Карактеристична импеданса

Week 9 (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Карактеристична импеданса

АЦ електрични кругови


Питање 1

Обратите пажњу на оцену "50 охм" која је одштампана на јакни кабла. Шта ће се охмметар регистровати када се повеже између унутрашњег проводника и штита кабла "# 1"> Открити одговор Сакри одговор

Отпор између унутрашњег проводника и штита = (бесконачно)

Отпор између крајева унутрашњег проводника = скоро 0 ома

Отпор између крајева штитника проводника = скоро 0 ома

Напомене:

Било би одлиена идеја да неки узорци РГ-58 / У (или други коаксијални тип кабла) буду доступни у својој лабораторији за студенте да би се сами мерили. Не постоји ништа попут директног, практичног експеримента да бисте направили тачку!

Питање 2

Ако су батерија и прекидач спојени на један крај кабла дужине 10 километара, а два осцилоскопа су коришћена за снимање напона на било ком крају кабла, колико би удаљавање у времену трајало ова два импулса, претпостављајући брзину ширења једнака брзина светлости (другим речима, кабл има фактор брзине једнак 1.0)?

Открити одговор Сакриј одговор

53.68 микросекунди

Напомене:

Ученици треба схватити на основу питања да сигнал напона вероватно не стиже на крајњи крај кабла непосредно након прекидања прекидача. Иако је брзина светлости врло, веома брза, није тренутак: постојаће мјерљиво временско одлагање.

Питање 3

Ако су батерија и прекидач спојени на један крај кабла дужине 10 километара, а два осцилоскопа су коришћена за снимање напона на било ком крају кабла, колико би удаљавање у времену трајало ова два импулса, претпостављајући брзину ширења једнака 69% брзине светлости (другим речима, кабл има фактор брзине једнак 0, 69) "// ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом/имагес/куиз/00128к01.пнг">

Открити одговор Сакриј одговор

77.80 микросекунди

Напомене:

Ученици треба схватити на основу питања да сигнал напона вероватно не стиже на крајњи крај кабла непосредно након прекидања прекидача. Иако је 69% брзине светлости и даље врло, веома брзо, није тренутачно: постојаће мјерљиво временско одлагање.

Питање 4

Шта представља назив "50 охм" коаксијалног кабла РГ-58 / У? Објасните како једноставан кабел, без континуитета између његових два проводника, може бити процењен у ома .

Напомена: ова "50 охм" оцена се обично назива карактеристична импеданса кабла. Други израз за овај параметар је импеданса пренапона, за коју мислим да је описнија.

Открити одговор Сакриј одговор

Кабл са карактеристичном импедансом од 50 ома се понаша као отпорник од 50 ома до било каквих напона напона на било ком крају, бар док талас није имао довољно времена да пропагне пуну дужину кабла и назад.

Напомене:

Овај концепт ће изгледати веома чудно студентима који су упознати са отпором у контексту отпорника и других једноставних електричних компоненти, где се отпор не временом мења знатно. У овом примеру, међутим, "отпорност" кабла је изузетно зависна од времена, а временски распони су обично веома кратки - толико кратки да мјерења направљена са охмметрима неће то уопште открити!

Питање 5

С обзиром на следеће тестно коло, са осцилоскопом који се користи за снимање струје од батерије до кабла (мерни напон који се испустио преко отпорника), која врста таласа или пулс би регистар осцилоскопа након затварања прекидача?

Открити одговор Сакриј одговор

Осцилоскоп би регистровао импулс са квадратним оштрицама приближно отприлике 480 μВ, што наравно одговара струји од око 480 мА:

Трајање импулса требало би да се креће између 162.67 микросекунди и 170.42 микросекунди (на основу двије различите бројке које сам добио за факторе брзине каблом РГ-58 / У).

Напомене:

Одговарање на ово питање захтева неколико корака и комбиновање више концепата. Из одговора би требало бити јасно да је Охмов закон (И = Е / Р ) довољан за израчунавање струје импулса, али временска кашњења која је дата у одговору може збунити неке ученике. За оне ученике који израчунавају временску цифру од половине оног који је дат у одговору, охрабрујете их да размишљају зашто би њихов (нетачни) одговор могао бити искључен за 50%. Постојање односа 2: 1, као што је ово, подразумева једноставно концептуално неспоразум.

За фактор брзине кабла РГ-58 / У, добио сам двије различите фигуре: 0, 63 и 0, 66, што значи да су дати одговори са два временска одгода.

Питање 6

С обзиром на следећи тестни круг, са осцилоскопом који се користи за снимање струје од батерије до кабла (мерни напон се испустио преко отпорника), која врста таласа или импулса би регистровао осцилоскоп након затварања прекидача "// ввв.беаутицрев.цом .ау // суб.аллабоутцирцуитс.цом / имагес / куиз / 00131к01.пнг ">

Открити одговор Сакриј одговор

Осцилоскоп би регистровао непрекидну струју од 480 мА кад год је прекидач затворен.

Напомене:

Изазовите својим ученицима да размисле о другој електричној компоненти (поред РГ-58 / У кабла бесконачне дужине) која би се понашала овако, при цртању 480 мА струје из извора од 24 В када год је прекидач затворен. Напомена: не морате много размишљати!

Питање 7

Претпоставимо да је овај 10-милиметарски РГ-58 / У кабл "прекинуо" отпорник са отпором једнак карактеристичној импеданси кабла:

Какву врсту таласа или пулс би регистар осцилоскопа након затварања прекидача "# 7"> Открити одговор Сакри одговор

Осцилоскоп би регистровао непрекидну струју од 480 мА кад год је прекидач затворен.

Напомене:

Замолите ученике да упореде понашање овог кола са оним непромењеним РГ-58 / У каблом. Како се понашање овог кола разликује? Зашто је то?

Да фразе питање на другачији начин, шта укључивање закључног отпорника чини очитном дужином кабла? Другим речима, која дужина кабла РГ-58 / У би се понашала потпуно исто као и ово коло?

Питање 8

Када пулс пропадне низ "неорминисан" кабл и достигне отворени круг, шта то ради? Да ли то једноставно нестане, или иде неким другим местом?

Открити одговор Сакриј одговор

Пулс напона, након што се дође до отвореног краја кабла, ће се "одразити" уназад у правцу од којег је дошао, његов поларитет се одржава док се струја помера у супротном правцу.

Након што рефлектовани пулс достигне извор, постојаће максимални напон на изворним терминали и нула струја у каблу.

Напомене:

Да би одговорили на ово питање, корисно је питати ученике како се напон и струја односе једно на друго у стању отвореног круга (максимални напон, нула струја).

Питање 9

Када се пулс пропагира низом кабла прекинутог кратким спојем, шта то ради "# 9"> Открити одговор Сакри одговор

Пулс напона, након достизања кратког краја кабла, ће се "одразити" уназад у правцу од којег је дошао, а његов поларитет се обрнавља док се струја помера у истом правцу.

Након што рефлектовани пулс достигне извор, постојаће минимални напон на изворним терминали и максимални струја у каблу.

Напомене:

Да би одговорили на ово питање, корисно је питати ученике како се напон и струја односе једно на друго у условима кратког споја (минимални напон, максимална струја).

Питање 10

Шта ће се догодити ако се кабл прекине отпорником погрешне вредности (није једнака карактеристичној импеданси кабла) "# 10"> Открити одговор Сакри одговор

Сваки завршни отпор који није једнак карактеристичном отпорности кабла (или сувише мали или превелики) резултираће рефлексним таласима, мада са мањом амплитацијом него ако је кабл био неутемљен или прекинут директним кратким.

Напомене:

Одговарање на ово питање је вежба у квалитативном размишљању: упоређивање резултата завршетка са одговарајућом количином отпорности, у односу на завршетак са бесконачним или нултим отпором. Завршни отпорник неисправне вредности ствараће ефекат негде између ових екстремних случајева.

На пример, упоредите кабловску импеданцију (као "виђену" од извора напона након значајног времена) за исправно окренути кабл, насупрот оном који је отворен или кратак. Шта би кабел који је прекидао отпорник неправилне вредности "изгледао" као извор након што је прошло време одлагања пропагације?

Питање 11

Двоководни кабл једноделне конструкције ће имати својствену карактеристичну импеданцију (З0) због своје интринсичне, дистрибуиране индуктивности и капацитивности:

Шта би се десило са вриједношћу ове карактеристичне импеданције ако бисмо направили уже ужад, тако да су проводници били ближе заједно, све остале димензије остају исте "// ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом /имагес/куиз/04003к02.пнг ">

Открити одговор Сакриј одговор

З 0 би се смањио . Оставићу вам то да објасните зашто се ово деси.

Напомене:

Обавезно питајте своје ученике да објасне зашто се карактеристична импеданција промени у правцу у којој ради, на основу познатих промјена капацитета и индуктивности у читавом каблу. Требало би једноставно да ученици објасне зашто ће се капацитети повећати пошто се два проводника приближавају заједно, али можда није толико очигледно зашто ће се индуктивност смањити. Добар "Сократски" питање које треба поставити јесте јачина магнетског поља, под претпоставком да је један крај кабла кратак, а извор струје једносмерне струје повезан са другим крајем. Обавезно их подсјетите да дискутујете о правилима правилног вретена за тренутна и магнетна поља у одговору на ово накнадно питање!

Питање 12

Двоководни кабл једноделне конструкције ће имати својствену карактеристичну импеданцију (З0) због своје интринсичне, дистрибуиране индуктивности и капацитивности:

Шта би се десило са вриједношћу ове карактеристичне импедансе ако бисмо направили кабл ширши, тако да су проводници даље раздвојени, све остале димензије остају исте "// ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом /имагес/куиз/04004к02.пнг ">

Открити одговор Сакриј одговор

З 0 би се повећао . Оставићу вам то да објасните зашто се ово деси.

Напомене:

Обавезно питајте своје ученике да објасне зашто се карактеристична импеданција промени у правцу у којој ради, на основу познатих промјена капацитета и индуктивности у читавом каблу. Требало би једноставно да ученици објасне зашто ће се капацитети повећати пошто се два проводника приближавају заједно, али можда није толико очигледно зашто ће се индуктивност смањити. Добар "Сократски" питање које треба поставити јесте јачина магнетског поља, под претпоставком да је један крај кабла кратак, а извор струје једносмерне струје повезан са другим крајем. Обавезно их подсјетите да дискутујете о правилима правилног вретена за тренутна и магнетна поља у одговору на ово накнадно питање!

Питање 13

Двоководни кабл једноделне конструкције ће имати својствену карактеристичну импеданцију (З0) због своје интринсичне, дистрибуиране индуктивности и капацитивности:

Шта би се десило са вриједношћу ове карактеристичне импеданције ако би скратили дужину кабла, све остале димензије остају исте "// ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом/имагес/куиз/04002к02.пнг ">

Открити одговор Сакриј одговор

З 0 би остао потпуно исти!

Следеће питање: које електричне карактеристике би се промениле за овај скраћени кабел?

Напомене:

Ово је нешто "трик" питање, дизајнирано тако да ученици размишљају о карактеристичној импеданси и тестирају њихово стварно схватање. Ако студент правилно разуме физику која резултира карактеристичном импедансом, схватит ће да дужина нема ништа с тим. Иако ће се укупна капацитивност каблова променити као резултат скраћивања дужине кабла, а укупна индуктивност кабла ће се такође смањити из истог разлога, те електричне измјене не би требале представљати концептуалне потешкоће ученицима, осим ако не моделирају кабл у смислу једног удвостручене капацитивности и једне (или две) ударне индуктивности. Ако размишљају у овим терминима, још нису у потпуности схватили разлог зашто карактеристична импеданса уопште постоји.

Питање 14

Претпоставимо да смо дизајнирали пар БЈТ појачавачких кругова за повезивање са било којим крајем дугог кабла са два проводника:

Како бисмо одабрали вредности компоненти у сваком кругу транзисторских појачавача како би природно прекинули оба краја кабла од 75 Ω "# 14"> Открити одговор Сакри одговор

Р Ц одашиљачког појачавача треба да буде 75 Ω, као и паралелни еквивалентни отпор Р Б1 || Р Б2 пријемног појачала.

Напомене:

Ово питање је заправо преглед Тхевенинове теореме пошто се примјењује на обичном емитеру, БЈТ појачавачким круговима који се разликују од делитеља.

У случају да било ко пита, "зиг-загс" у четири линије кабла представљају неодређено растојање између тих тачака. Другим речима, кабл је дужи од оног што се може пропорционално приказати на шематски дијаграму.

Питање 15

Претпоставимо да смо дизајнирали пар БЈТ појачавачких кругова за повезивање са било којим крајем дугог кабла са два проводника, сваки крај спојен на одговарајући појачавач кроз трансформатор:

Како бисмо изабрали вредности компоненти у сваком кругу транзисторских појачала како би природно прекинули оба краја кабла од 75 Ω "# 15"> Открити одговор Сакри одговор

Р Ц одашиљачког појачала треба да буде 1.875 кΩ, као и паралелни еквивалентни отпор Р Б1 || Р Б2 пријемног појачала.

Напомене:

Ово питање је заправо преглед Тхевенинове теореме пошто се односи на емитера честих емитера, БЈТ појачавача са поделом, као и трансформацију импеданције, јер се односи на степени и степ-довн трансформаторе.

У случају да било ко пита, "зиг-загс" у четири линије кабла представљају неодређено растојање између тих тачака. Другим речима, кабл је дужи од оног што се може пропорционално приказати на шематски дијаграму.

Питање 16

Неке комуникационе мреже користе каблове не само да обезбеде пут за пренос података, већ и ДЦ напајање за напајање круговима повезаним на кабл.

Међутим, ако бисмо завршили кабал као што је приказано, отпорник за прекид ће смањити знатну количину струје. Ово је трошила енергију и непотребно би оптеретила напајање снабдевањем ДЦ напајања мрежним каблом.

Како можемо елиминисати проблем снаге који се распрши отпорником за закључавање у ДЦ напојном / сигналном каблу, а ипак и даље одржавамо одговарајуће прекидање како би се избјегли рефлектовани сигнали "# 16"> Открити одговор Сакри одговор

Кондензатор мора бити спојен у серији са отпорним прекидом како би се спречило отпорност да делује као оптерећење ДЦ на мрежи:

Напомене:

Разумевање овог одговора захтева да се студенти подсете на понашање филтера серијског кондензатора у АЦ колу.

Питање 17

Пронађите дужину коаксијалног кабла и доведите је са собом у разреду за дискусију. Идентификујте што више информација о вашем комаду каблова прије расправе:

Карактеристична импеданција
Изолациони сервис (носач каблова, цевовод, директно сахрањивање итд.)
Тип (РГ-58, РГ-6, итд.)
Открити одговор Сакриј одговор

Ако је могуће, пронађите технички лист произвођача за своје компоненте (или барем таблицу података за сличну компоненту) да бисте разговарали са својим колегама.

Напомене:

Сврха овог питања је да ученици кинестетички интеракцију с предметом. Можда изгледа глупо да ученици учествују у вјежби "прикажите и кажите", али сам утврдио да активности попут ове значајно помажу неким ученицима. За ученике који су кинестетички у природи, то је одлична помоћ да заправо додирнете стварне компоненте док уче о својој функцији. Наравно, ово питање такође пружа изврсну могућност да обављају интерпретацију ознака компоненти, користе мултиметар, приступне таблице података итд.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →