Суммер анд Субтрацтор ОпАмп кругови

2018 #EULCS Summer Split: Moments and Memories (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Суммер анд Субтрацтор ОпАмп кругови

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 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 изводе курс "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 2

Једноставна мрежа отпорника приказана овде је позната као пасивни просек . Опишите шта значи "пасивни" у овом контексту и напишите једначину која описује излазни напон (В д ) у смислу улазних напона (В а, В б и В ц ):

Напомена: постоји мрежна теорема која се директно односи на овај облик кола и позната је као Миллманова теорема . Истражите ову теорему и користите је да генеришете своју једначину!

Открити одговор Сакриј одговор

"Пасивни" значи да коло не садржи амплификацијске компоненте.

В д = В а + В б + В ц


3

Напомене:

Студенти треба да схвате да чак и пасивни кругови могу да моделују (неке) математичке функције! Питајте своје ученике да ли могу размишљати о било којим методама анализе мреже како би лако израчунали излазни напон (В д ) овог кола, с обзиром на улазне напоне. Постоји једна теорема која врло добро функционише за овај одређени круг.

Питање 3

Додајте оп-амп круг на излаз ове пасивне аверагер мреже за производњу летњег кола: оперативни круг генерише излазни напон једнак суму четири улаза напона. Затим напишите једначину која описује функцију читавог кола.

Открити одговор Сакриј одговор

В сум = В а + В б + В ц + В д

Напомене:

Једначина за ово коло је довољно једноставна да не захтева објашњење. С друге стране, колико је ваш ученик изводио ову једначину, из основне једначине пасивне мреже просјечне вриједности расправља се. Разговарајте са њима о неопходном добитку кола оп-амп и како ова фигура добитка претвара функцију просецања у функцију сумирања.

Питање 4

Напишите математичку једначину за овај оп-амп круг, под претпоставком да су све отпорне вредности једнаке:

Шта је то коло обично звало "# 4"> Открити одговор Сакриј одговор

ц = - (а + б)

Ова врста кола се типично назива преокретом љета .

Следеће питање: објасните зашто се додавање другог отпорника у овом кругу препоручује за оптималну тачност, као што је приказано на следећој шеми.

Питање изазов: напишите једначину која описује одговарајућу вриједност овог додатног отпорника.

Напомене:

Питајте своје ученике о правилним отпорним вредностима за обртање летњег кола. Избор вредности отпорника дефинитивно није исти за обртање љетних и необрнутих љетних кругова! Разговарајте о томе зашто су вриједности оно што су у обрнутом љетном кругу (користећи Охмов закон за анализу функције кола), наглашавајући разумијевање преко меморије меморије.

Питање 5

Овај опампски круг је познат као разлика појачавач, понекад се зове подвучник . Под претпоставком да су све отпорне вредности једнаке у кругу, напишите једначину која изражава излаз (и) као функцију два улазна напона (а и б):

Открити одговор Сакриј одговор

и = б - а

Напомене:

Радити кроз неке примере увјета улазних напона и вриједности отпорника за израчунавање излазног напона користећи Охмов закон и опћи принцип негативних повратних података у опампном кругу (наиме, претпоставка нултог напона диференцијала на опамп улази). Циљ овде је да ученици схвате зашто ова кола одузима један напон од другог, уместо да само охрабрују меморисање меморије.

Питање 6

Утврдите све тренутне величине и правце, као и падове напона, у овом кругу:

Открити одговор Сакриј одговор

Питање о следећем питању: шта би било потребно да се ово коло доведе до тачне суме четири улазна напона "напомене скривене"> Напомене:

Ово питање не само да обезбеђује праксу која анализира понашање летњег кола, већ и анализира понашање пасивног кола просека. Ако вашим ученицима треба мало освјежавања како анализирати пасивни аверагер, можда бисте требали прегледати Миллманов теорем са њима.

Питање 7

Утврдите све тренутне величине и правце, као и падове напона, у овом кругу:

Открити одговор Сакриј одговор

Питање о следећем питању: шта би било потребно да се ово коло доведе до тачне суме четири улазна напона "напомене скривене"> Напомене:

Ово питање не само да обезбеђује праксу која анализира понашање летњег кола, већ и анализира понашање пасивног кола просека. Ако вашим ученицима треба мало освјежавања како анализирати пасивни аверагер, можда бисте требали прегледати Миллманов теорем са њима.

Питање 8

Одредите количину струје од тачке А до тачке Б у овом кругу:

Открити одговор Сакриј одговор

И = 6, 5 мА

Напомене:

Ово питање, иако је примена Кирцххоффовог важећег закона, такође је увод у обртни летњи круг, гдје опамп узима ту 6, 5 мА (укупну) струју и претвара у излазни напон.

Питање 9

Одредите количину струје од тачке А до тачке Б у овом кругу, као и излазни напон оперативног појачала:

Открити одговор Сакриј одговор

И = 6, 5 мА В излаз = -6, 5 В

Напомене:

Ово питање најбоље претходи # 02516, који тражи студенте да реше струју између А и Б без опампа у кругу (једноставно уземљене у тачки Б ). Када ученици схвате да је та тачка Б сада виртуална тачка умјесто стварне тачке, видеће да исти закључак који произилази из Кирцххоффовог тренутног закона у пасивном кругу и даље важи у овом активном кругу, а да је резултат излазни напон који одговара та струја.

Питање 10

Идентификујте неке од карактеристичних карактеристика обртних и необрнутих љетних кругова. Како можете да идентификујете који је то, и како можете одредити одговарајуће вредности отпорника како бисте учинили да сваки од њих ради како треба "# 10"> Открити одговор Сакри одговор

Нећу директно одговорити на питања овде, али ћу вам дати неке наговештаје. Лијеви круг који није окретање састављен је од пасивног напона усмјеривача напона спојених на неинверзијски напонски појачавач са повећањем напона једнаком броју улаза на средњем напону. Летећи круг преокрета састоји се од пасивног љетног чворова који је повезан са претварачем струје и напона .

Напомене:

Ово питање је дизајнирано да подстакне дискусију међу ученицима, размјењује идеје о дефинисању карактеристика сваког кола. Имајући у виду да студенти истражују сваки тип кола самостално, достижући своје закључке о томе како да разликују ова два, много је ефикаснији начин да их разумеју разлике него што их једноставно говоре.

Питање 11

Испуните таблицу вредности за овај опампни круг, израчунавајући излазни напон за сваку комбинацију приказаних улазних напона:


В 1В 2В оут


0 В0 В


+1 В0 В


0 В+1 В


+2 В+1.5 В


+3.4 В+1.2 В


-2 В+4 В


+5 В+5 В


-3 В-3 В


Који узорак примећујете у подацима "# 11"> Открит одговор Сакриј одговор


В 1В 2В оут


0 В0 В0 В


+1 В0 В-1 В


0 В+1 В+1 В


+2 В+1.5 В-0.5 В


+3.4 В+1.2 В-2.2 В


-2 В+4 В+6 В


+5 В+5 В0 В


-3 В-3 В0 В


Напомене:

Сматрало се да може бити досадно да израчунава излазни напон за сваки скуп улазних напона, радећи кроз све падове напона и струје у опампном кругу једном по један, показује ученицима како могу да препознају функцију опампног кола само примјеном основних закона о електричној енергији (Охмов закон, КВЛ и КЦЛ) и "златне претпоставке" негативних повратних кругова (без улазних струја, нултог диференцијалног улазног напона).

Питање 12

Како се операција ове разлике појачавачког кола упоређује са датим вредностима отпорника (2Р = двоструко отпорност Р), у односу на његов рад са свим отпорним вредностима једнаким?

Опишите који приступ или технику сте искористили да изведете свој одговор, а такође објасните како се ваш закључак за ово коло може генерализовати за све разлике појачавачких кругова.

Открити одговор Сакриј одговор

Веома је важно да развијете вештину "истраживања" конфигурације кола како бисте видели шта ће учинити, уместо да вам буде речено шта ради (било од вашег инструктора или књиге). Све што треба да имате је добро познавање основних електричних принципа (Охмов закон, Кирцххоффов напон и актуелни закони) и знате како се опампови понашају када су конфигурисани за негативне повратне информације.

Што се тиче генералног закључка:

Напомене:

Лако вам је (инструктор) да покажете како и зашто се ово коло понаша исто као и то. Међутим, питање овог питања јесте да се ученицима учини иницијатива да самостално истраже круг. Довољно је једноставно да сваки ученик поставља неке хипотетичке услове тестирања ( мисични експеримент ) како би анализирао шта ће ово коло учинити, да је једина ствар која их држи од тога да је став, а не способност.

Ово је нешто што сам приметио током година предавања: толико студената који су више способни да изводе математику и примењују добро разумљена електрична правила, одбијају то сами да учине, јер су дугогодишња образовна традиција индоктринирала да чекају водећи инструктор уместо да самостално истражују концепт.

Питање 13

Ако се сигнал слабог напона преноси из извора на појачало, појачало може открити више од жељеног сигнала. Поред жељеног сигнала, спољни електронски "шум" може бити спојен на жицу за пренос из извора напајања као што су проводници струјних вода, радио таласи и други извори електромагнетних сметњи. Имајте на уму два таласа која представљају напоне дуж проводника мерене у односу на земљу:

Заштита жице за пренос је увек добра идеја у електрично бучним окружењима, али постоји елегантније решење него једноставно покушавање да заштитите сметње од доласка до жице. Умјесто да користимо једноосовкључно појачало за пријем сигнала, можемо пренијети сигнал дуж двије жице и користити разлику појачала на пријемном крају. Запазите четири приказане облике таласа, који представљају напоне на тачкама које се мјере у односу на земљу:

Ако се две жице изводе паралелно једни другима на цијелом растојању, како би били изложени истим истим изворима буке уз то растојање, напон шума на крају доње жице ће бити исти напон шума као и онај који се надовезује на сигнал на крају горње жице.

Објасните како је појачало разлике способно да обнови оригинални (чисти) напон напона из два напона на буку видљивих на његовим улазима у односу на земљу, као и како се примјењује напон цоммон-моде напона на овај сценарио.

Открити одговор Сакриј одговор

Напон "Цоммон-моде" се односи на тај напон који је заједнички за двије или више жица, мјерено у односу на трећу тачку (у овом случају, тла). Појачало у другом кругу само излази на разлику између два сигнала и као такав не репродукује (цоммон-моде) напон шума на свом излазу.

Питање изазов: поновите нацрт (један жичан плус тло) шематски за моделирање извора интерференције и импеданције жице, како бисте показали тачно како се сигнал може мешати са шумом од извора до појачала.

Напомене:

Диференцијални пренос сигнала је веома практична примена разлика појачавача и чини основу за одређене физичке слојеве преноса података као што су РС-422 и РС-485.

Питање 14

Певачи који желе да праве певање популарној музици открили су да је сљедеће вокално елиминаторско коло корисно:

Коморо ради на принципу да се вокалне нумере обично снимају кроз један микрофон у студију за снимање, и стога су једнако приказани на сваком каналу стерео звучног система. Овај круг ефикасно елиминише вокалну нумеру из песме, остављајући само музику која се чује преко слушалица или звучника.

Објасните како оперативни појачавачи остварују овај задатак елиминације вокалне тачке. Какву улогу свака опамп игра у овом кругу "# 14"> Открит одговор Сакриј одговор

Прва два опампа само "пуштају" улазне сигнале аудио сигнала тако да их не отпуштају непотребно од стране отпорника. Трећи опамп одузима сигнал левог канала из сигнала десног канала, елиминишући све звуке који су заједнички за оба канала.

Питање изазова: нажалост, коло као што је приказано има тенденцију да елиминише басове и вокале, јер акустичне карактеристике бас звука чине их скоро једнако на оба канала. Утврдите како се коло може проширити тако да укључује опампс који поново уносе басове тонове на излаз "вокал-елиминисан".

Напомене:

Овакве кругове су одличне за илустрацију, јер показују практичну примену принципа уз ангажовање студентског интереса.

Један од мојих ученика, када се суочио са изазовним питањем, предложио је постављање филтера високог преласка прије неког од улазних улаза, елиминишући басове тонова на једном од улаза и тиме репродукујући тонове баса на излазу субтрактора. Ово је сјајна идеја и показује шта се може десити када ученици добију форум за размишљање креативно и слободно изражавају идеје, али постоје неки практични разлози које би било тешко применити. Концепт одлично функционише ако претпоставимо употребу савршеног ХП филтера, са апсолутно нултим фазним померањем и нултим ослобађањем кроз читаву пропусни опсег. Нажалост, прави кругови филтера увијек показују одређени степен оба, па тако процес одузимања не би био толико ефикасан колико би био потребан за елиминацију вокала из песме.

Питање 15

Следеће коло је познато као појачало инструментације :

Претпоставимо да би се ДЦ напон применио на улазни терминал који није обрнут, +1 волт на В (+), а инверзни улазни терминал је уземљен. Испуните следећу табелу која приказује излазни напон овог кола за различите вриједности м:


мВ оут


1


2


3


4


5


6


Открити одговор Сакриј одговор


мВ оут


13 волти


22 волти


31.66 волти


41, 5 волти


51.4 волти


61.33 волти


А В (дифф) = 2 + м


м

Следеће питање: зашто сам изабрао да унесем улазни напон који није обрнут на +1 волти и подмазан улазни улаз "белешке скривене"> Напомене:

Иако се однос између диференцијалне добитке појачања и мерења инструмента може тражити у било којем добром уџбеничком опампном колу, то је нешто што би ваши ученици требали научити сами да сазнају из података из табеле.

Питање 16

Пронађите табелу података за стварно појачало инструмента (пакирано као једно интегрирано коло) и доведите га у разреду за дискусију са својим колегама. Анализирати и дискутовати о унутрашњем раду кола и неким његовим параметрима перформанси. Ако не знате где да започнете изглед, покушајте да истражите Аналог Девицес модел АД623, било у приручнику или на интернету.

Открити одговор Сакриј одговор

Оставићу дискусију према вама и вашим колегама. Уз сваку срећу, требали сте пронаћи неке примере кругова који показују како се може користити појачавач инструмента или можда неке напомене о пријави да би се допунила листа података.

Напомене:

Идеја овог питања је да се студенти истражују праве апликације интегрисаних кола, да их науче како да раде ово истраживање и како да тумаче оно што нађу. Пошто постоји толико квалитетних инструменталних појачала који су већ изграђени и пакирани као монолитне јединице, обично није вредно времена техничара да произведе једну од појединачних опампа. Међутим, приликом одређивања унапред уграђеног инструментационог појачала, неопходно је знати шта вам је потребно и како га користити када стигне!

Питање 17

Следеће коло је врста разлика појачавача, слично у понашању за инструментално појачало, али само помоћу два оперативна појачала уместо три:

Испуните таблицу вредности за овај опампни круг, израчунавајући излазни напон за сваку комбинацију приказаних улазних напона. Од израчунате вриједности излазног напона, одредите који улаз овог кола је обрнути, а који није обрнут, а такође и колико разлика диференцијалног напона има овај склоп. Изражите ове закључке у облику једначине.


В 1В 2В оут


0 В0 В


+1 В0 В


0 В+1 В


+2 В+1.5 В


+3.4 В+1.2 В


-2 В+4 В


+5 В+5 В


-3 В-3 В


Открити одговор Сакриј одговор


В 1В 2В оут


0 В0 В0 В


+1 В0 В-2 В


0 В+1 В+2 В


+2 В+1.5 В-1 В


+3.4 В+1.2 В-4.4 В


-2 В+4 В+12 В


+5 В+5 В0 В


-3 В-3 В0 В


В излаз = 2 (В2 - В1)

Питање о следећем питању: објасните како је ово коло истовремено слично и другачије од популарног склопа за појачавање инструментатион појачала.

Напомене:

Иако би било једноставно једноставно рећи ученицима који инверзни претварач и који унос није обрнут, они ће више научити (и вежбати своје вештине анализе) ако им буде затражено да раде кроз табелу вриједности да би их открили.

Питање 18

Важан параметар било ког диференцијалног појачала - голим опампама и различитим појачавачима направљеним од опампа - је одбијање уобичајеног начина или ЦМР. Објасните шта овај параметар значи, како следеће коло тестира овај параметар и зашто нам је важно:

Открити одговор Сакриј одговор

ЦМР мери степен у којем диференцијални појачавач игнорише сигнале заједничког режима.

Следеће питање: који опсег ЦМР вредности очекујете од доброг диференцијалног појачавача, ако се подвргне тесту који је приказан на шеми и ЦМР израчунат по датој формули "белешке скривене"> Напомене:

У случају да се неки студенти не сећају (!), Логаритамска формула није ништа посебно. Једноставно даје одговор у јединицама децибела.

Питање 19

Објасните који однос одбацивања уобичајеног начина значи за диференцијални појачавач и дајте формулу за израчунавање.

Открити одговор Сакриј одговор

Коефицијент одбијања уобичајеног начина упоређује добитак диференцијалног напона појачавача са уобичајеним напоном напона. У идеалном случају, ЦМРР је бесконачан.

ЦМРР = 20 лог⎛ ⎝ Разлика (однос)


ЦМ (однос)

⎞ ⎠

Основни механизам који узрокује сигнал заједничког режима који ће га направити до излаза диференцијалног појачавача је промјена у напону оффсет напона која је резултат промјена у пристрасности проузрокованог овим напоном заједничког режима. Дакле, понекад можете видети ЦМРР дефинисани као такви:

ЦМРР = 20 лог⎛ ⎝ ΔВ у (уобичајен)


ΔВ оффсет

⎞ ⎠

Напомене:

Апликација која заиста показује вредност високог ЦМРР-а је диференцијални пренос сигнала, као што је приказано у питању # 02519. За оне који не узимају у обзир значај ЦМРР-а, ово би био добар пример који би им показао.

Питање 20

Предвидите како ће утицати на рад ове пасивне мрежне мреже као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Ресистор Р 1 не отвори:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 1 :
Ресистор Р 2 отказао:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 2 :
Ресистор Р 3 не отвори:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 3 :

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Отпорник Р 1 не отвори: В авг постаје само просек В 2 и В 3 .
Мост са сољем (кратак) преко отпорника Р 1 : В авг постаје тачно једнако В 1 .
Отпорник Р 2 не отвори: В авг постаје само просек В 1 и В 3 .
Мост са сољем (кратко) преко отпорника Р 2 : В авг постаје тачно једнако В 2 .
Отпорник Р 3 не отвори: В авг постаје само просек В 1 и В 2 .
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 3 : В авг постаје тачно једнако В 3 .

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 21

Предвидите како ће утицати на рад овог летњег кола као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Ресистор Р 1 не отвори:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 3 :
Ресистор Р 4 не отвори:
Ресистор Р 5 не отвори:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 5:
Отпорник Р 6 отказује:

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Отпорник Р 1 не отвори: В излаз постаје једнак 4/3 сума напона В 2, В 3 и В 4 .
Мост солдера (кратки) преко отпорника Р 3 : В излаз постаје једнак 4 пута В 3 .
Отпорник Р 4 не отвори: В излаз постаје једнак 4/3 сума напона В 1, В 2 и В 3 .
Отпорник Р 5 не отвара: Круг послује као просек, а не лето.
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 5 : В из засићења у позитивном правцу.
Отпорник Р 6 не отвори: В излази у позитивни правац.

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 22

Предвидите како ће утицати на рад овог летњег кола као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Ресистор Р 1 не отвори:
Ресистор Р 2 отказао:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 3 :
Ресистор Р 4 не отвори:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 4 :

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Отпорник Р 1 не отвара: В излаз постаје (обрнут) само збир В 2 и В 3 .
Отпорник Р 2 не отвара: В излаз постаје (обрнут) сума само В 1 и В 3 .
Мост са сољем (кратак) преко отпорника Р 3 : В из засићења у негативном смеру.
Отпорник Р 4 не отвори: В излази у негативан правац.
Мост са солдером (кратки) преко отпорника Р 4 : В излаз иде на 0 волта.

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 23

Предвидите како ће се утицати на рад ове разлике појачавачког кола као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Ресистор Р 1 не отвори:
Ресистор Р 2 отказао:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 3 :
Ресистор Р 4 не отвори:
Мост са сољем (кратки) преко отпорника Р 4 :

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Отпорник Р 1 не отвори: В излаз постаје једнак 1/2 В 2 .
Отпорник Р 2 не отвара: В излази .
Мост солдера (кратки) преко отпорника Р 3 : В излаз постаје једнак 2 В 2 - В 1 умјесто В 2 - В 1 .
Отпорник Р 4 не отвори: В излаз постаје једнак 2 В 2 - В 1 уместо В 2 - В 1 .
Мост солдера (кратки) преко отпорника Р 4 : В излаз постаје једнак -В 1 .

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 24

Појачало инструмента је популарна конфигурација кола за климатизацију аналогног сигнала у широком спектру електронских мерних апликација. Један од разлога због којих је толико популаран јесте то што се његов диференцијални добитак може подесити промјеном вриједности једног отпорника, чија вриједност је представљена у овој шеми са множитељском константом под именом м:

Постоји једначина која описује диференцијалну добитку инструменталног појачала, али је довољно лако истражити, тако да ћу оставити те детаље до вас. Оно што бих желео да урадите овде је алгебарски изводити ту једнаџбу базирану на ономе што знате о обрнутим и необрачајућим операционим појачавачким круговима.

Претпоставимо да примјенимо +1 волта до улазног неинвертирајућег улаза и мијењамо инверзни улаз, дајући диференцијални улазни напон од 1 волта. Који год се напон појавио на излазу из склопа инструментног појачала, тада директно представља напон:

Напомена за конструкцију алгебарског објашњења за излазни напон кола је да одвојено погледате две "баферо" опампс, као обртна и необрачајна појачала:

Имајте на уму коју конфигурацију (обрнути или не-обрнути) свака од ових кола личи, развијају функције преноса за сваку (Оутпут =

.

Улаз), затим комбинује две једначине на начин који представља шта ће кола за потлачивање учинити. Ваш коначни резултат треба бити једначина добитка за инструментално појачало у смислу м.

Открити одговор Сакриј одговор

Нећу вам показати потпуни одговор, али ево почетка:

Једначина за обрнуту страну:

Излаз = -⎛ ⎝ Р


господин

⎞ ⎠ Улазни

Једначина за необрачајну страну:

Излаз =⎛ ⎝ Р


господин

+ 1⎞ ⎠ Улазни

Напомене:

Ово питање заправо потиче од једног од мојих ученика док је покушао да схвати алгебарско објашњење за добитак инструменталног појачала! Мислио сам да је идеја била тако добра да сам одлучио да је укључим као питање у пројекат Сократ Елецтроницс.

Стидљиви студенти ће уочити да је негативан знак у једначини претварања појачања постао веома важан у овом доказу. Као инструктор, често избјегавам знакове, одабирајући да схватим поларитет сигнала као последњи корак након што су све остале аритметике завршене за анализу кола. Као такав, обично представљам инверзну појачавачку једначину као (( Рф ) / (Р ин )) са упозорењем обрнутим поларитетом од улазног до излазног. Међутим, негативан знак постаје виталан део рјешења!

Питање 25

Израчунајте напон напона следећег опампног круга са потенциометром окренутим до краја, прецизно у средњем положају и потпуно доле:

А В (пот потпуно попречно) =
А В (пот средњи положај) =
А В (пот потпуно доле) =
Открити одговор Сакриј одговор

А В (пот комплетно горе) = +1
А В (пот средњи положај) = 0
А В (пот потпуно доле) = -1

Следеће питање: можете ли размислити о занимљивим апликацијама за круг као што је ова "скривена белешка"> Напомене:

Питајте ученике како су приступили овом проблему. Како су, тачно, одлучили да га постављају како би решење постало најочигледније?

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →