Penilaian Berasaskan Prestasi untuk Kecekapan Litar Bersepadu Analog

Calling All Cars: Cop Killer / Murder Throat Cut / Drive 'Em Off the Dock (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Penilaian Berasaskan Prestasi untuk Kecekapan Litar Bersepadu Analog

Litar Bersepadu Analog


soalan 1

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Saya cadangkan menggunakan op-amp "perlahan" untuk membuat slewing lebih mudah dilihat. Sekiranya pelajar memilih op-amp yang agak cepat seperti TL082, kekerapan isyarat mereka mungkin perlu masuk ke julat megahertz sebelum pembedahan menjadi jelas. Pada kelajuan ini, induktansi parasit dan kapasitans dalam papan dan petunjuk ujian akan menyebabkan "nada dering" yang buruk dan artifak lain yang melambangkan tafsiran prestasi litar.

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V in = 4 V peak-to-peak, pada 300 kHz
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 2

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Tujuan latihan ini adalah untuk empirikal menentukan kelebihan jalur lebar (GBW) bagi litar penguat opamp gelung tertutup dengan menetapkannya untuk tiga keuntungan gelung tertutup yang berlainan (A CL ), mengukur frekuensi cutoff (f- 3dB ) pada keuntungan tersebut, dan menghitung produk kedua (A CL f- 3dB ) pada setiap keuntungan. Oleh kerana penguat ini DC-ditambah, tidak perlu mengukur kekerapan cutoff yang lebih rendah untuk mengira lebar band, hanya kekerapan cutoff yang tinggi.

Apa yang GBW memberitahu kita adalah bahawa setiap opamp mempunyai kecenderungan untuk bertindak sebagai penapis rendah pass, frekuensi cutoff yang bergantung kepada berapa banyak keuntungan yang kita cuba untuk keluar dari opamp. Kita boleh mendapat keuntungan besar pada frekuensi sederhana, atau jalur lebar yang tinggi dengan keuntungan sederhana, tetapi tidak kedua-duanya! Latihan makmal ini direka untuk membolehkan pelajar melihat batasan ini. Apabila mereka menubuhkan litar opamp mereka dengan keuntungan yang lebih besar dan lebih besar (((R 2 ) / (R 1 )) + 1), mereka akan melihat opamp "dipotong" seperti penapis lulus rendah pada frekuensi rendah dan rendah.

Untuk nilai "diberikan" frekuensi persatuan-keuntungan, anda mesti merujuk kepada lembaran data untuk opamp yang anda pilih. Saya suka menggunakan opamp TL082 BiFET yang popular untuk banyak litar AC, kerana ia memberikan prestasi yang baik pada harga yang sederhana dan ketersediaan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, GBW untuk TL082 begitu tinggi (3 MHz tipikal) bahawa susun atur papan dan pendawaian menjadi isu apabila menguji pada keuntungan yang rendah, disebabkan kekerapan tinggi yang terhasil yang perlu untuk menunjukkan potongan. Yang dihormati 741 adalah pilihan yang lebih baik kerana produk jalur lebar keuntungannya jauh lebih rendah (1 hingga 1.5 MHz biasa).

Ia sangat penting dalam latihan ini untuk mengekalkan output opamp yang tidak terganggu, walaupun keuntungan gelung tertutup sangat tinggi. Kegagalan untuk berbuat demikian akan mengakibatkan mata f- 3dB dipertingkatkan dengan membataskan kadar pengambilan. Apa yang kita cari di sini ialah kekerapan cutoff yang terhasil daripada kehilangan isyarat kecil gelung terbuka ( OL ) di dalam opamp. Untuk mengekalkan status isyarat kecil, kita mesti memastikan isyarat tidak diputarbelitkan!

Sesetengah nilai tipikal yang saya dapat mengira untuk produk GBW adalah 3.8 × 10 6 untuk BiFET TL082, 1.5 × 10 6 untuk LM1458, dan sekitar 800 × 10 3 untuk LM741C.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 3

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Saya cadangkan menetapkan output penjana fungsi untuk 1 volt, untuk memudahkan pelajar mengukur titik "cutoff". Anda boleh menetapkannya pada beberapa nilai lain, walaupun, jika anda memilih (atau biarkan pelajar menetapkan nilai itu sendiri apabila mereka menguji litar!).

Bagi kapasitor, saya cadangkan pelajar memilih tiga (3) kapasitor yang sama nilai jika mereka ingin membina litar Sallen-Key dengan tindak balas Butterworth (di mana C 2 = 2 C 1 ). Kapasitor C 1 akan menjadi kapasitor tunggal, manakala kapasitor C 2 akan menjadi dua kapasitor yang bersambung selari. Ini umumnya memastikan rasio 1: 2 yang lebih tepat daripada memilih komponen individu.

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Nilai-nilai yang telah terbukti berfungsi dengan baik untuk latihan ini diberikan di sini, walaupun sudah tentu banyak nilai lain yang mungkin:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 10 kΩ
R comp = 20 kΩ (sebenarnya, dua 10 kΩ resistor dalam siri)
C 1 = 0.001 μF
C 2 = 0.002 μF (sebenarnya, dua kapasitor 0.001 μF selari)
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Gabungan komponen ini memberikan frekuensi cutoff yang diramalkan sebanyak 11.25 kHz, dengan kekerapan potongan sebenar (tidak memfaktorkan dalam toleransi komponen) sebanyak 11.36 kHz.

Soalan 4

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Saya cadangkan menetapkan output penjana fungsi untuk 1 volt, untuk memudahkan pelajar mengukur titik "cutoff". Anda boleh menetapkannya pada beberapa nilai lain, walaupun, jika anda memilih (atau biarkan pelajar menetapkan nilai itu sendiri apabila mereka menguji litar!).

Untuk perintang, saya cadangkan pelajar memilih tiga (3) resistor yang sama nilai jika mereka ingin membina litar Sallen-Key dengan tindak balas Butterworth (di mana R 2 = 1/2 R 1 ). Resistor R 1 akan menjadi perintang tunggal, manakala resistor R 2 akan menjadi dua perintang yang disambung secara selari. Ini umumnya memastikan rasio 1: 2 yang lebih tepat daripada memilih komponen individu.

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Nilai-nilai yang telah terbukti berfungsi dengan baik untuk latihan ini diberikan di sini, walaupun sudah tentu banyak nilai lain yang mungkin:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 5 kΩ (sebenarnya, dua perintang 10 kΩ selari)
R comp = 10 kΩ
C 1 = 0.002 μF (sebenarnya, dua kapasitor 0.001 μF selari)
C 2 = 0.002 μF (sebenarnya, dua kapasitor 0.001 μF selari)
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Kombinasi komponen ini memberikan frekuensi potongan yang diramalkan sebanyak 11.25 kHz, dengan kekerapan potongan sebenar (tidak memfaktorkan dalam toleransi komponen) 11.11 kHz.

Soalan 5

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Nilai-nilai yang telah terbukti berfungsi dengan baik untuk latihan ini diberikan di sini, walaupun sudah tentu banyak nilai lain yang mungkin:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 10 kΩ
R 3 = 5 kΩ (sebenarnya, dua perintang 10 kΩ selari)
R 4 = 100 kΩ
C 1 = 0.001 μF
C 2 = 0.001 μF
C 3 = 0.002 μF (sebenarnya, dua kapasitor 0.001 μF selari)
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Gabungan komponen ini memberikan kekerapan pusat yang diramalkan sebanyak 15.92 kHz, dengan kekerapan potongan sebenar (bukan pemfaktoran dalam toleransi komponen) sebanyak 15.63 kHz.

Soalan 6

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 10 kΩ
R 3 = 10 kΩ
C 1 = 0.1 μF
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 7

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 10 kΩ
R 3 = 10 kΩ
R 4 = 10 kΩ
R 5 = 100 kΩ
C 1 = 0.1 μF
C 2 = 0.47 μF
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458
U 2 = separuh lain penguat operasi LM1458

Adalah idea yang baik untuk memilih kapasitor C 2 sebagai nilai yang lebih besar daripada kapasitor C 1, supaya opamp kedua tidak jenuh.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 8

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = R 3 = 1 kΩ
R pot = 10 kΩ bergilir-gilir
C 1 = 0.001 μF atau 0.47 μF
L 1 = 100 mH
D 1 = D 2 = 1N4148
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Dengan kehadiran diodes yang mengehadkan amplitud D1 dan D2, pelarasan potensiometer tidak begitu sensitif tanpa. Cuba keluarkan kedua-dua diod untuk melihat apa yang berlaku apabila tidak ada pengekodan amplitudo sama sekali! Pelajar perlu menyesuaikan potensiometer multi-turn untuk mencapai gelombang sinus yang baik (memenuhi kriteria Barkhausen). Dengan dioda di tempat, bagaimanapun, anda boleh melaraskan potensiometer untuk memperoleh gelung hanya di atas perpaduan dengan satu-satunya akibat yang sedikit distorsi bentuk gelombang dan bukannya herotan teruk.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 9

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 10

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan generator fungsi gelombang sinus untuk sumber voltan AC. Tentukan kekerapan potongan dalam julat audio.

Saya cadangkan menetapkan output penjana fungsi untuk 1 volt, untuk memudahkan pelajar mengukur titik "cutoff". Anda boleh menetapkannya pada beberapa nilai lain, walaupun, jika anda memilih (atau biarkan pelajar menetapkan nilai itu sendiri apabila mereka menguji litar!).

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Soalan 11

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 12

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Anda mungkin menggunakan sama ada penguat operasi atau komparator sebenar untuk latihan ini. Sama ada peranti tertentu mempunyai keupayaan ayunan keluaran rel kereta api, pilihan anda juga.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 13

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pelajar bebas untuk menyambungkan LED ke komparator dengan apa jua cara mereka pilih (sumber semasa atau tenggelam semasa).

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 14

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Anda mungkin menggunakan sama ada penguat operasi atau komparator sebenar untuk latihan ini. Sama ada peranti tertentu mempunyai keupayaan ayunan keluaran rel kereta api, pilihan anda juga.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 15

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp.

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V TP1 = Mana-mana voltan yang baik antara + V dan -V
R pot = 10 kΩ potensiometer linear
U 1 = TL081 penguat operasi BiFET (atau separuh daripada TL082)

Untuk menunjukkan latch-up, anda mesti mempunyai op-amp yang mampu mengunci. Oleh itu, anda harus mengelakkan op-amp seperti LM741 dan LM1458. Saya cadangkan menggunakan op-amp seperti TL082 untuk latihan ini kerana ia bukan sahaja mengunci, tetapi juga tidak mengayuh rel kereta api voltan outputnya. Pelajar perlu melihat kedua-dua batasan ini apabila mereka mula belajar bagaimana menggunakan op-amp.

Sekiranya pelajar anda bertanya, titik ujian TP1 adalah untuk mengukur output potensiometer dan bukan sebagai tempat menyuntik isyarat luaran. Apa yang anda perlukan untuk menyambung ke TP1 ialah voltmeter!

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 16

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan transistor kuasa untuk litar ini, sebagai transistor isyarat tujuan umum mungkin tidak mempunyai penilaian kehilangan kuasa yang mencukupi untuk bertahan dengan pemuatan pelajar boleh meletakkannya! Saya cadangkan motor DC kecil sebagai beban. Motor elektrik menawarkan cara mudah untuk meningkatkan pemuatan elektrik dengan meletakkan beban mekanikal pada aci. Dengan melakukan ini, pelajar dapat melihat sendiri bagaimana litar mengekalkan voltan beban (melawan voltan "sag" di bawah arus beban yang semakin meningkat).

Saya telah mendapati bahawa litar ini sangat baik untuk mendapatkan pelajar memahami bagaimana maklum balas negatif benar-benar berfungsi. Di sini, opamp menyesuaikan voltan asas transistor kuasa kepada apa sahaja yang diperlukan untuk mengekalkan voltan beban pada tahap yang sama seperti rujukan yang ditetapkan oleh diod zener. Mana-mana jenis kerugian yang ditanggung oleh transistor (terutamanya V BE ) secara automatik dikompensasi oleh opamp.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 17

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V TP1 = Mana-mana voltan yang baik antara + V dan -V yang tidak mengakibatkan ketepuan keluaran
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 27 kΩ
R pot = 10 kΩ potensiometer linear
U 1 = TL081 penguat operasi BiFET (atau separuh daripada TL082)

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 18

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V TP1 = Mana-mana voltan yang baik antara + V dan -V yang tidak mengakibatkan ketepuan keluaran
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 27 kΩ
R pot = 10 kΩ potensiometer linear
U 1 = TL081 penguat operasi BiFET (atau separuh daripada TL082)

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 19

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan semua empat perintang sebagai nilai yang sama, antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dan lain-lain). Ini akan memastikan peningkatan voltan perbezaan perpaduan. Sekiranya anda ingin memperolehi voltan yang berbeza, maka dengan cara yang sama nyatakan nilai-nilai resistor ini tetapi anda lihat patut!

Keuntungan pembezaan dikira dengan menilai purata setiap nilai diukur V dengan V (+) - V dalam (-) voltan masukan perbezaan. Keuntungan mod biasa dikira dengan membahagikan perbezaan voltan keluaran (ΔV keluar ) dengan perbezaan dalam voltan input mod biasa (ΔV in ).

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 20

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pilih kedua-dua nilai voltan input positif dan nilai voltan input negatif, supaya pelajar boleh meramalkan dan mengukur keluaran litar ini di bawah kedua-dua jenis keadaan. Pemilihan dioda tidak kritikal, kerana mana-mana dioda penerus akan berfungsi. Kedua-dua nilai perintang mestilah sama, dan sekurang-kurangnya setinggi nilai potensiometer. Saya mencadangkan potensiometer 10 kΩ dan 15 kΩ resistor.

Satu soalan susulan yang baik untuk bertanya ialah apa yang diperlukan untuk mengubah polaritas litar penerus ketepatan gelombang separuh ini.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 21

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pilih kedua-dua nilai voltan input positif dan nilai voltan input negatif, supaya pelajar boleh meramalkan dan mengukur keluaran litar ini di bawah kedua-dua jenis keadaan. Pemilihan dioda tidak kritikal, kerana mana-mana dioda penerus akan berfungsi. Semua nilai perintang perlu sama, dan sekurang-kurangnya setinggi nilai potensiometer. Saya mencadangkan potensiometer 10 kΩ dan 15 kΩ resistor.

Satu soalan susulan yang baik untuk bertanya adalah apa yang diperlukan untuk mengubah polaritas litar penerus ketepatan gelombang penuh ini.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 22

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pilih nilai-nilai untuk V dalam menunjukkan keupayaan litar untuk "memegang" voltan masukan yang paling tinggi (paling positif) terakhir.

Saya telah mendapati nilai-nilai ini berfungsi dengan baik:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = R 2 = 10 kΩ
R 3 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ
C 1 = 1 μF (bukan elektrolitik, poliester kebocoran rendah atau seramik)
D 1 = D 2 = 1N4148 bertukar diod
U 1 = U 2 = TL082 dual BiFET opamp

Opampel TL082 berfungsi dengan baik dalam litar ini untuk tiga sebab: pertama, ia adalah opamp dwi, ​​yang menyediakan opamps yang diperlukan dalam satu pakej 8-pin tunggal. Kedua, peringkat input JFET menyediakan arus bias input yang rendah yang diperlukan untuk mengelakkan penyingkiran kapasitor terlalu cepat. Ketiga, ia bebas daripada latch-up, yang memungkinkan untuk me-reset semula voltan kapasitor ke voltan kereta api penuh (negatif) dan masih mempunyai output yang sah.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 23

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V in = 1 V peak-to-peak, pada 10 kHz
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 100 kΩ
C 1 = 0.001 μF
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Aktiviti tindak balas yang baik untuk litar ini adalah untuk mengubah kekerapan input, dan meramalkan / mengukur peralihan fasa (Θ) antara input dan output untuk bentuk gelombang sinusoidal. Hasilnya mungkin mengejutkan, terutamanya jika anda terbiasa dengan tingkah laku litar integrator pasif .

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 24

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V in = 1 V peak-to-peak, pada 1 kHz
R 1 = 1 kΩ
C 1 = 0.1 μF
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Aktiviti tindak balas yang baik untuk litar ini adalah untuk mengubah kekerapan input, dan meramalkan / mengukur peralihan fasa (Θ) antara input dan output untuk bentuk gelombang sinusoidal. Hasilnya mungkin mengejutkan, terutamanya jika anda terbiasa dengan tingkah laku litar pembezaan pasif .

Pelajar mungkin akan kecewa jika mereka melihat bentuk output "bising", terutamanya jika mereka baru saja menyelesaikan latihan litar integrator aktif. Jelaskan kepada mereka bahawa kebisingan pada keluaran litar pembezaan adalah agak normal disebabkan oleh fungsi pembezaan yang betul: untuk memberikan amplifikasi voltan berkadaran dengan kekerapan isyarat. Ini bermakna bahawa sedikit bunyi frekuensi tinggi pada input akan muncul pada output dalam bentuk diperbesar. Ingatkan mereka bahawa inilah pembeda yang sepatutnya dilakukan, dan ia bukanlah sesuatu yang unik dari litar.

Litar pembezaan aktif sangat baik untuk mempamerkan gangguan dalam bentuk gelombang masukan. Walaupun gelombang sinus tulen mesti menghasilkan gelombang sinus tulen, dan gelombang segitiga tulen harus menghasilkan gelombang persegi tulen, penyelewengan dari jenis gelombang "tulen" ini akan menghasilkan bentuk gelombang output yang jelas menyimpang dari bentuk idealnya. Biasanya, keluaran "yang diputarbelitkan" tidak menunjukkan kesalahan dalam litar, tetapi sebaliknya suatu kelainan halus dalam isyarat masukan yang akan kelihatan tidak kelihatan kerana magnitud minuskula.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 25

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Saya cadangkan menetapkan output penjana fungsi untuk 1 volt, untuk memudahkan pelajar mengukur titik "cutoff". Anda boleh menetapkannya pada beberapa nilai lain, walaupun, jika anda memilih (atau biarkan pelajar menetapkan nilai itu sendiri apabila mereka menguji litar!).

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Pastikan untuk memilih nilai komponen yang akan menghasilkan kekerapan dalam julat bahawa opamp yang ditetapkan boleh mengendalikan! Contohnya, bodoh, untuk menentukan frekuensi cutoff dalam julat megahertz jika opamp yang digunakan adalah LM741.

Soalan 26

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Saya cadangkan menetapkan output penjana fungsi untuk 1 volt, untuk memudahkan pelajar mengukur titik "cutoff". Anda boleh menetapkannya pada beberapa nilai lain, walaupun, jika anda memilih (atau biarkan pelajar menetapkan nilai itu sendiri apabila mereka menguji litar!).

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Pastikan untuk memilih nilai komponen yang akan menghasilkan kekerapan dalam julat bahawa opamp yang ditetapkan boleh mengendalikan! Contohnya, bodoh, untuk menentukan frekuensi cutoff dalam julat megahertz jika opamp yang digunakan adalah LM741.

Soalan 27

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Saya juga mengesyorkan agar pelajar menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan AC dalam litar seperti ini, kerana beberapa multimeter digital mempunyai kesukaran untuk mengukur voltan AC jauh melebihi jangkauan kekerapan talian. Saya amat membantu untuk menetapkan oscilloscope ke mod "XY" supaya ia menarik garis nipis di skrin dan bukannya menyapu di seluruh skrin untuk menunjukkan bentuk gelombang sebenar. Ini menjadikannya lebih mudah untuk mengukur voltan puncak ke puncak.

Nilai-nilai yang telah terbukti berfungsi dengan baik untuk latihan ini diberikan di sini, walaupun sudah tentu banyak nilai lain yang mungkin:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R 2 = 10 kΩ
R 3 = 5 kΩ (sebenarnya, dua perintang 10 kΩ selari)
R 4 = 20 kΩ (sebenarnya, dua 10 kΩ resistor dalam siri)
C 1 = 0.001 μF
C 2 = 0.001 μF
C 3 = 0.002 μF (sebenarnya, dua kapasitor 0.001 μF selari)
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Kombinasi komponen ini memberikan frekuensi takaran yang diramalkan sebanyak 15.92 kHz, dengan kekerapan potongan sebenar (tidak memfaktorkan dalam toleransi komponen) sebanyak 15.87 kHz.

Soalan 28

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = R 2 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ bergilir-gilir
C 1 = C 2 = 0.001 μF
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Perhatikan bahawa disebabkan kekurangan kawalan keuntungan automatik dalam litar ini, pelarasan potensiometer sangat sensitif! Pelajar perlu menyesuaikan potensiometer multi-turn untuk mencapai gelombang sinus yang baik (memenuhi kriteria Barkhausen).

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 29

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = R 2 = 10 kΩ
R 3 = R 4 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ bergilir-gilir
C 1 = C 2 = 0.001 μF
D 1 = 1N4148
D 2 = 1N4148
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Dengan kehadiran diodes yang mengehadkan amplitud D1 dan D2, pelarasan potensiometer tidak begitu sensitif tanpa. Cuba keluarkan kedua-dua diod untuk melihat apa yang berlaku apabila tidak ada pengekodan amplitudo sama sekali! Pelajar perlu menyesuaikan potensiometer multi-turn untuk mencapai gelombang sinus yang baik (memenuhi kriteria Barkhausen). Dengan dioda di tempat, bagaimanapun, anda boleh melaraskan potensiometer untuk memperoleh gelung hanya di atas perpaduan dengan satu-satunya akibat yang sedikit distorsi bentuk gelombang dan bukannya herotan teruk.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 30

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ bergilir-gilir
C 1 = 0.001 μF atau 0.47 μF
L 1 = 100 mH
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Perhatikan bahawa disebabkan kekurangan kawalan keuntungan automatik dalam litar ini, pelarasan potensiometer sangat sensitif! Pelajar perlu menyesuaikan potensiometer multi-turn untuk mencapai gelombang sinus yang baik (memenuhi kriteria Barkhausen).

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 31

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Gunakan bekalan kuasa yang dikawal dwi voltan untuk membekalkan kuasa kepada opamp. Tentukan nilai perintang piawai, semua antara 1 kΩ dan 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k, dll.).

Saya telah berjaya dengan menggunakan nilai berikut:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R 1 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ bergilir-gilir
C 1 = 0.001 μF atau 0.47 μF
L 1 = 100 mH
U 1 = separuh daripada penguat operasi dua LM1458

Perhatikan bahawa disebabkan kekurangan kawalan keuntungan automatik dalam litar ini, pelarasan potensiometer sangat sensitif! Pelajar perlu menyesuaikan potensiometer multi-turn untuk mencapai gelombang sinus yang baik (memenuhi kriteria Barkhausen).

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 32

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pelajar bebas memilih mana-mana reka bentuk pengayun yang memenuhi kriteria: output sinusoidal pada frekuensi tertentu.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

Soalan 33

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gunakan perisian simulasi litar untuk mengesahkan nilai parameter yang diramalkan dan diukur.

Nota:

Pelajar bebas memilih mana-mana kitar tugas yang mereka kehendaki. Satu-satunya kriteria prestasi ialah kekerapan output.

Pelanjutan latihan ini adalah untuk memasukkan soalan penyelesaian masalah. Sama ada menggunakan latihan ini sebagai penilaian prestasi atau semata-mata sebagai makmal pembinaan konsep, anda mungkin mahu menindaklanjuti keputusan pelajar anda dengan meminta mereka untuk meramalkan akibat daripada kerosakan litar tertentu.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →