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tags: 電子學實習/電子電路實習, 南臺科大, 課程
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[TOC]

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資料整理：南臺科技大學電子系 [楊峻泓](https://hackmd.io/@Eli/web)
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# Lab 1：電子儀器設備操作
**教學目標**：
電子儀器設備在科技領域是非常重要的，尤以示波器更是實驗過程不可或缺一部分，主要運用於量測訊號、頻率、週期、電壓、電流、占空比等，學會示波器的使用，能夠提升電路的除錯能力，經由示波器所量測的電壓、電流、頻率等值，可以快速地掌握電路整體狀態。本次課程將經由老師的教導，學習正確使用儀器、設定與量測手法，並導入電子模組的實作量測練習，循序漸進的教學方式，能夠加深學生對儀器的操作與提升問題處理的能力。

**教學方法**：
- 以2人為一組之共學方式，讓同學互相學習儀器操作
- 以目標導向方式，要求同學依據給定之規格，設定信號產生器、電源供應器與三用電錶
- 搭配示波器獲取訊號電壓、頻率等值，並比對給定之題目目標與實際量測結果
- 輔以小考方式，不斷檢驗同學學習狀況

## 認識儀器廠商與量測儀器種類
- [是德科技 (Keysight)](https://www.keysight.com/tw/zh/home.html)
- [泰克 (Tektronix)](https://tw.tek.com/)
- [力科 (LeCroy)](https://)
- [固緯 (Gwinstek)](https://www.gwinstek.com/zh-TW/home/index)

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:star: **老師引進門，修行在個人！** :star:
【延伸閱讀】[14歲靠Google自組無人機　周延俊：國中只夢想考上建北很可悲](https://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5086636&utm_source=fb_cw&utm_medium=social&utm_campaign=fb_cw-social-daily-200227)
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## [示波器介紹 (OWON XDS3102A)](http://www.owon.com.hk/products_owon_xds_series_n-in-1_digital_oscilloscope)
- 無論是物理、化學、工程或醫學等都能以電子訊號表示，示波器是實驗室中不可或缺的基本儀器，且可用來觀察某一待測的電壓訊號變化與時間的關係。
- 示波器可以分成傳統的類比式和現在的數位式。在此之前，先來看２段影片
- [六甲学院物理部](https://twitter.com/RokkoPhysics)
- [Smile Sweet Sister Sadistic Suprise](https://www.facebook.com/watch/?v=414597145902575)
- [手摸示波器探棒-為何有弦波?](https://www.strongpilab.com/sine-wave-appear-finger-touch/)

資料來源：良興購物網
### :paperclip: 功能介紹
- [使用者手冊 (User manual)](http://files.owon.com.cn/probook/XDS3000_Series_Oscilloscopes_USER_MANUAL.pdf)
- 主要特點
- 100MHz頻寬雙通道
- 12-bit 高解析ADC
- 1GS/s即時取樣率
- 8" 800 x 600 高解析度顯示(觸控螢幕)

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:thinking_face: **什麼是ADC？什麼是頻寬？**
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#### **量測探棒介紹**
- 被動探棒和主動探棒
- 電壓探棒和電流探棒
- [探棒的原理與種類 (Tektronix)](http://tw.tek.com/dl/SR1_01.pdf)
- 探棒上面有電容嗎？試著調整測試探棒的補償電容
圖片來源：全華圖書，電子學實驗 (作者：蔡朝洋)

### 量測時域波型的相關參數


### 示波器耦合設定
- 示波器的耦合設定，可以幫忙分離訊號
圖片來源：[Fluke: ABCs of Portable Oscilloscopes: Part 2, Signal input and processing](https://www.fluke.com/en-us/learn/blog/oscilloscopes/abcs-of-portable-oscilloscopes-part-2-signal-input-and-processing)
>【延伸閱讀】[MakerPRO：AC/DC/GND 示波器耦合差別在哪？](https://makerpro.cc/2019/11/difference-of-coupling-ac-dc-gnd/?fbclid=IwAR1H0WkREfldO9BmQrM-DQLZt2EeaHk_v8jLzoQRFAecLGP9WV1nJnWOZvQ)
>【延伸閱讀】[MakerPRO：Coupling AC/DC/GND-示波器耦合差別在哪](https://www.strongpilab.com/scope-coupling-ac-dc-gnd-difference/)
### :hourglass: 實習驗收項目
:::info
* 熟習示波器操作按鈕
* 顯示區域與示波器畫面的刻度表示意義
* 輸入接頭
* 校準電壓輸出端子
* 垂直控制
* 水平控制
* 觸發控制
* 數學運算
* 功能控制鈕
* 多功能旋鈕
* 熟習示波器的基本量測
* 測量電壓/電流
* 測量頻率/週期
* 測量相位關係
* 測量峰對峰值、有效值 (方均根值)、平均值...等
* 熟習直流耦合(DC coupling)/交流耦合(AC coupling)/GND的差異
* 熟習示波器視窗觸發控制
* 觸發模式：Auto、Normal、Single/Force
* 觸發方式：準位觸發/邊緣觸發
* 儲存示波器量測波形
* 觸發準位對波型的影響
圖片來源：全華圖書，電子學實驗 (作者：蔡朝洋)
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### 參考資料
- [輕鬆理解示波器原理](https://makerpro.cc/2019/11/understand-the-principle-of-oscilloscope/?fbclid=IwAR0UZcZjoPyt4fjc47bpyAXf036Lpgi2gw4qVtoV98fBU-Dfryr-qURPkgE)
- [Trigger mode-弄懂示波器觸發模式Auto/Normal/Single](https://www.strongpilab.com/scope-trigger-auto-normal-single/)
- [示波器為什麼會有反相按鈕？](https://makerpro.cc/2019/12/invert-function-in-the-oscilloscope/?fbclid=IwAR18MaVWvr0AzqBUaMHiFmTCneMcWW8k-29KYDm7gBJ1Arldn3Zut7_cIzw)

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## 任意波形產生器 (OWON AG-2062F Waveform Generator)
### :paperclip: 功能介紹
- [使用者手冊 (User manual)](http://www.saelig.com/supplier/owon/AG1012F-AG1022F-AG2052F-AG2062F-Waveform-Generator-USER_MANUAL_V2.6.pdf)
- 主要特點
- 採用先進的DDS技術，20MHz最高輸出頻率 (DDS是直接數位式頻率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文縮寫)
- 125MS/s最高取樣速率，頻率解析度1μHz
- 14 bits垂直解析度，1 M點任意波形長度
- 豐富的波形輸出：5種基本波形，內置48種任意波形

#### 操作介面說明
- To Display/Edit Both Channels
- Press **Both** button to display the parameters of both channels.
- 輸出弦波訊號
- 設置頻率／週期
- 設置振幅
- 設置高準位
- 輸出方波訊號
- 設置工作週期
:::warning
:thinking_face: **什麼是Duty cycle？ 什麼是Pulse width？**
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- 輸出斜坡信號
- 設置對稱性
- 輸出脈波訊號
- 設置脈波寬度/工作週期

### :hourglass: 實習驗收項目
:::info
- **設定輸出波型種類、週期、頻率、振幅大小、振幅偏移量、工作週期**
- 方波/脈波
- 三角波
- 弦波
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## [電源供應器介紹 (OWON ODP3033)](http://www.owon.com.hk/products_owon_3-ch_output_with_2-ch_0-30v%7C6a_and_0-6v%7C3a_programmable_dc_power_supply)

資料來源：良興購物網

### :paperclip: 功能介紹
- [**使用者手冊 (User manual)**](http://files.owon.com.cn/specifications/OWON%203-CH%20Output%20Programmable%20DC%20Power%20Supply%20technical%20technical%20spec.s.pdf)
- 主要特點
- 三通道單獨可調輸出
- 1mV / 1mA 最大輸出分辨率
- 可實現獨立、並聯、串聯、正負四種工作模式
- 過壓/過流保護功能
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:thinking_face: **在還沒解說之前，看文字先猜猜看！！**
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#### 所有通道模式

#### 雙通道模式

#### 輸出模式圖標
* 獨立模式：各通道的參數可獨立設置。
* 通道跟蹤 (Parallel track)：在獨立模式下分別設置CH1和CH2的輸出參數後，進入通道跟蹤模式後，若改變其中一個通道的參數，另一個通道的對應參數也會自動按比例同步改變。
>**並聯通道跟蹤 (Parallel track)**：在獨立模式下分別設置CH1和CH2的輸出參數後，進入通道跟蹤模式後，若改變其中一個通道的參數，另一個通道的對應參數也會自動按比例同步改變。
> **串聯通道跟蹤 (Serial track)**：輸入電壓的額定值為獨立模式下兩個通道之和。輸入電流的額定值與獨立模式下單個通道相同。

### :hourglass: 實習驗收項目
:::info
- 設置輸出電壓
- 設置限流功能
- 設置輸出電壓與限流功能
- 在獨立模式，設置CH1的電壓為2V，電流為1A；CH2的電壓為4V，電流為2A。
- 在通道跟蹤模式，設置CH1的電壓為6V，則CH2的電壓會自動按比例同步到12V。
- 在通道跟蹤模式，若設置CH1的電流為2A，則CH2的電流會自動按比例同步到4A。（如果設置值超過最大輸出值時，則設置為最大值)
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## [數位電表介紹 (OWON XDM3051)](http://www.owon.com.hk/products_owon_5_1%7C2_bench-type_digital_multimeter)
### :paperclip: 功能介紹
- [使用者手冊 (User manual)](http://files.owon.com.cn/probook/XDM_Series_Digital_Multimeters_USER_MANUAL.pdf)
#### 操作介面說明 (練習看英文規格書)

#### 量測限制

#### 測量方法
- 電壓測量

- 二極體測量

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## :hourglass: 混合實習驗收項目
- [Lab 1.1：示波器實作練習](https://hackmd.io/uDsS_8S4S22vqgwxz9m_AA)

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## 參考資料
- [Oscilloscope Fundamentals](https://engineering.case.edu/lab/circuitslab/sites/engineering.case.edu.lab.circuitslab/files/docs/Oscilloscope_Fundamentals_-_Tektronix.pdf)