∴ i (t ) =. 公式(1). 求電容兩端的電壓 VC (t ). VC (t ) =. 1 C. t. ∫ i(t )dt 0. t. =. 1 t V − RC e dt C ∫0 R t. RC − RC V (− )e + K3 1 RC 代入初始條件求 K 3 值 在 t = 0 的時間點上，電容兩端的電壓不能瞬間改變， VC = 0V =. ∴ 0 = −V + K 3 K3 =V. ∴Vc(t ) = V − Ve. −. t RC. 公式(2). 接下來討論電容在放電區間電壓電流變化。假設一電容之電容值為 C ；兩端電壓為 VC (t ) ，電容內儲 存電荷 Q (t ) 。電容的電壓已經被獨立電壓源充電至 V ，在 t = 0 時開關跳開使電容放電；放電電流為 i(t ) 。 如圖(二)所示。. 圖(二)．RC 放電電路 由上圖根據柯西荷夫定理可得關係式：. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 96.
(105) VR + VC = 0 1 t i (t ) R + i ( t ) dt ; 對 t 做微分 C ∫0 di 1 R+ i=0 dt C di 1 =− dt i RC t ln i = − +K4 RC i (t ) = e i (t ) = e. −. t RC. −. t RC. ⋅eK4 ⋅K5. 代入初始條件求 K 5 值 在 t = 0 的時間點上，電容兩端的電壓不能瞬間改變， VC = 0V 。電流在瞬間會改變方向；和圖(二)的 電流方向相反。 ∴t = 0 時的電流 i(0) = −. V = K5 R. t. V − i (t ) = − e RC R. 公式(3). 求電容兩端的電壓 VC (t ) 1 t i (t )dt C ∫0 t 1 V t − RC = (− ) ∫ e dt C R 0. VC (t ) =. = Ve VC (t ) = Ve. −. t RC. −. t RC. 公式(4). 三．電腦模擬： 以 Pspice 模擬下圖(三)的電路； R1 為 100 Ω ，電容 C1 為 3.3μF ，Vi 為 300Hz 的 TTL(0V~5V)方波， 作暫態分析。求出電容充放電時；電容兩端電壓的變化情形，與流經電容的電流變化情形。程式碼如下 所示： *題行 *RC *元件描述及電路描述 R1 1 0 100 *元件描述及電路描述 C1 0 2 3.3uF. Vi 1 2 PULSE(0 10 0 0 0 1.665mS 3.333mS) *輸入信號為 300Hz 之 TTL 方波. *電源. .TRAN 0 10ms 0 .PROBE V(R1) V(0,2). *暫態分析 *輸出描述. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 97.
(106) *程式結束. .END. 圖(三)．Pspice 模擬的電路 模擬結果如下圖(四)所示。. 圖(四)．Pspice 模擬的結果 以 Pspice 模擬圖(三)的電路；改變元件值 R1 為 100 Ω ，電容 C1 為 1μF ，結果如下圖(五)所示。. 圖(五)．Pspice 模擬電容 C1 為 1μF 的結果 以 Pspice 模擬圖(三)的電路；改變元件值 R1 為 100 Ω ，電容 C1 為 10μF ，結果如下圖(六)所示。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 98.
(107) V(R1) V(0,2). 圖(六)．Pspice 模擬電容 C1 為 10μF 的結果. 四．實驗數據： 依據實驗步驟量測得到數據如下圖所示。. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 99.
(108) C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 100.
(109) 五．結果討論： 1．實驗範例討論(針對本次實驗的結果做討論 70%) 首先討論實驗理論與電腦模擬是否一致？先討論充電區間；電容充電區間的電流。 t. V − RC e R 代入圖(三) Pspice 模擬的零件值；R = 100 、C = 3.3 ×10 −6、V = 10 、t = 0，求電容充電開始的電流。. 由公式(1) i (t ) =. 10 = 0.1(A) ；此為電容開始充電瞬間的電流。 100 計算圖(三)中 R1 兩端的電壓； 100Ω × 0.1A = 10V 與圖(四)Pspice 模擬的結果多 1V ，此誤差是因為 Pspice 所模擬的方波並非真正的方波，電腦模 擬 Vi 的電壓無法在瞬間昇到 10V ，需要 0.08ms Vi 的電壓才可以到達 10V ，如下圖(十三)所示。 得到 i (0) =. 此延遲導致代入公式(1)的 V 不是 10 而是 9 。代入 V = 9 得到 i(0) =. 9 = 0.09(A) 。 100. 所以 R1 兩端的電壓 100Ω × 0.09 A = 9V ，與電腦模擬相同。. V(R1) Vi. 圖(十三)．Pspice 模擬的 Vi 與 V(R1) 再代入 t = 1.7 ms ，求電容充電完畢的電流。 得到 i (1.7 ms) = 0.1 × e. −. 1.7×10 −3 100×3.3×10 − 6. = 0.1 × 5.79 × 10 −3 = 0.000579 ≅ 0(A ) ；此為電容開始充電 1.7 ms 後的. 電流值。計算圖(三)中 R1 兩端的電壓； 100Ω × 0A = 0V 。與圖(四)Pspice 模擬的結果相同。 接下來討論充電區間電容的電壓。 根據公式(2) Vc(t ) = V − Ve. −. t RC. C Copyright Fu Jen University Department of Electronic Engineering ○ 101.
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