Позитивне Феедбацк ОпАмп кругове

Heavy RC Haulage! Big Wheel Loader and D9 Crane Dozer in Motion! (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Позитивне Феедбацк ОпАмп кругове

Аналогни интегрирани кругови


Питање 1

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 да започнете врло једноставан склоп и постепено додате компоненте како бисте повећали своју 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 изводе курс "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 2

Ово је врло уобичајени колектор опамп осцилатора, технички од релаксационог типа:

Објасните како ово коло функционише, и који ће се таласни облици мјерити у тачкама А и Б. Обавезно упућујте на константе РЦ времена у вашем објашњењу.

Открити одговор Сакриј одговор

Измерићеш псеудообликован таласни облик у тачки А, а квадратни талас у тачки Б.

Питање изазова: објасните како бисте могли да израчунате учесталост таквог круга, на основу онога што знате о РЦ константама временске константности. Претпоставимо да опамп може замахнути своју излазну шину-шину, ради једноставности.

Напомене:

Овај круг је најбоље разумети изградњом и тестирањем. Ако користите велике кондензаторске вриједности и / или отпорник велике вриједности на тренутном путању кондензатора, осцилација ће бити довољно спора да се анализира са волтметром умјесто осцилоскопом.

Питање 3

Претпоставимо да је компаратор у овом кругу само способан "замахнути" свој излаз на 1 волт од својих напонских извора напајања. Израчунајте горњи и доњи праг напона, с обзиром на приказане вредности отпорника:

В УТ = В ЛТ =

Открити одговор Сакриј одговор

В УТ = +2.093 волти

В ЛТ = -2.093 волти

Напомене:

Пошто је много опампа и компаратора неспособних за љуљање из железничких пруга, ово питање је сасвим реално.

Питање 4

Једна аналогија која се користи за објашњење и контраст негативних повратних информација у односу на позитивне повратне информације је она од округлог камена постављеног на брду или долину:

Стабилност камена у сваком од ових сценарија представља стабилност специфичног типа електричног повратног система. Који од ових сценарија представља негативне повратне информације, што представља позитивне повратне информације, и зашто "# 4"> Открити одговор Сакриј одговор

Долина представља негативне повратне информације, а брдо представља позитивну повратну информацију.

Напомене:

Нашао сам да је ова једноставна аналогија најкориснија приликом објашњавања система повратних информација ученицима, јер је понашање сваке интуитивно очигледно.

Питање 5

Студент намерава да повеже опамп ТЛ082 као напонски следилац, да "прати" напон генерисан од стране потенциометра, али чини грешку у омотачу:

Повуците схематски дијаграм овог неисправног кола и одредите шта ће бити индикација волтметра, објашњавајући зашто је то тако.

Открити одговор Сакриј одговор

Шематски круг, као ожичен:

Излазни напон ће засићити на приближно +11 волти или -11 волти, а потенциометар има мало или никакав ефекат.

Напомене:

Питајте своје ученике да карактеришу врсту повратних информација изложених у овом кругу. Како ова врста повратних информација утиче на опампово понашање "ворксхеетпанел панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 6

Одредите напон "путања" овог компараторног кола: вредност улазног напона на којем се промена излаза мења из потпуно позитивног на потпуно негативан или виза:

Сада, шта претпостављате да би се десило ако би се излаз повратио на нонинвертинг улаз преко отпорника "// ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом/имагес/куиз/02294к02.пнг">

За ваше информације, ова конфигурација кола се често назива окидачем Сцхмитт-а .

Открити одговор Сакриј одговор

Без отпорника повратне спреге, напон "трип" би био 9.21 волти. Са повратним отпором повратне спреге, напон "трип" би се променио у зависности од стања излаза опампа!

Следеће питање: опишите какав ефекат ће ова променљива вредност напона "трип" имати на рад овог компараторског кола.

Напомене:

Сцхмитт окидачи су веома популарни због њихове способности да "чисто" промене стања с бучним улазним сигналом. Намерно сам избегао нумеричке прорачуне у овом питању, тако да се студенти могу концентрирати на концепт позитивних повратних информација и како то утиче на ово коло.

Питање 7

Компаратор се користи као високи аларм за брзину ветра у овом кругу, што покреће звучни тон који ће звучати кад год брзина вјетра премаши унапред постављену тачку аларма:

Коло добро функционише како би упозорио на велику брзину ветра, али када је брзина ветра близу праговног нивоа, сваки мала густа изазива аларм да се кратко звучи, а затим поново искључити. Оно што би било боље је да аларм буде звучан при постављеној брзини вјетра, а затим остати док брзина вјетра падне испод значајно ниже вриједности прага (примјер: аларм на 60 км / х, ресет на 50 км / х).

Искусан техничар за електронику одлучио је додати ову функцију у коло додајући два отпорника:

Објасните зашто ова промена кола ради на решавању проблема.

Открити одговор Сакриј одговор

Додатни отпорници пружају позитивне повратне информације опампном кругу, што доводи до изражаја хистерезу.

Питање изазова: претпоставите да желите повећати празнину између горњег и доњег прага аларма. Које отпорне вриједности (е) бисте морали промијенити да бисте извршили ово прилагођавање "белешке скривене"> Напомене:

Практична илустрација за позитивне повратне информације у опампном кругу. Овдје је пуно о чему се говори, чак и изван непосредног контекста позитивних повратних информација. Узмите нпр. Круг осцилатора и транзистор за укључивање / искључивање. За преглед обратите се својим ученицима да објасне како оба ова склопа делују.

Питање 8

Претпоставимо да је компаратор у овом кругу способан да "издугова" свој излаз у потпуности од шине до шине. Израчунајте горњи и доњи праг напона, с обзиром на приказане вредности отпорника:

В УТ = В ЛТ =

Открити одговор Сакриј одговор

В УТ = +8 волти

В ЛТ = -8 волти

Питање изазов: како бисте препоручили да променимо коло да би добили праговни напон од +6 волти и -6 волти, односно "белешке скривене"> Напомене:

Замолите ученике да објасне шта значе појмови "горњи праг" и "нижи праг" у односу на улазни напон у кругу као што је овај.

Питање 9

Претпоставимо да је компаратор у овом кругу само способан "замахнути" свој излаз на 1 волт од својих напонских извора напајања. Израчунајте горњи и доњи праг напона, с обзиром на приказане вредности отпорника:

В УТ = В ЛТ =

Открити одговор Сакриј одговор

В УТ = +4.087 волти

В ЛТ = -4.087 волти

Напомене:

Пошто је много опампа и компаратора неспособних за љуљање из железничких пруга, ово питање је сасвим реално.

Питање 10

Претпоставимо да је компаратор у овом кругу само способан "замахнути" свој излаз на 1 волт од својих напонских извора напајања. Израчунајте горњи и доњи праг напона, с обзиром на приказане вредности отпорника:

В УТ = В ЛТ =

Открити одговор Сакриј одговор

В УТ = +10, 29 волти

В ЛТ = -10, 29 волти

Питање изазов: како бисте препоручили да променимо круг тако да се његови праговни напони центришу око неке вредности напона осим нуле "напомене скривене"> Напомене:

Пошто је много опампа и компаратора неспособних за љуљање из железничких пруга, ово питање је сасвим реално.

Питање 11

Компаратори са позитивним повратним информацијама понекад називају Шмитов окидач . Претпоставимо да вам је потребан Сцхмитт окидач за круг који сте градили, али нисте имали више интегрираних компаратора кола или оп-ампера за употребу. Све што имате на располагању су вам дискретне компоненте. Постоји ли начин на који можете замишљати да модификујете следећи диференцијални пар диференцијалног транзистора тако да се понаша као окидач Сцхмитт-а?

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Замолите ученике да утврдите да ли је ово окидачно окидач Сцхмитт-а обрнут или не-обрнут. Да их објасне корак по корак.

Аутори Паул Хоровитз и Винфиелд Хилл, у својој књизи

, кажу да отпорник колектора К 1 мора бити већи од колектора К 2 отпорника кола, да би ово коло правилно функционисало (стр. 232, друго издање).

Питање 12

Позитивна или регенеративна повратна информација је суштинска карактеристика свих осцилаторских кола. Зашто онда компараторски кругови уз помоћ позитивних повратних информација не осцилују "# 12"> Открити одговор Сакри одговор

Позитивна повратна информација која се користи у осцилаторским колима је увек фазно пребачена на 360 о, док позитивна повратна информација која се користи у компараторним колима нема уопште фазно померање, директно спојена.

Напомене:

Ово је изазовно питање и можда није погодно за све ученике. У суштини, оно што покушавам да добијем ученике да раде овде је пажљиво размишљати о природи позитивних повратних информација које се користе у компараторским колима, на исти начин као што се користи у осцилаторским колима. Студенти који су једноставно упамтили концепт "позитивних повратних информација изазивајући осцилације" неће успети да разуме шта се поставља у овом питању, а много мање разумети дат одговор.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →