Елементарна Теорија ојачача

Tribina Miloš Kapor o teoriji IMA čestica (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Елементарна Теорија ојачача

Дискретни полупроводнички уређаји и склопови


Питање 1

У основи, појачало је уређај који узима сигнал слабе снаге и емитује повећану (повер-боостед) факсимилију улазног сигнала. Објасните како је могуће да такав уређај постоји. Зар Закон о енергетској заштити ("Енергија не може бити створен нити уништен") спречава постојање уређаја за повећање снаге "# 1"> Открити одговор Сакри одговор

Ниједан физички закони нису нарушени са појачавачем, јер додатна снага долази из спољног извора: напајања.

Питање о следећем питању: да ли је трансформатор постепеног појачала појачало? Зашто или зашто не?

Напомене:

Појачала ваших студената ће проучавати су електронски уређаји, али постоје и друге врсте појачала. Разговарајте с њима о неким примјерима заједничких, не-електроничких појачавача.

Питање 2

Важан параметар сваког појачавача је добитак . Објасните шта је "добит" и напишите једноставну једначину која дефинише добит у смислу напона сигнала.

Открити одговор Сакриј одговор

"Гаин" је степен "увећања" да појачало даје свој улазни сигнал. Добитак напона може се дефинисати на два различита начина:

А В (дц) = В оут


В ин

А В (ац) = ΔВ излаз


ΔВ ин

Напомене:

Како би ваши ученици требали бити препознати кроз контекст, симбол који се користи за представљање добитка у једначинама је велико слово А ". Једна потенцијална тачка конфузије је разлика између две једначине добитака приказане у одговору. Зашто бисмо имали две различите једначине који би уствари рекли исту ствар? Ако се ово питање појављује у дискусији, можете својим ученицима дати примјер појачала са пристрасношћу ДЦ, гдје је В излаз = (4) (В ин ) + 3 волти. Ево, добитак (АЦ) је увек 4, али ДЦ добитак варира у зависности од тога колико напона примјенимо на улаз!

На основу овог примера, који ваши ученици мисле да је практичније процијенити?

Питање 3

У срцу сваког појачала је уређај који користи један сигнал за контролу другог. У електроници то значи уређај који користи мали напонски или струјни сигнал за контролу већег напона или струје.

Прва електронска амплификациона кола су конструисана помоћу уређаја званих електронске цијеви умјесто транзистора . Цијеви и даље налазе специјализиране апликације у електроници, али су их углавном замијенили транзистори. Зашто је ово? Које предности имају транзистори преко епрувета као амплификациони уређаји?

Открити одговор Сакриј одговор

Транзистори су обично много физички чврсти од електронских цеви, способни да издрже веће нивое вибрација и стреса. Они су такође мањи и ефикаснији у већини апликација.

Напомене:

Електронске цијеви су биле "радне снаге" електронике у свијету, дјелујући као уређаји за контролу снаге и амплификацију за широк спектар примјена. Требало би бити занимљиво слушати повратне информације ваших ученика о овом питању, будући да на интернету има пуно информација о "цеви". ИЕЕЕ Спецтрум магазин имао је неколико одличних чланака о електронским цевима и њиховим апликацијама, које бих снажно охрабрило заинтересоване студенте да читају.

Питање 4

Веома уобичајени тип појачавача који се користи у електронским колима је напонски пуфер, који се понекад назива и следбеника напона . Постоје два једноставна облика овог круга, један који користи један транзистор, а други користи интегрисано коло звано оперативни појачавач :

Повећање напона сваког од ових уређаја је јединство (А В = 1). Моје питање за вас је ово: што је могућа употреба појачавач који чак и не појачава напон свог улазног сигнала "# 4"> Открити одговор Сакри одговор

Док "напонски бафер" не појачава ниво напона сигнала, он доприноси тренутном нивоу сигнала.

Напомене:

Буфери напона су скоро свеприсутни у савременим електронским колима, тако да их не могу одбацити као бескорисне. Разговарајте са својим ученицима о неким могућим апликацијама напонских бафера. Када би желели да појачамо сигнал струје без појачавања напона? Да ли ваши ученици мисле да можда постоји било каква апликација за ову врсту кола у електронској тестној опреми (волтметри, посебно?).

Питање 5

Важан оперативни параметар појачала је његов пропусни опсег . Опишите шта "пропусни опсег" значи у општем смислу и дати пример апликације за појачаваче где је важан пропусни опсег.

Открити одговор Сакриј одговор

"Бандвидтх" односи се на опсег фреквенција сигнала које појачало може да обради у оквиру одређених граница добитка, изобличења, ефикасности итд.

Напомене:

Како ваши ученици истражују ријеч "пропусни опсег", видеће да овај израз има примјену у многим подручјима осим појачавача. Разговарајте о овом термину, како у контексту појачавача тако иу контексту других апликација.

Питање 6

Већина једноставних појачавача у којима ћете у почетку проучавати имају тенденцију да изгубе добитак јер се фреквенција појачаваних сигнала повећава. Овај губитак добитка се понекад квантификује у смислу ролофа, обично израженог у јединицама децибела по октави (дБ / октава).

Шта је, заправо, "роллофф"? Шта је "октава" у контексту мјерних јединица које се користе за одређивање роллофа? Да ли би требало да планирамо одговор типичног појачала у облику Боде плот-а, какву врсту карактеристика филтера (банд-пасс, банд-стоп итд.) Најбоље подсећа на то?

Открити одговор Сакриј одговор

Већина фреквенцијских одговора појачавача подсећа на филтере нископропусних. "Роллофф" је термин који се користи за означавање стрмине плоче Боде појачавача јер смањује ојачани сигнал на све већим фреквенцијама.

"Октава" означава удвостручавање фреквенције сигнала. Ова јединица се добро примјењује на Боде парцеле логаритамске скале.

Напомене:

Да ли један од ваших ученика нацрта слику плоче Боде за (реалистични) нископропусни филтер: то јест, не-идеалан одговор на нископропусни филтер. Прегледајте са ученицима шта изгледа плоча за скенирање у логору и замолите их да односе односне јединице "децибела" и "октаве" до такве величине.

Питање 7

Транзисторски појачавач класе А користи један транзистор да генерише излазни сигнал до оптерећења. Показано овде појачало је од топологије "цоммон цоллецтор", једне од три конфигурације које су заједничке за сингле-транзисторне кругове:

Аналог за ово електронско коло је ова контрола притиска воде која се састоји од променљивог вентила који пролази кроз кроз отворе (ограничење), а затим на одвод:

"Улаз" на ово појачало је позиционирање ручице за контролу вентила. "Излаз" овог појачала је притисак воде мерен на крају хоризонталне "излазне" цеви.

Објасните како било који од ових "кола" испуњава критеријуме да је појачало. Другим речима, објасните како се снага повећава од уноса до излаза у оба ова система. Такође, опишите како је ефикасан сваки од ових појачавача, "ефикасност" је мерило колико струје (или воде) иде до уређаја за оптерећење, у поређењу са количином која иде равно кроз контролни елемент и назад на тло (одвод ).

Открити одговор Сакриј одговор

У оба система, мала количина енергије (струја кроз "базни" терминал транзистора, механичка кретања ручице вентила) врши контролу над већом количином енергије (струја до оптерећења, вода до оптерећења). Системи који су овде приказани су прилично расипани, посебно код високог излазног напона (притиска).

Напомене:

Можда су нестабилни, али транзисторни кругови "класа-А" налазе веома честу употребу у модерној електроници. Објасните својим ученицима да његова неефикасност ограничава практичну примену на апликације мале снаге.

Питање 8

Транзисторски појачавач класе Б (који се понекад назива појачало за пусх-пулл ) користи пар транзистора да генерише излазни сигнал до оптерећења. Приказано коло је поједностављено ради илустрације основног концепта:

Аналог за ово електронско коло је ова контрола притиска воде, која се састоји од два променљива вентила. Један вентил повезује излазну цев са напајањем воде под притиском, а други повезује излазну цев са изворе вакуума (усисавање):

"Улаз" на ово појачало је позиционирање ручице за контролу вентила. "Излаз" овог појачала је притисак воде мерен на крају хоризонталне "излазне" цеви. Активирање вентила је синхронизирано тако да је само један вентил отворен у било ком тренутку, баш као што више од једног транзистора неће бити "укључено" у било ком тренутку у класи-Б електронском кругу.

Објасните како било који од ових "кола" испуњава критеријуме да је појачало. Другим речима, објасните како се снага повећава од уноса до излаза у оба ова система. Такође, опишите како је ефикасан сваки од појачавача, "ефикасност" је мерило колико струје (или воде) иде до уређаја за оптерећење, у поређењу са количином која иде директно од једне "шине" до друге (од притисак на вакуум).

Открити одговор Сакриј одговор

У оба система, мала количина енергије (струја кроз "базни" терминал транзистора, механичка кретања ручице вентила) врши контролу над већом количином енергије (струја до оптерећења, вода до оптерећења). Оба система су веома енергетски ефикасна, са малим протоком који се троши од довода до вакуума (од + В до -В) и заобилазећи оптерећење.

Напомене:

Пусх-пулл појачавачи су мало тежи за разумевање од једноставне класе-А (једнократне), зато обавезно узмите све што је потребно за дискусију о овом концепту са ученицима. Замолите их да праве струју кроз отпорник оптерећења за различите увјете напонског напона. Ваши ученици не требају знати никакве детаље о раду транзистора, осим што се позитиван улазни напон укључује на горњи транзистор, а негативни улазни напон укључује нижи транзистор.

Питање 9

Појачало има напон од 5 и тренутни добитак од 75, обе вредности су коефицијенти. Израчунајте следеће добитке:

Повећање снаге (као однос)
Повећање снаге (дБ)
Добитак напона (дБ)
Тренутни добитак (дБ)
Открити одговор Сакриј одговор

Повећање снаге (као однос) = 375
Повећање снаге (дБ) = 25, 74 дБ
Добитак напона (дБ) = 13, 98 дБ
Тренутна добитак (дБ) = 37, 50 дБ

Напомене:

Неки од ваших ученика вероватно ће добити исправке енергије, али биће искључени са два фактора на израчуну напона и струје (дБ). Подсјетите их да се за израчунавање напона и струје у дБ користи друга једначина него што се користи при израчунавању снаге.

Питање 10

Какав је укупни напон од два каскадна појачала (излаз првог појачавача улази у улаз другог), сваки са појединачним повећањем напона од 3 дБ "# 10"> Открити одговор Сакри одговор

А В (финал) = 6 дБ, или однос 2.825: 1

Напомене:

Замолите своје ученике да конвертују број од 3 дБ (напонски раст) у однос. Како се овај однос упоређује са укупним односом за два каскадна појачала? Шта показују цифре о каскадним добицима уопште, изражене у облику децибела, као и образац односа? Питајте своје ученике ако мисле да је математички лакше израчунати каскадне добитке у форми односа или децибелу, и зашто.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →