Опен-Лооп опАмп кругови

Control System in Hindi - Open and Closed loop difference (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Опен-Лооп опАмп кругови

Аналогни интегрирани кругови


Питање 1

Одредите величину и поларност индикације волтметра у сваком случају:

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Овдје студенти морају примијенити Кирцххоффов закон о напону како би утврдили шта ће бити индикација волтметара. Ово питање ради добро као увод у одређивање поларитета излаза компаратора (опен-лооп опамп).

Питање 2

Одредите поларитет излазног напона овог оп амп-а (с обзиром на тло), с обзиром на следеће услове уласка:

Открити одговор Сакриј одговор

На овим илустрацијама упоредио сам акцију оп-амп-а са једнополним прекидачем са двоструким бацањем, показујући "везу" између прикључака за напајање и излазног прикључка.

Напомене:

Одређивање који "начин" излаза оп-амп уређаја под различитим условима улазног напона је збуњен за многе ученике. Разговарајте о томе са њима и замолите их да представе принципе или аналогије које користе како би запамтили "на који начин је то."

Питање 3

Одредите поларитет излазног напона овог оп амп-а (с обзиром на тло), с обзиром на следеће услове уласка:

Открити одговор Сакриј одговор

На овим илустрацијама упоредио сам акцију оп-амп-а са једнополним прекидачем са двоструким бацањем, показујући "везу" између прикључака за напајање и излазног прикључка.

Напомене:

Одређивање који "начин" излаза оп-амп уређаја под различитим условима улазног напона је збуњен за многе ученике. Разговарајте о томе са њима и замолите их да представе принципе или аналогије које користе како би запамтили "на који начин је то."

Питање 4

Одредите поларитет излазног напона овог оп амп-а (с обзиром на тло), с обзиром на следеће услове уласка:

Открити одговор Сакриј одговор

На овим илустрацијама упоредио сам акцију оп-амп-а са једнополним прекидачем са двоструким бацањем, показујући "везу" између прикључака за напајање и излазног прикључка.

Напомене:

Одређивање који "начин" излаза оп-амп уређаја под различитим условима улазног напона је збуњен за многе ученике. Разговарајте о томе са њима и замолите их да представе принципе или аналогије које користе како би запамтили "на који начин је то."

Питање 5

Иако се следећи симбол уопштено тумачи као оперативно појачало ("оп-амп"), може се користити и за представљање компаратора :

Каква је разлика између компаратора као што је модел ЛМ319 и истинског оперативног појачала као што је модел ЛМ324 "# 5"> Откриј одговор Сакри одговор

Компаратори су дизајнирани само за операције са отвореном петљу (нема повратне информације), док су оперативни појачавачи дизајнирани да добро изведу повратне информације. За многе једноставне апликације, ипак, прави оп-амп чини разумни посао као компаратор.

Напомене:

Одговор на ово питање позива се на неколико појмова које ваши ученици можда још нису упознати: "отворена петља" и "повратне информације". Разговарајте о овим терминима са својим ученицима, питајте их прво да ли могу да дођу до дефиниција за њих.

Питање 6

У том кругу, соларна ћелија претвара светлост у напон за опамп да се "чита" на његовом неинверзијском улазу. Инверзни улаз опампа се повезује са брисачем потенциометра. Под којим условима ЛЕД освјетљава?

Открити одговор Сакриј одговор

ЛЕД се напаја под условима јаког освјетљења, напаја енергију када се светлост смањи испод прага подешеног потенциометром.

Питање о следећем питању: утврдите шта би се морало промијенити у овом кругу како би се ЛЕД укључио када соларна ћелија постане тамна .

Напомене:

Постоји више начина да се постигне задатак који поставља следеће питање. Обавезно питајте своје ученике о њиховим идејама како да преокренете рад ЛЕД-а!

Питање 7

Шта фраза " опен-лооп" напона добија с обзиром на оперативни појачавач "# 7"> Открити одговор Сакри одговор

"Повећање напона на отвореном кругу" једноставно се односи на диференцијално повећање напона појачала, без икаквих веза "повратка" излазног сигнала појачала на један или више његових улаза. Велика добитна фигура значи да веома мали диференцијални напон може да погони појачавач у засићеност.

Напомене:

Реч "засићење" се често користи у електроници, нарочито у односу на појачала. Разговарајте о значењу и значењу овог термина са вашим ученицима, нарочито у односу на компараторске кругове, где се опамп користи само за упоређивање са напоном и кажу која је већа.

Питање 8

Студент ради једноставно компараторско коло и документује резултате у табели:

ММММММММММММММММ
В у (+)В у (-)В оут
3.00 В1.45 В10.5 В
3.00 В2.85 В10.4 В
3.00 В3.10 В1.19 В
3.00 В6.75 В1.20 В

В у (+)В у (-)В оут
2.36 В6.50 В1.20 В
4.97 В6.50 В1.21 В
7.05 В6.50 В10.5 В
9.28 В6.50 В10.4 В

В у (+)В у (-)В оут
10.4 В9.87 В10.6 В
1.75 В1.03 В10.5 В
0.31 В1.03 В10.5 В
5.505.65 В1.19 В

Један од ових очитавања излазног напона је аномалан. Другим речима, изгледа да није "тачно". Ово је врло чудно, јер су ове бројке стварне мере, а не предвиђања! Узнемирен, студент приступа инструктору и тражи помоћ. Инструктор види аномалозно читање напона и каже две речи: заустављање . Са тим, студент се враћа да истражује шта ова фраза значи и шта има везе с чудним излазним напоном.

Идентификујте који од ових мерења излазног напона је аномалан, и објасните шта "закључавање" има везе с тим.

Открити одговор Сакриј одговор

Закључавање се јавља када се један од сигнала улазног напона приближава преблизу једној од напона шине напајања. Резултат је оп-амп излаз засићујући "висок" чак и ако то није потребно.

Питање за изазов: претпоставимо да смо у очекивању оба напајања у опсегу између 0 и 10 волти током нормалног рада овог компараторског кола. Шта можемо променити у кругу како би омогућили овај опсег рада и избегавали закључавање "белешке скривене"> Напомене:

Питајте своје ученике шта су пронашли у њиховом истраживању о "латцх-уп", и ако је ово идиосинцраси свих оп-амп модела или само неке.

Успут, закривљени оп-амп симбол нема посебног значења. Овај симбол је био прилично популаран за представљање оп-ампера у својим раним годинама, али је од тада пао из услуге. Показујем је овде само да бих информирао ваше ученике, у случају да икада дође до неког од ових симбола у старим електронским шемама.

Питање 9

У овом кругу аутоматског вентилатора хлађења, компаратор се користи за укључивање и искључивање ДЦ мотора када сензорска температура достигне "задату вредност" која је потврдио потенциометар:

Коло ради баш као што би требало да укључи и искључи мотор, али има чудан проблем: транзистор се загрева када је мотор искључен ! Чудно, транзистор се стварно хлади када се мотор укључује.

Опишите шта бисте прво мерили у решавању проблема овог проблема. На основу конкретног модела коришћеног оп-амп-а (модел ЛМ741Ц), за шта сумњате да је проблем овдје? # 9 "> Открити одговор Сакри одговор

Проблем је у томе што модел 741 оп-амп не може "замахнути" своју излазну шину-шину. Оп-амп са могућношћу излазног напона између шина и шине неће довести до загријавања транзистора у режиму искључивања.

Питање изазова: која сврха кондензатор служи у овом кругу? Напомена: кондензатор није потребан у "савршеном свету", али помаже у уклањању лажних проблема у стварном свету!

Напомене:

Заправо сам наишао на овај проблем са транзисторским грејањем у дизајнирању и изградњи веома сличног кола за регулацију ДЦ мотора користећи 741. Постоји начин за превазилажење овог проблема без преласка на другачији модел оп-амп-а!

Након разговора о природи проблема са вашим ученицима, требало би да говорите о врлинама добијања оп-ампа "ниске перформансе" као што је модел 741 за рад у сценарију као што је овај, уместо да се мења на оп-амп модел који може операција шина-шина. По мом процени, пребацивање на модернији оп-амп у колу онолико једноставно колико је ово "варање". Нема ничега у вези овог кола који у основи опорезује могућности 741 оп-амп-а. Све што је потребно је мало креативност како би она била исправна.

Питање 10

Објасните рад овог релеја релеја који се активира звуком:

Открити одговор Сакриј одговор

Релеј ће се активирати ако микрофон открије довољно гласан звук. Потенциометар поставља јачину прага.

Следеће питање: како можемо опремити ово коло са могућношћу искључивања релеја када је укључено "белешке скривене"> Напомене:

У овом кругу се пуно тога дешава, што се не односи на одговор који сам дао. Основна сврха кола би требало бити прилично јасна за разумевање, али функција неколико компоненти заслужује даље објашњење. Замолите ученике да објасне функције диоде на излазу компаратора, диоду паралелно са релејним навојем, зенер диоде паралелно са потенциометром и СЦР.

Питање 11

Израчунајте количину отпора коју термистор доста достигне како бисте укључили вентилатор за хлађење:

Открити одговор Сакриј одговор

Отпорност на термистор = 5.547 кΩ

Напомене:

Питајте своје ученике како су дошли на њихово рјешење за ово питање. Дефинитивно постоји више начина за то!

Питање 12

Предвидите како ће операција овог термостатског круга (гдје мотор вентилатора за хлађење треба да укључи када температура постане превисока) утицати на следеће грешке. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Кабл није отворен:
Компаратор У 1 не успе са засићеним позитивним резултатом:
Ресистор Р 1 не отвори:
Кондензатор Ц 1 није успео:
Транзистор К 1 не успијева (одвод до извора):

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Кабл није отворен: вентилатор се укључује и никада не искључује.
Компаратор У 1 не успе са засићеним позитивним излазом: вентилатор се укључује и никада не искључује.
Отпорник Р 1 није отворен: вентилатор одбија да се укључи.
Кондензатор Ц 1 није успио: Фан одбија да се укључи, транзистор К 1 вероватно не успије због прегревања када покуша да напаја вентилатор.
Транзистор К 1 не успева да закрпи (одвод до излаза): вентилатор се укључује и никада не искључује.

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 13

Предвидите како ће операција овог термостатског круга (гдје мотор вентилатора за хлађење треба да укључи када температура постане превисока) утицати на следеће грешке. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Кабл није отворен:
Компаратор У 1 не успе са засићеним позитивним резултатом:
Ресистор Р 1 не отвори:
Кабл није успео:
Транзистор К 1 не успијева (одвод до извора):

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Кабл није отворен: вентилатор се укључује и никада не искључује.
Компаратор У 1 не успе са засићеним позитивним резултатом: Вентилатор одбија да се укључи.
Отпорник Р 1 није отворен: вентилатор одбија да се укључи.
Кабл није прекинут: вентилатор одбија да се укључи.
Транзистор К 1 не успева да закрпи (одвод до излаза): вентилатор се укључује и никада не искључује.

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 14

Предвидите како ће се утицати на рад овог релејног круга активираног звука као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Зенер диода Д 1 не отвара:
Ресистор Р 1 не отвори:
Ресистор Р 2 отказао:
Микрофонски звучни кабл није отворен:
Компаратор У 1 не успе са засићеним позитивним резултатом:
Диода Д 3 није успјела:

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Зенер диода Д 1 не отвара: повећава се праг звука (реле не може уопће енергирати).
Ресистор Р 1 не отвара: било који звук уопште ће активирати релеј.
Отпорник Р 2 не отвори: релеј одбија да напуни енергију.
Гласовни намотај микрофона се не отвара: релеј се насумично напаја, пошто је компараторски улаз сада осетљив на статичко струјање.
Компаратор У 1 не успе са засићеним позитивним излазом: Реле одмах напаја, без обзира да ли је звук.
Диод Д3 не завршава: релеј одбија да напуни енергију, СЦР ће вероватно бити оштећен због прегријавања након звучног догађаја.

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 15

Пратите излазну таласну форму овог компараторног кола:

Открити одговор Сакриј одговор

Питање о следећем питању: објасните шта је радни циклус фразе који се односи на "квадратни" или "импулсни" таласни облик.

Напомене:

Током дискусије, замолите ученике да објасне како је излазни таласни облик овог компараторног кола постепен, корак по корак. Питајте их како су стигли на њихово решење и ако постоји начин да се овај АЦ / ДЦ проблем може поједноставити на ДЦ који је само за лакшу анализу (одређивањем који ће излазни напон учинити за одређени скуп улазних услова).

Питање 16

Објасните шта је коло компаратора прозора (понекад се зове дискриминатор прозора ) и идентификујте барем једну практичну апликацију за једну.

Открити одговор Сакриј одговор

Коло "компаратор прозора" детектује када напон пада између два различита референтна напона. Допустићу вам да откријете неке практичне апликације за такав круг!

Напомене:

Питајте своје ученике где су пронашли одговор на ово питање и додатно истражити неке од практичних апликација које нуде.

Питање 17

Фотонапонски соларни панели производе највише излазне снаге када се директно суочавају са сунчевим светлом. За одржавање правилног позиционирања, системи "трацкер" се могу користити за усмјеравање правца панела како се сунце "креће" од истока ка запад преко неба:

Један од начина за детекцију положаја сунца у односу на панел је да приклоните пар светлосних зависних отпорника (ЛДР) на соларну плочу на такав начин да ће сваки ЛДР добити једнаку количину светлости само ако је панел директно усмерен на сунце:

Два компаратора се користе за осјећање диференцијалног отпора који произведу ова два ЛДР-а и активира мотор за праћење да нагиње соларну плочу на својој оси када диференцијални отпор постаје превелики. Комутациони склоп транзистора "Х-погон" узима излазне сигнале компаратора и појачава их за покретање ДЦ мотор са трајним магнетом у једном или другом смеру:

У овом кругу, оно што гарантује да два компаратора не истовремено излазе "висок" (+ В) напон истовремено, покушавајући померати мотор за праћење у правцу кретања казаљке на сату и супротно од казаљке на сату "# 17"> Открити одговор Сакриј одговор

Са потенциометром повезаним у серији овако, референтни напон горњег компаратора ће увек бити већи од референтног напона нижег компаратора. Да би оба компаратора засићила своје излазе "високе", напон из дељивача фоторезистора би морао бити већи од напона горњег потенциометра и мање од ниже потенциометарског напона у исто вријеме, што је немогуће. Ова компараторна конфигурација се обично назива коло компаратора прозора .

Напомене:

У овом компараторском колу се много тога дешава да бисте ви и ваши ученици разговарали. Потребно је времена да разговарате о функционисању читавог кола детаљно, осигуравајући да студенти разумеју како сваки део тога функционише.

Ако неки од ваших ученика истакне да изгледа да постоје неки прикључци за напајање који недостају у компараторима (У 1 и У 2 ), дискутујте о чињеници да се ова нотација често користи када се у истом интегрисаном кругу налазе више опампа или компаратора. Често, прикључци за напајање ће бити потпуно изостављени због једноставности! Пошто сви знају да опампима треба ДЦ напајање како би функционисали, везе + В и -В (или земља) се једноставно претпостављају.

Један неспоразум који сам видео код почетника је претпоставити да су сигнални улазни сигнали и прикључци за напајање на опамп еквивалентни. То јест, ако опамп не добије + В / -В напајање преко нормалних терминала за напајање, он ће радити без обзира на било који напон се појављује на његовим инвертирајућим и неинверзијским улазима. Ништа не може бити даље од истине! Веза инпут са колом означава сигнал који треба детектовати, измерити или манипулисати. Веза "снаге" је потпуно другачија. Да бисте користили стерео аналогију, ово збуњује прикључке аудио патцх кабла помоћу кабла за напајање.

Питање 18

Предвидите како ће операција овог кола за праћење соларног панела (где се мотор за праћење претвара у одговор на разлику у осветљењу два фоторезистора) утицати на сљедеће грешке. Под претпоставком да се мотор врти у смеру казаљке на сату када је његов леви терминал негативан и да је његов десни терминал позитивен (када су К 2 и К 3 оба укључена), одредите смер ротације (или не ротације) која је резултат сваке грешке. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Фоторесистор Р 1 не отвара:
Фоторесистор Р 2 није отворен:
Ресистор Р 4 не отвори:
Ресистор Р 5 не отвори:
Ресистор Р 7 не отвори:
Ресистор Р 10 не отвори:
Транзистор К 3 не отвара (колектор-то-емитер):

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Фоторесистор Р 1 не отвара: мотор се континуирано врти у супротном смеру казаљке на сату.
Фоторесистор Р 2 се не отвори: мотор се непрекидно врти у смеру казаљке на сату.
Ресистор Р 4 се не отвори: мотор одбија да уопште напуни енергију.
Отпорник Р 5 није отворен: мотор одбија да напуни енергију.
Отпорник Р 7 није отворен: мотор се не може окретати у смеру казаљке на сату, само у супротном смеру казаљке на сату.
Отпорник Р 10 није отворен: мотор се не може окретати супротно од казаљке на сату, само у смеру казаљке на сату.
Транзистор К 3 не отвара (колектор-то-емитер): Мотор се не може окретати у смеру казаљке на сату, само у супротном смеру казаљке на сату.

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 19

Немој само седети тамо! Изградите нешто!

Учење математички анализирајућих кола захтева много студија и праксе. Уобичајено, ученици практикују тако што раде кроз многе проблеме узорка и провјеравају своје одговоре против оних које предвиђа уџбеник или инструктор. Иако је ово добро, постоји много бољи начин.

Више ћете научити стварајући градњу и анализу стварних кола, дозвољавајући вашој опреми за тестирање да пружи "одговоре" уместо књиге или друге особе. За вежбе вежбања кола, следите ове кораке:

  1. Пажљиво измерите и забележите све компоненте прије изградње кола.
  2. Прикријемо шематски дијаграм за коло које треба анализирати.
  3. Пажљиво изградите овај круг на плочи или другом пригодном медију.
  4. Проверите тачност конструкције кола, пратите сваку жицу на сваку везну тачку и проверите ове елементе један по један на дијаграму.
  5. Математички анализирај круг, решавање за све напонске и тренутне вредности.
  6. Пажљиво измерите све напоне и струје како бисте потврдили тачност ваше анализе.
  7. Ако постоје било какве значајне грешке (веће од неколико процената), пажљиво провјерите конструкцију кола на дијаграму, а затим пажљиво поновно израчунајте вриједности и поновно измјерите.

Избегавајте да користите модел 741 оп-амп, осим ако не желите да оспорите вештине дизајна кола. Постоји више свестраних оп-амп модела који су обично доступни за почетника. Препоручујем ЛМ324 за ДЦ и ниске фреквенције, и ТЛ082 за АЦ пројекте који укључују аудио или вишу фреквенцију.

Као и обично, избјегавајте врло високе и врло ниске отпорне вриједности, како бисте избјегли мјерне грешке проузроковане "учитавањем" мерача. Препоручујем вредности отпорника између 1 кΩ и 100 кΩ.

Један од начина на који можете уштедјети време и смањити могућност грешке је започињање врло једноставног круга и постепено додавање компоненти како би се повећала његова сложеност након сваке анализе, умјесто изградње потпуно новог кола за сваки проблем у пракси. Друга техника за уштеду времена је поновна употреба истих компоненти у различитим конфигурацијама кола. На овај начин нећете морати да измерите вредност било које компоненте компоненте више од једном.

Открити одговор Сакриј одговор

Нека сами електрони дају одговоре на своје "проблеме у пракси"!

Напомене:

Било је моје искуство да студенти захтевају много вежбања са анализом кола како би постали способни. У том циљу, инструктори обично пружају својим ученицима мноштво проблема у пракси и пружају одговоре студентима да провере свој рад против. Иако овакав приступ чини ученицима умешан у теорију кола, не успије их потпуно образовати.

Студенти не требају само математичку праксу. Они такође требају стварне, практичне кругове за изградњу праксе и употребу опреме за тестирање. Дакле, предлажем следећи алтернативни приступ: ученици треба да граде сопствене "праксе" са стварним компонентама и покушају математички предвидјети различите напонске и тренутне вриједности. На овај начин, математичка теорија "оживи", а студенти стичу практичну стручност коју не би добили само решавањем једначина.

Други разлог за пратњу овог начина праксе јесте да науче ученичке научне методе : процес тестирања хипотезе (у овом случају, математичких предвиђања) вршењем правог експеримента. Студенти ће такође развити стварне вештине решавања проблема јер повремено врше грешке у конструкцији кола.

Проведите неколико тренутака са вашом класом да бисте прегледали неке од "правила" за изградњу кругова пре него што почну. Разговарајте о овим питањима са вашим ученицима на исти начин у Сократу како бисте нормално разговарали о питањима радног листа, а не само да им кажете шта требају и не би требало да раде. Никада не престајем да се чудим колико су лоши ученици схватили упуте када су представљени у типичном предавању (инструктор монологу) формату!

Напомена инструкторима који се могу жалити на "изгубљено" време потребно да ученици граде стварна кола уместо само математички анализирање теоријских кругова:

Која је сврха ученика који су се држали курса "мета-тагови скривени-принт">

Повезани алати:

Едге Цоуплед Стриплине Импеданце Цалцулатор ВСВР / Ретурн Лосс Цалцулатор Пи Аттенуатор Калкулатор

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →