Modelowanie komponentów

Modelowanie 3D w Google SketchUp - #02 Selekcja, Kopiowanie i Komponenty (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Modelowanie komponentów

Techniki analizy sieci


Pytanie 1

Po narysowaniu na krzywej wskaźnika charakterystyka dla normalnej diody prostowniczej PN wygląda następująco:

Oznaczyć każdą oś (poziomą i pionową) wykresu wskaźnika krzywej, a następnie określić, czy dioda zachowuje się bardziej jak źródło napięcia, czy bardziej jak źródło prądu (np. Czy stara się utrzymać stałe napięcie lub próbuje utrzymać stały prąd "/ /www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03128x03.png ">

Pozostaje tylko pytanie, która substytucja ma największy sens? W oparciu o charakterystykę charakterystyki diody, czy powinniśmy zamiast niej zastąpić źródło napięcia lub źródło prądu? Zakładając, że jest to dioda prostownicza 1N4001, jaka jest wartość, której powinniśmy użyć dla źródła zastępującego?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Takie zachowanie jest podobne do działania źródła napięcia, gdy jest ono napięte do przodu i przewodzi prąd.

Pytanie uzupełniające: dość oczywiste, diody nie zachowują się dokładnie tak jak źródła napięcia. Na przykład nie możesz niczego wyłączyć z diody! Określ niektóre ograniczenia związane z modelowaniem diod jako źródłami napięcia. Czy istnieją przypadki, w których można pomyśleć o tym, gdzie taki model mógłby wprowadzać w błąd "notatki ukryte"> Uwagi:

Modelowanie nieliniowych komponentów półprzewodnikowych w kategoriach liniowych, wyidealizowanych komponentów pasywnych jest odświętną "sztuczką" wykorzystywaną do uproszczenia analizy obwodów. Jak wszystkie "sztuczki" i analogie, ten ma określone ograniczenia. Podpowiedź pytania uzupełniającego praktycznie podaje przykłady tego, gdzie taki model mógłby wprowadzać w błąd!

pytanie 2

Gdybyśmy "wymodelowali" neonową lampę ze standardowym pasywnym komponentem (rezystor, źródło napięcia, źródło prądu, kondensator lub cewka indukcyjna) w celu matematycznego przeanalizowania obwodu zawierającego lampę neonową, który element najlepiej odzwierciedlałby charakterystykę lampa w jej obszarze "poświata"?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Lampa neonowa w obszarze "poświaty" najlepiej będzie modelowana przez źródło napięcia .

Pytanie uzupełniające: jaki komponent najlepiej modeluje lampę neonową w pionowych (przerywanych liniach) regionach na wykresie "uwagi ukryte"> Uwagi:

Jeśli twoi uczniowie są zakłopotani metodą ustalania odpowiedzi, zadaj im następujące pytanie: "W przypadku lampy neonowej, jaka zmienna pozostaje stała pomimo dużej zmienności drugiej zmiennej?"

pytanie 3

Gdybyśmy mieli "modelować" tranzystor ze standardowym pasywnym komponentem (rezystor, źródło napięcia, źródło prądu, kondensator lub cewka indukcyjna) w celu matematycznego przeanalizowania obwodu zawierającego tranzystor, jaki element najlepiej odzwierciedlałby charakterystykę tranzystora w jego "aktywnym" regionie?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Tranzystor w jego "aktywnym" regionie najlepiej byłoby modelować za pomocą źródła prądu .

Uwagi:

Jeśli twoi uczniowie są zakłopotani metodą ustalania odpowiedzi, zadaj im następujące pytanie: "Dla tranzystora, jaka zmienna pozostaje stała, pomimo dużej zmienności w drugiej zmiennej" panel panelu panelu roboczego - domyślnie "itemscope>

Pytanie 4

Tranzystor jest urządzeniem półprzewodnikowym, które działa jako regulator prądu stałego. Ze względu na analizę tranzystory są często uważane za źródła o stałym natężeniu:

Załóżmy, że musimy obliczyć ilość prądu pobieranego ze źródła 6-woltowego w tym obwodzie tranzystora z dwoma źródłami:

Wiemy, że połączone prądy z dwóch źródeł napięcia muszą dodać do 5 mA, ponieważ aktualne prawo Kirchhoffa mówi nam, że prądy dodają algebraicznie w dowolnym węźle. Bazując na tej wiedzy, możemy oznaczać prąd przez baterię 6-woltową jako "I", a prąd przez 7, 2 V jako "5 mA - I":

Prawo napięcia Kirchhoffa mówi nam, że algebraiczna suma spadków napięcia wokół jakiejkolwiek "pętli" w obwodzie musi wynosić zero. Na podstawie wszystkich tych danych obliczyć wartość I:

Wskazówka: Równoległe równania nie są potrzebne, aby rozwiązać ten problem!

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

I = 1, 9 mA

Uwagi:

Napisałem to pytanie w taki sposób, że naśladuje analizę prądu gałęzi / siatki, ale z dostateczną ilością dodanych informacji (a mianowicie, wartość bieżącego źródła), że istnieje tylko jedna zmienna do rozwiązania. Chodzi o to, aby przygotować studentów do zrozumienia, dlaczego równoczesne równania są niezbędne w bardziej złożonych obwodach (gdy niewiadomych nie wszystkie można wyrazić w kategoriach pojedynczej zmiennej).

Pytanie 5

Modele złożonych elementów elektronicznych są użyteczne w analizie obwodów, ponieważ pozwalają nam wyrazić przybliżone zachowanie urządzenia w kategoriach idealnych komponentów ze stosunkowo prostymi matematycznymi zachowaniami. Tranzystory są dobrym przykładem komponentów często modelowanych w celu analizy obwodów wzmacniacza:

Należy zrozumieć, że modele nigdy nie są doskonałymi replikami prawdziwej rzeczywistości. W pewnym momencie wszystkie modele nie są w stanie precyzyjnie naśladować modelowanego obiektu. Jedynym prawdziwym problemem jest to, jak dokładne chcemy nasze przybliżenie: które cechy najbardziej nas interesują, a które nie.

Na przykład podczas analizy odpowiedzi obwodów wzmacniacza tranzystorowego na małe sygnały prądu przemiennego często zakłada się, że tranzystor będzie "odchylony" przez sygnał DC, tak że dioda bazy-nadajnika zawsze przewodzi. Jeśli tak jest, a wszystko, co nas interesuje, to jak tranzystor reaguje na sygnały AC, możemy bezpiecznie wyeliminować złącze diody z naszego modelu tranzystora:

Jednak nawet przy 0, 7 woltowym (nominalnym) spadku napięcia DC nieobecnym w modelu, nadal istnieje pewna impedancja, z jaką napotkany zostanie sygnał AC, gdy przepływa przez tranzystor. W rzeczywistości w samym tranzystorze występuje kilka wyraźnych impedancji, zwykle symbolizowanych przez rezystory i małe litery "r":

Z punktu widzenia prądu przemiennego przechodzącego przez złącze bazy-emiter tranzystora wyjaśnij, dlaczego następujące modele tranzystorów są równoważne:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Te dwa modele są równoważne, ponieważ dany prąd (i b ) spowoduje dokładnie taką samą wielkość spadku napięcia między bazą i emiterem (v = ir):

v = i b r ' b + (i b + βi b ) r' e Model lewostronny

v = i b (r ' b + (β + 1) r' e ) Model prawostronny

Matematyczna równoważność tych dwóch wyrażeń może być przedstawiona przez faktoring i b ze wszystkich wyrażeń w równaniu modelu z lewej strony.

Uwagi:

Celem tego pytania jest zapoznanie studentów z koncepcją modelowania BJT, a także zapoznanie ich z niektórymi symbolami i wyrażeniami powszechnie używanymi w tych modelach (a także trochę teorii sieci rezystorów DC i algebry, oczywiście !).

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →