Obwody OPAmp Open-Loop

Matlab SIMULINK- Series RLC Circuit (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Obwody OPAmp Open-Loop

Analogowe układy scalone


Pytanie 1

Określ, jaka będzie wielkość i polaryzacja wskazania woltomierza w każdym przypadku:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Tutaj studenci muszą zastosować Prawo Napięcia Kirchhoffa, aby ustalić, co wskaże woltomierz. To pytanie działa dobrze jako preludium do określania biegunowości wyjściowej komparatora (otwartej pętli).

pytanie 2

Określ polaryzację napięcia wyjściowego tego wzmacniacza operacyjnego (w odniesieniu do masy), biorąc pod uwagę następujące warunki wejściowe:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W tych ilustracjach porównałem działanie wzmacniacza operacyjnego z działaniem pojedynczego bieguna, przełącznika z podwójnym wyłącznikiem, pokazując "połączenie" między zaciskami zasilania a końcówką wyjściową.

Uwagi:

Ustalenie, który "sposób" wyjścia z op-amp dysków w różnych warunkach napięcia wejściowego jest mylące dla wielu studentów. Porozmawiaj o tym z nimi i poproś, aby przedstawili zasady lub analogie, których używają do zapamiętania "w którą stronę jest".

pytanie 3

Określ polaryzację napięcia wyjściowego tego wzmacniacza operacyjnego (w odniesieniu do masy), biorąc pod uwagę następujące warunki wejściowe:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W tych ilustracjach porównałem działanie wzmacniacza operacyjnego z działaniem pojedynczego bieguna, przełącznika z podwójnym wyłącznikiem, pokazując "połączenie" między zaciskami zasilania a końcówką wyjściową.

Uwagi:

Ustalenie, który "sposób" wyjścia z op-amp dysków w różnych warunkach napięcia wejściowego jest mylące dla wielu studentów. Porozmawiaj o tym z nimi i poproś, aby przedstawili zasady lub analogie, których używają do zapamiętania "w którą stronę jest".

Pytanie 4

Określ polaryzację napięcia wyjściowego tego wzmacniacza operacyjnego (w odniesieniu do masy), biorąc pod uwagę następujące warunki wejściowe:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W tych ilustracjach porównałem działanie wzmacniacza operacyjnego z działaniem pojedynczego bieguna, przełącznika z podwójnym wyłącznikiem, pokazując "połączenie" między zaciskami zasilania a końcówką wyjściową.

Uwagi:

Ustalenie, który "sposób" wyjścia z op-amp dysków w różnych warunkach napięcia wejściowego jest mylące dla wielu studentów. Porozmawiaj o tym z nimi i poproś, aby przedstawili zasady lub analogie, których używają do zapamiętania "w którą stronę jest".

Pytanie 5

Chociaż poniższy symbol jest ogólnie interpretowany jako wzmacniacz operacyjny ("wzmacniacz operacyjny"), można go również wykorzystać do reprezentowania komparatora :

Jaka jest różnica między komparatorem, takim jak model LM319, a prawdziwym wzmacniaczem operacyjnym, takim jak model LM324 "# 5"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Komparatory są zaprojektowane wyłącznie do pracy w otwartej pętli (brak sprzężenia zwrotnego), podczas gdy wzmacniacze operacyjne są zaprojektowane tak, aby dobrze działały ze sprzężeniem zwrotnym. Jednak w przypadku wielu prostych aplikacji prawdziwy wzmacniacz operacyjny wykonuje uzasadnioną pracę jako komparator.

Uwagi:

Odpowiedź na to pytanie wywołuje kilka terminów, których uczniowie mogą jeszcze nie znać: "open-loop" i "feedback". Przedyskutuj te terminy ze swoimi uczniami, pytając ich najpierw, czy byli w stanie dotrzeć do ich definicji.

Pytanie 6

W tym obwodzie ogniwo słoneczne przekształca światło na napięcie, aby opamp mógł "odczytać" jego nieodwracające wejście. Wejście odwracające opampa łączy się z wycierakiem potencjometru. W jakich warunkach świeci dioda LED?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Dioda LED świeci w warunkach jasnego światła, wyłączając zasilanie, gdy światło spadnie poniżej progu ustawionego potencjometrem.

Pytanie uzupełniające: określ, co musiałoby zostać zmienione w tym obwodzie, aby dioda LED włączała się, gdy ogniwo słoneczne staje się ciemne .

Uwagi:

Istnieje więcej niż jeden sposób na wykonanie zadania postawionego przez kolejne pytanie. Pamiętaj, aby zapytać uczniów o ich pomysły na odwrócenie działania diody LED!

Pytanie 7

Co oznacza wyrażenie " wzrost napięcia w pętli otwartej" w odniesieniu do wzmacniacza operacyjnego "# 7"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Wzrost napięcia w pętli otwartej" odnosi się po prostu do różnicowego wzmocnienia napięciowego wzmacniacza, bez żadnych połączeń "dostarczających" sygnał wyjściowy wzmacniacza do jednego lub więcej jego wejść. Duża wartość wzmocnienia oznacza, że ​​bardzo małe napięcie różnicowe jest w stanie doprowadzić wzmacniacz do nasycenia.

Uwagi:

Słowo "nasycenie" jest często używane w elektronice, zwłaszcza w odniesieniu do wzmacniaczy. Omów znaczenie i znaczenie tego terminu z uczniami, szczególnie w odniesieniu do układów komparatorów, w których opamp jest używany po prostu do porównania z napięciami i określenia, który z nich jest większy.

Pytanie 8

Uczeń operuje prostym obwodem komparatora i dokumentuje wyniki w tabeli:

MMMMMMMMMMMMMMMM
V w (+)V w (-)V na zewnątrz
3, 00 V1, 45 V10, 5 V
3, 00 V2, 85 V10, 4 V
3, 00 V3.10 V1, 19 V
3, 00 V6, 75 V1, 20 V

V w (+)V w (-)V na zewnątrz
2, 36 V6, 50 V1, 20 V
4, 97 V6, 50 V1, 21 V
7, 05 V6, 50 V10, 5 V
9, 28 V6, 50 V10, 4 V

V w (+)V w (-)V na zewnątrz
10, 4 V9, 87 V10, 6 V
1, 75 V1, 03 V10, 5 V
0, 31 V1, 03 V10, 5 V
5, 505, 65 V1, 19 V

Jeden z tych odczytów napięcia wyjściowego jest nieprawidłowy. Innymi słowy, nie wydaje się być "poprawny". To bardzo dziwne, ponieważ te liczby są prawdziwymi pomiarami, a nie prognozami! Zakłopotany uczeń podchodzi do instruktora i prosi o pomoc. Instruktor widzi anomalny odczyt napięcia i mówi dwa słowa: zatrzask . Dzięki temu uczeń powraca do badania tego, co oznacza to wyrażenie i co ma wspólnego z dziwnym odczytem napięcia wyjściowego.

Sprawdź, który z tych pomiarów napięcia wyjściowego jest nietypowy, i wyjaśnij, co ma wspólnego z tym "zaczep".

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Wyzwalanie występuje, gdy jeden z sygnałów wejściowych napięcia zbliży się zbyt blisko jednego z napięć szyny zasilania. Rezultatem jest nasycenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego "wysokim", nawet jeśli nie powinno.

Pytanie dotyczące wyzwania: przypuśćmy, że spodziewamy się, że podczas normalnej pracy obwodu komparatora oba napięcia wejściowe będą się mieścić w zakresie od 0 do 10 woltów. Co możemy zmienić w obwodzie, aby umożliwić ten zakres operacji i uniknąć zatrzaskiwania "notatek ukrytych"> Uwagi:

Zapytaj uczniów, co znaleźli w swoich badaniach na temat "zatrzasku" i czy jest to specyfika wszystkich modeli wzmacniaczy operacyjnych, czy tylko niektórych.

Nawiasem mówiąc, zakrzywiony symbol wzmacniacza operacyjnego nie ma specjalnego znaczenia. Symbol ten był dość popularny w reprezentowaniu wzmacniaczy operacyjnych podczas ich wczesnych lat, ale od tego czasu wypadł z łaski. Pokazuję to tutaj tylko po to, aby poinformować uczniów, na wypadek gdyby kiedykolwiek napotkali jeden z tych symboli na starym elektronicznym schemacie.

Pytanie 9

W tym obwodzie automatycznego wentylatora chłodzącego, komparator jest używany do włączania i wyłączania silnika prądu stałego, gdy wykryta temperatura osiągnie "wartość zadaną" ustaloną przez potencjometr:

Obwód działa tak, jak powinien podczas włączania i wyłączania silnika, ale ma dziwny problem: tranzystor rozgrzewa się, gdy silnik jest wyłączony ! Co dziwne, tranzystor faktycznie ochładza się, gdy silnik się włączy.

Opisz, co możesz najpierw zmierzyć, rozwiązując ten problem. Na podstawie konkretnego modelu używanego op-amp'a (model LM741C), podejrzewam, że tutaj jest problem "# 9"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Problem polega na tym, że model wzmacniacza operacyjnego 741 nie może "przechylać" swojej wyjściowej szyny do szyny. Op-amp z napięciem wyjściowym rail-to-rail nie spowodowałoby nagrzania tranzystora w trybie "off".

Pytanie dotyczące wyzwania: w jakim celu kondensator służy w tym obwodzie? Wskazówka: kondensator nie jest wymagany w "idealnym świecie", ale pomaga wyeliminować fałszywe problemy w rzeczywistym świecie!

Uwagi:

Naprawdę napotkałem problem z ogrzewaniem tranzystorów w projektowaniu i budowaniu bardzo podobnego obwodu sterowania silnikiem DC za pomocą 741. Jest sposób na przezwyciężenie tego problemu bez przełączania się na inny model op-amp!

Po omówieniu natury problemu ze swoimi uczniami, powinieneś porozmawiać o zaletach uzyskania "niskiej wydajności" op-amp, takiego jak model 741, do pracy w takim scenariuszu, zamiast zmiany na model op-amp zdolny do działanie kolejowe na kolejowe. W mojej ocenie przejście na bardziej nowoczesny wzmacniacz operacyjny w tak prostym obwodzie to "oszustwo". Nie ma nic w tym obwodzie, który zasadniczo obciąża możliwości wzmacniacza operacyjnego 741. Wystarczy trochę kreatywności, aby działało poprawnie.

Pytanie 10

Wyjaśnij działanie tego obwodu przekaźnika aktywowanego dźwiękiem:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przekaźnik uruchomi się, jeśli mikrofon wykryje wystarczająco głośny dźwięk. Objętość progowa jest ustawiana za pomocą potencjometru.

Pytanie uzupełniające: w jaki sposób możemy wyposażyć ten obwód w możliwość wyłączenia przekaźnika po włączeniu "notatek ukrytych"> Uwagi:

W tym obwodzie dzieje się dużo, czego nie udzielam w odpowiedzi, którą daję. Podstawowy cel obwodu powinien być dość jasny do zrozumienia, ale funkcja kilku komponentów zasługuje na dodatkowe wyjaśnienie. Poproś uczniów o wyjaśnienie funkcji diody na wyjściu komparatora, diody równolegle z cewką przekaźnika, diodą Zenera równolegle z potencjometrem oraz SCR.

Pytanie 11

Oblicz opór, który termistor osiąga, aby włączyć wentylator chłodzący:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Rezystancja termistora = 5, 547 kΩ

Uwagi:

Zapytaj uczniów, w jaki sposób dotarli do rozwiązania tego pytania. Jest zdecydowanie więcej niż jeden sposób, aby to zrobić!

Pytanie 12

Przewidzieć, w jaki sposób działanie tego obwodu termostatu (w którym silnik wentylatora chłodzącego ma się włączyć, gdy temperatura jest zbyt wysoka) zostanie zakłócone w wyniku następujących błędów. Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Kabel nie działa poprawnie:
Komparator U 1 nie działa z wynikiem dodatnim nasyconym:
Rezystor R1 nie działa poprawnie:
Kondensator C 1 nie jest zwarty:
Tranzystor Q 1 nie jest zwarty (dren-to-source):

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

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kabel nie działa poprawnie: wentylator włącza się i nigdy się nie wyłącza.
Komparator U 1 nie działa z pozytywnym wynikiem dodatnim: Wentylator włącza się i nigdy się nie wyłącza.
Rezystor R1 nie jest otwarty: wentylator odmawia włączenia.
Kondensator C 1 nie jest zwarty: wentylator odmawia włączenia, tranzystor Q 1 prawdopodobnie nie działa z powodu przegrzania, gdy próbuje zasilić wentylator.
Tranzystor Q 1 nie jest zwarty (spust do źródła): Wentylator włącza się i nigdy się nie wyłącza.

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 13

Przewidzieć, w jaki sposób działanie tego obwodu termostatu (w którym silnik wentylatora chłodzącego ma się włączyć, gdy temperatura jest zbyt wysoka) zostanie zakłócone w wyniku następujących błędów. Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Kabel nie działa poprawnie:
Komparator U 1 nie działa z wynikiem dodatnim nasyconym:
Rezystor R1 nie działa poprawnie:
Kabel nie jest zwarty:
Tranzystor Q 1 nie jest zwarty (dren-to-source):

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

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kabel nie działa poprawnie: wentylator włącza się i nigdy się nie wyłącza.
Komparator U 1 nie działa z dodatnim wynikiem dodatnim: wentylator odmawia włączenia.
Rezystor R1 nie jest otwarty: wentylator odmawia włączenia.
Kabel nie jest zwarty: wentylator odmawia włączenia.
Tranzystor Q 1 nie jest zwarty (spust do źródła): Wentylator włącza się i nigdy się nie wyłącza.

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 14

Przewidzieć, w jaki sposób działanie tego obwodu przekaźnika aktywowanego dźwiękiem zostanie zakłócone w wyniku następujących błędów. Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Dioda Zenera D 1 nie działa poprawnie:
Rezystor R1 nie działa poprawnie:
Rezystor R2 nie działa poprawnie:
Cewka drgająca mikrofonu nie działa poprawnie:
Komparator U 1 nie działa z wynikiem dodatnim nasyconym:
Dioda D 3 nie jest zwarta:

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

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Dioda Zenera D 1 nie działa poprawnie: wzrost głośności wzrasta (przekaźnik może w ogóle nie działać).
Rezystor R 1 nie działa poprawnie: dowolny dźwięk włączy zasilanie przekaźnika.
Rezystor R2 nie działa poprawnie: przekaźnik odmawia zasilania.
Cewka cewki mikrofonu nie działa poprawnie: przekaźnik włącza się losowo, ponieważ wejście komparatora jest teraz wrażliwe na elektryczność statyczną.
Komparator U 1 nie działa z wynikiem dodatnim nasyconym dodatnim: Przekaźnik natychmiast włącza się, niezależnie od tego, czy jest dźwięk, czy też nie.
Dioda D 3 nie jest zwarta: przekaźnik odmawia podania napięcia, SCR prawdopodobnie zostanie uszkodzony z powodu przegrzania po wystąpieniu zdarzenia dźwiękowego.

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 15

Prześledzić przebieg wyjściowy tego obwodu komparatora:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pytanie uzupełniające: wyjaśnij, co oznacza wyrażenie " cykl roboczy" w odniesieniu do kształtu fali "kwadratowej" lub "pulsacyjnej".

Uwagi:

Podczas dyskusji poproś uczniów, aby wyjaśnili, jak przebiega przebieg wyjściowy tego obwodu komparatora, krok po kroku. Zapytaj ich, jak doszli do swojego rozwiązania, a jeśli istnieje sposób, aby ten problem AC / DC można było uprościć do tego, który jest DC, tylko dla łatwiejszej analizy (ustalenie, jakie napięcie wyjściowe będzie miało dla określonego zestawu warunków wejściowych).

Pytanie 16

Wyjaśnij, czym jest obwód komparatora okiennego (czasami nazywany dyskryminatorem okna ) i wskaż przynajmniej jedną praktyczną aplikację dla jednego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Układ "komparatora okiennego" wykrywa, kiedy napięcie spada między dwoma różnymi napięciami odniesienia. Pozwolę ci znaleźć praktyczne aplikacje do takiego obwodu!

Uwagi:

Zapytaj uczniów, gdzie znaleźli odpowiedź na to pytanie, i zapoznaj się z praktycznymi aplikacjami, które oferują.

Pytanie 17

Fotowoltaiczne panele słoneczne wytwarzają największą moc wyjściową, gdy są skierowane bezpośrednio w światło słoneczne. Aby utrzymać właściwe ustawienie, systemy "śledzące" mogą być używane do orientowania kierunku paneli w miarę jak słońce "porusza się" ze wschodu na zachód przez niebo:

Jednym ze sposobów wykrywania położenia słońca w stosunku do panelu jest podłączenie pary fotorezystorów zależnych od światła (LDR) do panelu słonecznego w taki sposób, aby każdy LDR otrzymał taką samą ilość światła tylko wtedy, gdy panel jest skierowany bezpośrednio na słońce:

Dwa komparatory służą do wykrywania oporu różnicowego wytwarzanego przez te dwa czujniki LDR i aktywują silnik śledzący, aby przechylić panel słoneczny na jego osi, gdy różnica oporności stanie się zbyt duża. Tranzystorowy układ przełączający "H-drive" pobiera sygnały wyjściowe komparatorów i wzmacnia je, aby napędzać silnik prądu stałego z magnesami trwałymi w jedną lub w drugą stronę:

W tym obwodzie, co gwarantuje, że dwa komparatory nigdy nie wysyłają jednocześnie wysokiego napięcia (+ V), próbując w ten sposób przesunąć silnik śledzący w prawo i w lewo w tym samym czasie "# 17"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przy podłączonych potencjometrach takich jak to, napięcie referencyjne górnej komparatora będzie zawsze większe niż napięcie odniesienia dolnego komparatora. Aby oba komparatory mogły nasycić swoje wyjścia "wysokim", napięcie z dzielnika fotorezystora musiałoby być większe niż górne napięcie potencjometru i mniejsze niż dolne napięcie potencjometru w tym samym czasie, co jest niemożliwością. Ta konfiguracja komparatora jest powszechnie znana jako obwód komparatora okienkowego .

Uwagi:

W tym teście porównawczym wiele się dzieje, aby dyskutować z tobą i twoimi uczniami. Poświęć trochę czasu na omówienie działania całego obwodu, upewniając studentów, że wszystko działa.

Jeśli któryś z twoich uczniów zauważy, że w komparatorach brakuje pewnych połączeń zasilania (U 1 i U 2 ), omawiaj fakt, że notacja ta jest często używana, gdy wiele opampów lub komparatorów znajduje się w tym samym układzie scalonym. Często połączenia zasilania zostaną całkowicie pominięte ze względu na prostotę! Ponieważ wszyscy rozumieją, że opamp potrzebuje mocy DC, aby działać, połączenia + V i -V (lub masy) są po prostu założone.

Jednym z nieporozumień, jakie widziałem z początkującymi studentami, jest założenie, że połączenia sygnału wejściowego i połączenia zasilania z opampem są równoważne. Oznacza to, że jeśli opamp nie otrzyma zasilania + V / -V przez normalne zaciski zasilania, będzie działał niezależnie od napięć pojawiających się na wejściach odwracających i nieodwracających. Nic nie może być dalej od prawdy! "Powiązane" połączenie z obwodem oznacza sygnał, który należy wykryć, zmierzyć lub zmanipulować. Połączenie "mocy" jest zupełnie inne. Aby użyć analogii stereo, powoduje to pomylenie połączeń kabla audio patch z kablem zasilającym.

Pytanie 18

Przewidzieć, w jaki sposób działanie tego obwodu śledzącego panel słoneczny (w którym silnik śledzący obraca się w odpowiedzi na różnicę światła wykrytą przez dwa fotorezystory) będzie miało wpływ na następujące błędy. Zakładając, że silnik obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, gdy jego lewy zacisk jest ujemny, a jego prawy zacisk jest dodatni (gdy oba Q 2 i Q 3 są włączone), należy określić kierunek obrotu (lub nieobrót) wynikający z każdej usterki. Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Fotorezystor R 1 nie działa poprawnie:
Fotorezystor R 2 nie działa poprawnie:
Rezystor R 4 nie działa poprawnie:
Rezystor R 5 nie działa poprawnie:
Rezystor R 7 nie działa poprawnie:
Rezystor R 10 nie działa poprawnie:
Tranzystor Q 3 nie działa poprawnie (kolektor-emiter):

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

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Fotorezystor R1 nie jest otwarty: Silnik ciągle obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Fotorezystor R 2 nie działa poprawnie: Silnik ciągle się obraca zgodnie z ruchem wskazówek zegara.
Rezystor R 4 nie otwiera się: silnik odmawia w ogóle zasilania.
Rezystor R 5 nie otwiera się: silnik odmawia w ogóle zasilania.
Rezystor R 7 nie działa poprawnie: silnik nie może obracać się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, tylko w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Rezystor R 10 nie działa poprawnie: silnik nie może obracać się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, tylko w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Tranzystor Q 3 nie jest otwarty (kolektor-emiter): Silnik nie może obracać się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, tylko w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

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 19

Nie siedź tam! Zbuduj coś !!

Nauka matematycznego analizowania obwodów wymaga dużo nauki 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. Dokładnie zmierz i zapisz wszystkie wartości składników przed budową obwodu.
  2. Narysuj schemat obwodu, który będzie analizowany.
  3. Ostrożnie zbuduj ten obwód na płytce protezowej lub innym dogodnym podłożu.
  4. Sprawdź dokładność konstrukcji obwodu, po każdym przewodzie do każdego punktu połączenia i sprawdzaj te elementy jeden po drugim na schemacie.
  5. Matematycznie przeanalizuj obwód, rozwiązując wszystkie wartości napięcia i prądu.
  6. Dokładnie zmierz wszystkie napięcia i prądy, aby zweryfikować dokładność analizy.
  7. Jeśli wystąpią jakiekolwiek istotne błędy (większe niż kilka procent), dokładnie sprawdź konstrukcję obwodu względem diagramu, a następnie dokładnie oblicz ponownie wartości i ponownie zmierz pomiar.

Unikaj używania modelu 741 op-amp, chyba że chcesz rzucić wyzwanie swoim umiejętnościom projektowania obwodów. Dostępne są bardziej uniwersalne modele wzmacniacza operacyjnego powszechnie dostępne dla początkujących. Polecam LM324 dla DC i obwodów prądu przemiennego niskiej częstotliwości, a TL082 dla projektów AC z dźwiękiem lub wyższymi częstotliwościami.

Jak zwykle należy unikać bardzo wysokich i bardzo niskich wartości rezystora, aby uniknąć błędów pomiarowych spowodowanych przez "ładowanie" miernika. Zalecam wartości rezystorów od 1 kΩ do 100 kΩ.

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 matematycznie przewidywać różne wartości napięcia i prądu. W ten sposób teoria matematyczna "ożywa", a uczniowie zyskują praktyczną biegłość, której nie zyskaliby jedynie przez rozwiązywanie równań.

Innym powodem zastosowania tej metody jest nauczenie studentów metody naukowej : proces testowania hipotezy (w tym przypadku matematycznych przewidywań) 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)!

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 biorących udział w kursie "meta-tags hidden-print">

Powiązane narzędzia:

Kalkulator impedancji skrajni sprzężonej z krawędzią VSWR / Kalkulator straty powrotu Pi Kalkulator tłumienia

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →