Konwersja analogowo-cyfrowa

DAC czyli przetwornik cyfrowo-analogowy R-2R | #90 [Arduino] (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Konwersja analogowo-cyfrowa

Obwody cyfrowe


Pytanie 1

Pokazany tutaj obwód jest czterobitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym (ADC). W szczególności jest to konwerter flash, tak nazwany ze względu na dużą szybkość:

Wyjaśnij, dlaczego musimy użyć kodera priorytetu do kodowania wyjść komparatora do czterobitowego kodu binarnego, a nie do zwykłego kodera. Jaki problem (e) mielibyśmy, gdybyśmy używali enkodera niepriorytetowego w tym obwodzie ADC "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Nie odpowiem bezpośrednio na to pytanie, ale zamiast tego stawiam "eksperyment myślowy". Załóżmy, że napięcie wejściowe (V in ) napięcia analogowego powoli wzrastało od 0 woltów do napięcia odniesienia (V ref ). Co oznaczają wyjścia komparatorów, po jednym na raz, gdy wzrasta napięcie na wejściu analogowym? Jakie warunki wejściowe widzą enkoder? W jaki sposób prymitywny enkoder typu "sieć diodowa" (który, jak wiemy, nie koduje w oparciu o priorytet), interpretuje wyjścia komparatora?

Uwagi:

Tutaj pokazuję studentom bardzo praktyczne zastosowanie enkodera priorytetowego, w którym konieczność kodowania pierwszeństwa powinna być widoczna po analizie obwodu.

pytanie 2

Przewiduj, w jaki sposób działanie tego "błysku" obwodu przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) zostanie zakłócone w wyniku następujących błędów. Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Rezystor R 16 nie daje się otworzyć:
Rezystor R1 nie działa poprawnie:
Wyjście komparatora U 13 nie działa poprawnie:
Mostek lutowniczy (krótki) na rezystorze R 14 :

W przypadku każdego z tych warunków należy wyjaśnić, dlaczego wystąpią takie skutki.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Rezystor R 16 nie działa poprawnie: Kod wyjściowy przez cały czas będzie wynosił 15 (1111).
Rezystor R 1 nie działa otwarty: jeżeli V w <V ref, wyjście będzie wynosić 0 (0000); jeśli V w > V ref, wynik będzie wynosił 15 (1111).
Wyjście komparatora U 13 nie działa nisko: Wyjście przejdzie w stan "13" (1101), o ile wartość V nie przekroczy tej wartości analogowej, wówczas ADC zarejestruje się prawidłowo.
Mostek lutowniczy (krótki) na rezystorze R 14 : Nie będzie charakterystyczny stan "13" (1101), wartości analogowe dla wszystkich innych stanów nieznacznie się dopasowują, aby wypełnić lukę.

Uwagi:

Celem tego pytania jest podejść do dziedziny rozwiązywania problemów z obwodami z perspektywy wiedzy o tym, czym jest usterka, a nie tylko wiedzieć, jakie są objawy. Chociaż nie jest to koniecznie realistyczna perspektywa, pomaga uczniom zbudować podstawową wiedzę niezbędną do zdiagnozowania błędnego obwodu z danych empirycznych. Na takie pytania należy odpowiedzieć (ewentualnie) innymi pytaniami, w których prosi się uczniów o zidentyfikowanie prawdopodobnych usterek na podstawie pomiarów.

pytanie 3

Ten "flash" obwód ADC ma problem. Kod wyjściowy przeskakuje od 0000 do 1111 przy najmniejszym napięciu wejściowym (V in ). W rzeczywistości, jedynym wyjściem 0000 jest, gdy zacisk wejściowy jest nieznacznie ujemny w odniesieniu do ziemi:

Zidentyfikuj co najmniej dwa możliwe awarie komponentów, które mogą spowodować ten problem, i wyjaśnij swoje uzasadnienie w sposobie, w jaki dokonałeś identyfikacji.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Jednym z możliwych błędów jest to, że rezystor R 16 nie został otwarty, ale nie jest to jedyna możliwość.

Uwagi:

Poproś uczniów, aby wyjaśnili ci swoje rozumowanie w klasie, abyś mógł obserwować ich procesy myślenia diagnostycznego.

Pytanie 4

Nie siedź tam! Zbuduj coś !!

Nauka analizy obwodów cyfrowych wymaga wielu badań i praktyki. Zazwyczaj uczniowie ćwiczą poprzez pracę z wieloma problemami i sprawdzanie swoich odpowiedzi w porównaniu z tymi dostarczonymi przez podręcznik lub instruktora. Chociaż jest to dobre, istnieje o wiele lepszy sposób.

Dowiesz się o wiele więcej, budując i analizując rzeczywiste obwody, pozwalając swojemu sprzętowi testowemu dostarczać "odpowiedzi" zamiast książki lub innej osoby. Aby odnieść sukces w budowaniu obwodów, wykonaj następujące kroki:

  1. Narysuj schemat obwodu cyfrowego, który ma być analizowany.
  2. Ostrożnie zbuduj ten obwód na płytce protezowej lub innym dogodnym podłożu.
  3. Sprawdź dokładność konstrukcji obwodu, po każdym przewodzie do każdego punktu połączenia i sprawdzaj te elementy jeden po drugim na schemacie.
  4. Przeanalizuj obwód, określając wszystkie wyjściowe stany logiczne dla danych warunków wejściowych.
  5. Dokładnie zmierz te stany logiczne, aby zweryfikować dokładność analizy.
  6. W przypadku wystąpienia błędów, dokładnie sprawdź konstrukcję obwodu względem schematu, a następnie dokładnie przeanalizuj obwód i zmień ponownie.

Zawsze upewnij się, że poziomy napięcia zasilania są zgodne ze specyfikacją obwodów logicznych, których zamierzasz używać. Jeśli TTL, zasilacz musi być 5 woltowym regulowanym zasilaniem, dostosowanym do wartości możliwie zbliżonej do 5, 0 woltów prądu stałego.

Jednym ze sposobów zaoszczędzenia czasu i zmniejszenia prawdopodobieństwa błędu jest rozpoczęcie od bardzo prostego obwodu i stopniowe dodawanie składników w celu zwiększenia jego złożoności po każdej analizie, zamiast budowania zupełnie nowego obwodu dla każdego problemu praktycznego. Inną techniką oszczędzającą czas jest ponowne użycie tych samych komponentów w różnych konfiguracjach obwodów. W ten sposób nie będziesz musiał zmierzyć wartości żadnego składnika więcej niż jeden raz.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwól, by elektrony same udzieliły odpowiedzi na twoje własne "problemy praktyczne"!

Uwagi:

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​studenci potrzebują wielu ćwiczeń z analizą obwodów, aby stać się biegły. W tym celu instruktorzy zwykle zapewniają swoim uczniom wiele problemów związanych z praktyką i udzielają odpowiedzi uczniom, którzy mogą sprawdzić swoją pracę. Takie podejście sprawia, że ​​uczniowie biegle posługują się teorią obwodów, ale nie potrafią ich w pełni wykształcić.

Uczniowie nie potrzebują jedynie praktyki matematycznej. Potrzebują także prawdziwych, praktycznych ćwiczeń w budowaniu obwodów i korzystaniu z urządzeń testowych. Sugeruję następujące alternatywne podejście: uczniowie powinni budować własne "problemy praktyczne" z rzeczywistymi komponentami i próbować przewidzieć różne stany logiczne. W ten sposób teoria cyfrowa "ożywa", a uczniowie zyskują praktyczną biegłość, której nie zdobędą jedynie przez rozwiązywanie równań Boole'a lub upraszczanie map Karnaugha.

Innym powodem zastosowania tej metody jest nauczenie studentów metody naukowej : proces testowania hipotezy (w tym przypadku prognozy stanu logicznego) poprzez przeprowadzenie prawdziwego eksperymentu. Uczniowie będą również rozwijać prawdziwe umiejętności rozwiązywania problemów, ponieważ czasami popełniają błędy konstrukcyjne obwodu.

Spędź kilka chwil ze swoją klasą, aby zapoznać się z niektórymi "zasadami" budowania obwodów przed ich rozpoczęciem. Porozmawiaj o tych problemach ze swoimi uczniami w taki sam sposób, w jaki zwykle omawiasz pytania z arkusza roboczego, zamiast po prostu mówić im, czego powinni i czego nie powinni robić. Nigdy nie przestaje mnie dziwić, jak słabo studenci chwytają instrukcje, gdy są prezentowane w typowym wykładzie (monolog instruktorski)!

Bardzo polecam układy logiczne CMOS do eksperymentów domowych, w których uczniowie mogą nie mieć dostępu do regulowanego zasilacza 5-woltowego. Współczesne obwody CMOS są dużo bardziej odporne na wyładowania elektrostatyczne niż pierwsze obwody CMOS, więc obawy studentów, że szkodzą tym urządzeniom przez brak "właściwego" laboratorium w domu, są w dużej mierze bezpodstawne.

Uwaga dla instruktorów, którzy mogą narzekać na "zmarnowany" czas wymagany do tego, aby uczniowie zbudowali rzeczywiste obwody zamiast tylko matematycznej analizy obwodów teoretycznych:

Jaki jest cel studentów, którzy biorą udział w kursie "itemsheetpanel panel-default" itemscope>

Pytanie 5

Komparator może być traktowany jako jednobitowy przetwornik analogowo-cyfrowy:

Wyjaśnij, dlaczego ten opis komparatora jest właściwy. Co dokładnie oznacza pojęcie "konwerter analogowo-cyfrowy" lub ADC "# 5"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Wszystkie ADC wprowadzają jeden lub więcej sygnałów analogowych i wysyłają dyskretny sygnał.

Uwagi:

Ten opis komparatora nie jest tylko teoretyczny. W wielu praktycznych układach ADC komparator jest faktycznie wykorzystywany jako podstawowe urządzenie do konwersji analogowo-cyfrowej. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku nadpróbkowania lub konwerterów Sigma-Delta, które mogą być zbudowane wokół pojedynczego (1-bitowego) komparatora.

Pytanie 6

Flash konwertery analogowo-cyfrowe są łatwe do zrozumienia, ale nie są praktyczne w przypadku wielu aplikacji. Zidentyfikuj niektóre wady projektu obwodu "flash".

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Obwody konwertera Flash mają zbyt wiele komponentów! W rzeczywistości odpowiedź jest nieco bardziej szczegółowa, ale dość łatwa do znalezienia na własną rękę, że zostawię zadanie badań.

Uwagi:

Szkoda, że ​​układy konwerterów flash mają tę wadę, że tak robią. Są one tak proste do zrozumienia i mają tak dużą przewagę nad innymi projektami obwodów! Porozmawiaj ze swoimi uczniami, dlaczego słabe strony projektu flash sprawiają, że inne typy ADC są konieczne, a nawet lepsze w większości aplikacji.

Pytanie 7

Wyjaśnij zasadę działania tego analogowo-cyfrowego obwodu konwertera, zwykle określanego jako konwerter śledzenia :

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Licznik binarny zlicza w górę lub w dół, w razie potrzeby, aby "śledzić" napięcie wejściowe analogowe, dając w wyniku wyjście binarne, które stale reprezentuje wejście.

Pytanie uzupełniające: ta forma ADC nie jest bardzo skuteczna w śledzeniu szybko zmieniających się sygnałów wejściowych. Wyjaśnij dlaczego.

Uwagi:

Niech twoi uczniowie wyrażą odpowiedź na to pytanie własnymi słowami, nie tylko kopiując udzieloną przeze mnie odpowiedź. Oprócz konwertera flash konwerter śledzenia jest jednym z najłatwiejszych obwodów ADC do zrozumienia.

Pytanie 8

Wyjaśnij zasadę działania tego analogowo-cyfrowego obwodu konwertera, zwykle nazywanego konwertorem aproksymacji :

Uwaga: rejestr kolejnych aproksymacji (SAR) jest specjalnym rodzajem obwodu zliczania binarnego, który rozpoczyna odliczanie za pomocą najbardziej znaczącego bitu (MSB), a następnie następnego mniej znaczącego bitu, aż do LSB. W tym momencie wyprowadza "wysoki" sygnał na "pełnym" terminalu wyjściowym. Działanie tego rejestru można przyrównać do ręcznego procesu przekształcania liczby dziesiętnej na dwójkową przez "próbę i dopasowanie" z MSB najpierw, przez wszystkie kolejne bity do LSB.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kolejny rejestr aproksymacji w razie potrzeby odlicza w górę iw dół do "zera" na analogowym napięciu wejściowym, co powoduje wyjście binarne, które blokuje się we właściwą wartość raz na n cykli zegara, gdzie n jest liczbą bitów na wejściach DAC.

Pytanie uzupełniające: ta forma ADC jest znacznie bardziej efektywna w śledzeniu szybko zmieniających się sygnałów wejściowych niż konstrukcja konwertera śledzącego . Wyjaśnij dlaczego.

Uwagi:

Niech twoi uczniowie wyrażą odpowiedź na to pytanie własnymi słowami, nie tylko kopiując udzieloną przeze mnie odpowiedź. Oprócz konwertera flash konwerter śledzenia jest jednym z najłatwiejszych obwodów ADC do zrozumienia.

Pytanie 9

Wyjaśnij zasadę działania obwodu ADC o pojedynczym nachyleniu, własnymi słowami.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Nie zdradzę tu wszystkich szczegółów, ale konwerter jednopołaciowy wykorzystuje integrator i licznik binarny, a wyjście binarne określa, jak długo licznik może zliczać.

Uwagi:

Samouczki obfitują w proste strategie ADC, więc Twoi uczniowie powinni mieć mały problem z lokalizowaniem odpowiedniego wyjaśnienia dla działania ADC z pojedynczym nachyleniem.

Pytanie 10

Wyjaśnij zasadę działania obwodu ADC o dwóch nachyleniach, własnymi słowami.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Nie zdradzę tu wszystkich szczegółów, ale konwerter z dwoma nachyleniami używa tego samego integratora i licznika binarnego, jaki ma ADC z pojedynczym nachyleniem. Integrator jest jednak nieco inaczej stosowany w konstrukcji z dwoma nachyleniami, przy czym korzyścią jest większa odporność na szum wysokiej częstotliwości na sygnał wejściowy i większa dokładność ze względu na względną niewrażliwość na wartości składnika integratora.

Uwagi:

Samouczki obfitują w proste strategie ADC, więc Twoi uczniowie powinni mieć mały problem z lokalizowaniem odpowiedniego wyjaśnienia dla działania ADC o dwóch nachyleniach.

Pytanie 11

Konwerter analogowo-cyfrowy Delta-Sigma lub Sigma-Delta działa na zasadzie nadpróbkowania, przy czym przetwornik analogowo-cyfrowy o niskiej rozdzielczości wielokrotnie próbkuje sygnał wejściowy w pętli sprzężenia zwrotnego. W wielu przypadkach używany ADC nie jest niczym więcej niż komparatorem (1-bitowym ADC!), Wyjście tego ADC odejmuje się od sygnału wejściowego i integruje w czasie, próbując osiągnąć równowagę w pobliżu 0 woltów na wyjściu integrator. Rezultatem jest "bitstream" modulowany gęstością pulsu (PDM) 1-bitowych danych cyfrowych, które mogą być filtrowane i dziesiątkowane (konwertowane na binarne słowo z wielu bitów):

Wyjaśnij, jak będzie wyglądał ten strumień bitów PDM dla następujących warunków napięcia wejściowego:

V in = 0 woltów
V in = V DD
V in = V ref
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

V in = 0 woltów; bitstream = 00000000. . .
V in = V DD ; bitstream = 11111111. . .
V in = V ref ; bitstream = 01010101. . .

Uwagi:

Aby odpowiedzieć na to pytanie, uczniowie muszą dobrze zrozumieć, jak działa integrator sumujący. Przedyskutuj z nimi, w jaki sposób "celem" pętli sprzężenia zwrotnego jest utrzymanie wyjścia integratora przy napięciu odniesienia (V ref ) oraz w jaki sposób 1-bitowy ADC może tylko dopasowywać wyjście integratora, napędzając go w górę lub w dół za pomocą tego samego analogu ilość każdego impulsu zegara.

Pytanie 12

Modulacja gęstości impulsu (PDM) 1-bitowego nadmiernie sparowanego obwodu modulatora Delta-Sigma może być "zdziesiątkowana" na wielobitową liczbę binarną po prostu przez zliczenie liczby stanów "1" w strumieniu bitów o ustalonej długości.

Weźmy na przykład następujące strumienie bitów. Przetestuj pierwsze siedem bitów każdego strumienia i skonwertuj równoważne liczby binarne na podstawie liczby "wysokich" bitów w każdej siedmiobitowej próbce:

001001001001001
101101101101101
010010001100010
010001100010001
111011101110111

Następnie weź te same pięć strumieni bitów PDM i "zdziesiątkuj" je w przedziale próbkowania wynoszącym 15 bitów.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przedział próbkowania = 7 bitów

001001001001001; Wartość binarna = 010 2
101101101101101; Wartość binarna = 101 2 lub 100 2
010010001100010; Wartość binarna = 010 2 lub 011 2
010001100010001; Wartość binarna = 011 2 lub 001 2
111011101110111; Wartość binarna = 110 2 lub 101 2

Przedział próbkowania = 15 bitów

001001001001001; Wartość binarna = 0101 2
101101101101101; Wartość binarna = 1010 2
010010001100010; Wartość binarna = 0101 2
010001100010001; Wartość binarna = 0101 2
111011101110111; Wartość binarna = 1100 2

Pytanie uzupełniające: jaki związek widzisz pomiędzy szybkością próbkowania a rozdzielczością w tym procesie "decymacji" i jak odnosi się to do wydajności ADC Delta-Sigma "notatki ukryte"> Uwagi:

Przy niewielkim wysiłku uczniowie powinni być w stanie zobaczyć, że próbkowanie dwa razy większej liczby bitów w strumieniu bitym PDM dodaje jeszcze jeden bit rozdzielczości do końcowego wyjścia binarnego. Taka jest natura tak wielu obwodów: że optymalizacja jednego parametru wydajności odbywa się kosztem innego.

Uczniowie mogą kwestionować, jak dwa (lub więcej!) Różne wyniki decymacji mogą wystąpić z tego samego strumienia bitów, szczególnie jak pokazano w odpowiedzi na 7-bitowe grupy. Odpowiedź jest dwuczęściowa: po pierwsze, strumienie bitów, które pokazuję, nie są idealnie powtarzalne. Niektóre zmieniają wzór (nieznacznie) w połowie, co prowadzi do różnych gęstości pulsów w różnych sekcjach. Drugą częścią tej odpowiedzi jest to, że natura dziesiątkowania przez grupowanie nieuchronnie prowadzi do różnych wyników (nawet gdy wzór jest idealnie powtarzalny) i że jest to "sposób" konwertera na rozdzielenie ilości analogowej leżącej między dwoma odrębnymi stanami wyjściowymi . Innymi słowy, para zdziesiątkowanych wartości "4" i "5" (100 2 i 101 2, odpowiednio) z perfekcyjnie powtarzalnego strumienia bitów sugeruje wartość analogową leżącą gdzieś pomiędzy dyskretnymi wartościami całkowitymi od "4" do "5" . Tylko poprzez próbkowanie grup bitów równych okresowi powtórzenia PDM (lub całkowitych wielokrotności tego powtórzenia), wyjście cyfrowe może precyzyjnie i stale równać się wejściu analogowemu.

Pytanie 13

Załóżmy, że przetwornik analogowo-cyfrowy IC ("chip") wprowadza napięcie w zakresie od 0 do 5 woltów prądu stałego i przekształca wartość tego napięcia na 8-bitową liczbę dwójkową. Ile oddzielnych "kroków" znajduje się na wyjściu, ponieważ obwód przekształtnika rozwiązuje napięcie wejściowe z jednego końca zakresu (0 woltów) do drugiego (5 woltów)? Ile napięcia reprezentuje każdy z tych kroków?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Ten obwód ADC (przetwornik analogowo-cyfrowy) ma 256 stopni w swoim zakresie wyjściowym, każdy krok reprezentuje 19, 61 mV.

Uwagi:

To pytanie nie tyle dotyczy obwodów ADC, co ogólnie dotyczy cyfrowej rozdzielczości. Każdy system cyfrowy ze skończoną liczbą bitów równoległych ma skończony zakres. Przy reprezentowaniu zmiennych analogowych w postaci cyfrowej przez ograniczoną liczbę dostępnych bitów, będzie występował pewien minimalny przyrost napięcia reprezentowany przez każdy "krok" w wyjściu cyfrowym. Tutaj uczniowie zobaczą, jak dyskretna natura liczby binarnej przekłada się na "zaokrąglanie" w rzeczywistym życiu.

Pytanie 14

Jedną z cech charakterystycznych konwersji analogowo-cyfrowej jest zjawisko zwane aliasingiem . Dzieje się tak, gdy ADC próbuje zdigitalizować kształt fali o zbyt wysokiej częstotliwości.

Wyjaśnij, czym jest aliasing, jak to się dzieje i co można zrobić, aby nie dopuścić do powstania obwodu ADC.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Jak to się mówi, obraz jest wart tysiąca słów:

Uwagi:

Celem tego pytania (i udzielonej odpowiedzi) jest przekonanie uczniów, aby umieścili tę ważną koncepcję w swoich własnych słowach.

Coś godnego uwagi dla studentów i instruktorów jest to, że aliasing może być wizualnie doświadczany za pomocą cyfrowych oscyloskopów. Ustawienie zbyt wolnego czasu bazy czasowej (sekundy / dzielenie) może spowodować wyświetlanie fałszywego (alikwotowanego) kształtu fali w oscyloskopie. Nie tylko stanowi to dobrą demonstrację w klasie, ale jest także świetną lekcją do nauki, jeśli chcemy regularnie korzystać z oscyloskopów cyfrowych!

Pytanie 15

Analogowo-cyfrowe układy konwerterów (ADC) są zwykle wyposażone w analogowe filtry dolnoprzepustowe w celu wstępnego kondycjonowania sygnału przed digitalizacją. Zapobiega to dostrzeganiu przez ADC sygnałów o częstotliwości większej niż częstotliwość próbkowania, powodując szkodliwy efekt zwany aliasingiem . Te analogowe filtry wstępne są więc znane jako filtry antyaliasingowe .

Określ, który z następujących aktywnych filtrów Sallen-Key jest prawidłowego typu, który ma być użyty jako filtr antyaliasingowy:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Oczywiście filtr dolnoprzepustowy Sallena-Key! Co się dzieje "notatki ukryte"> Uwagi:

Omów z uczniami różne sposoby identyfikacji aktywnych typów filtrów. Jakie wskazówki znajdują się w tych dwóch obwodach, aby ujawnić ich charakterystykę filtrowania?

Pytanie 16

Załóżmy, że określony ADC ma zakres napięcia wejściowego od +5 V do -5 V, a zatem nadaje się do digitalizacji sygnałów wejściowych AC. Technik chce użyć tego ADC do digitalizacji napięcia linii AC (120 woltów RMS) i buduje następujący obwód kondycjonowania, aby bezpiecznie podłączyć ADC do linii AC:

Niestety, ten ADC nie jest w stanie w pełni przetestować przebiegu AC podczas testowania. To "przepełnia" i "niedomiar" na szczytach fali, tak jakby wejściowy kształt fali był zbyt duży (poza zakresem + 5 / -5 V ADC). Technik ponownie sprawdza swoje obliczenia, ale nadal uważa, że ​​współczynnik podziału napięcia zapewniony przez potencjalny transformator i sieć rezystorów powinien wystarczyć do tego zadania.

Co jest nie tak z tym obwodem "# 16"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Technik nie uwzględnił maksymalnego napięcia linii prądu przemiennego!

Pytanie o wyzwanie: jedną rzeczą, którą technik zrobił dobrze w tym obwodzie, był transformator jako przedni koniec jego sieci kondycjonującej sygnał. Wyjaśnij, dlaczego to był sprytny pomysł. Innymi słowy, dlaczego byłoby jeszcze gorzej po prostu użyć rezystancyjnego dzielnika napięcia, aby wykonać całe tłumienie, zamiast używać transformatora obniżającego, aby wykonać jego część i dzielnik rezystancyjny, aby wykonać resztę?

Uwagi:

Podana odpowiedź jest celowo minimalna, ale powinna zawierać wystarczającą ilość informacji, aby ktokolwiek znał RMS w porównaniu z wartościami szczytowymi sinusoidalnymi, powinien zdawać sobie sprawę z tego, na czym polega problem. Istnieje więcej niż jedno praktyczne rozwiązanie problemu, dlatego należy poświęcić czas na omówienie różnych opcji.

Pytanie 17

Ten obwód sterownika wykresu słupkowego pobiera sygnał wejściowy audio i wyświetla amplitudę jako ruchomy "pasek" świateł. Im silniejsza amplituda sygnału, tym więcej diod LED jest zasilanych na wyświetlaczu słupkowym. Przewidzieć, w jaki sposób na działanie tego obwodu wpłyną następujące błędy. Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Rezystor R 4 nieudany otwarty:
Mostek lutowniczy (krótki) za rezystorem R 3 :
Rezystor R 11 nieudany otwarty:
Dioda Zenera D 1 nie została zwarta:
Dioda Schottky'ego D 2 nie została zwieszona:
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Rezystor R 4 nie działa poprawnie : diody od 1 do 3 są zawsze wyłączone, a diody od 4 do 6 są zawsze włączone (przy jakiejkolwiek znacznej amplitudzie sygnału wejściowego).
Mostek lutowniczy (krótki) w przeszłości rezystor R 3 : Diody LED 2 i 3 zawsze zasilają się w tym samym czasie.
Rezystor R 11 nieudany otwarty: LED 4 nigdy się nie świeci.
Dioda Zenera D 1 nie została zwarta: Wszystkie diody LED zapalają się razem z dowolną znaczną amplitudą sygnału wejściowego.
Dioda Schottky'ego D 2 nie została zwarta: żadna z diod LED się nie świeci.

Pytanie uzupełniające: czy każde źródło komparatora lub prąd zlewozmywaka przechodzi do odpowiednich diod LED "Notatki ukryte"> Uwagi:

Takie pytania pomagają uczniom doskonalić umiejętność rozwiązywania problemów, zmuszając ich do przemyślenia konsekwencji każdej z możliwości. Jest to niezbędny krok w rozwiązywaniu problemów i wymaga dobrego zrozumienia funkcji obwodu.

Pytanie 18

Zbadaj to pionowe ("widok z lotu ptaka") łodzi, która opiera się prądowi rzeki:

Załóżmy, że kierowca tej łodzi nie posiada kotwicy, a ponadto, że jedyną formą napędu jest elektryczny "trollingowy" silnik z włącznikiem / wyłącznikiem (bez regulacji zmiennej prędkości). Dzięki odpowiedniej kombinacji uruchamiania przełączników (włączanie, wyłączanie, włączanie, wyłączanie) łódź powinna utrzymywać swoją pozycję względem brzegów rzeki, w stosunku do przepływu wody.

Teraz, jeśli wiemy, że łódź faktycznie trzyma pozycję w środku rzeki, przez sam trolling mocy silnika, schemat włączania / wyłączania przełącznika powinien nam powiedzieć coś o prędkości rzeki. Wykonaj kilka "eksperymentów myślowych", w których wyobrażasz sobie, co kierowca łodzi musiałby zrobić z włącznikiem / wyłącznikiem silnika, aby utrzymać pozycję przy szybkim prądzie w porównaniu z wolnym prądem. Jaki związek widzisz pomiędzy aktywacją przełącznika a prędkością prądu "# 18"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Cykl roboczy wysterowania przełącznika jest wprost proporcjonalny do prędkości rzeki.

Uwagi:

Celem tego pytania jest przedstawienie analogii, której uczniowie mogą użyć, aby uchwycić działanie Delta-Sigma ADC: koncepcja, że ​​strumień bitów (PDM) może reprezentować wartość analogową.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →