Maklumbalas Positif Litar OpAmp

The Great Gildersleeve: The Campaign Heats Up / Who's Kissing Leila / City Employee's Picnic (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Maklumbalas Positif Litar OpAmp

Litar Bersepadu Analog


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua voltan dan nilai semasa.
  6. Berhati-hati mengukur semua voltan dan arus, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Elakkan menggunakan model 741 op-amp, melainkan jika anda mahu mencabar kemahiran reka bentuk litar anda. Terdapat lebih banyak model op-amp yang biasa tersedia untuk pemula. Saya cadangkan LM324 untuk DC dan rangkaian frekuensi rendah AC, dan TL082 untuk projek AC yang melibatkan audio atau frekuensi yang lebih tinggi.

Seperti biasa, elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter. Saya cadangkan nilai resistor antara 1 kΩ dan 100 kΩ.

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah, untuk memulakan dengan litar yang sangat mudah dan menambah komponen secara tambahan untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Ini adalah litar pengayun opamp yang sangat biasa, secara teknikal jenis kelonggaran :

Terangkan bagaimana litar ini berfungsi, dan bentuk gelombang apa yang akan diukur pada mata A dan B. Pastikan anda membuat rujukan kepada pemalar masa RC dalam penjelasan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Anda akan mengukur bentuk gelombang seperti gergaji pada titik A, dan gelombang persegi di titik B.

Soalan cabaran: terangkan bagaimana anda boleh mengira kekerapan litar sedemikian, berdasarkan apa yang anda tahu mengenai litar tetap masa RC. Anggapkan bahawa opamp boleh mengayunkan rel keluarannya, untuk kesederhanaan.

Nota:

Litar ini lebih baik difahami dengan membina dan menguji. Jika anda menggunakan nilai kapasitor yang besar dan / atau perintang nilai besar dalam laluan semasa kapasitor, ayunan akan cukup perlahan untuk dianalisis dengan voltmeter dan bukannya osiloskop.

Soalan 3

Anggapkan bahawa komparator dalam litar ini hanya mampu "mengayunkan" outputnya dalam 1 volt voltan rel bekalan kuasa. Kirakan tegasan ambang atas dan bawah, memandangkan nilai perintang ditunjukkan:

V UT = V LT =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V UT = +2.093 volt

V LT = -2.093 volt

Nota:

Memandangkan banyak opamps dan komparator tidak berupaya mengalir keluar keretapi ke kereta api, persoalan ini agak realistik.

Soalan 4

Satu analogi yang digunakan untuk menjelaskan dan membezakan maklum balas negatif berbanding maklum balas positif ialah batu bulat, diletakkan di atas bukit atau lembah:

Kestabilan batu dalam setiap senario ini mewakili kestabilan jenis tertentu sistem maklum balas elektrik. Mana antara senario ini yang mewakili maklum balas negatif, yang mewakili maklum balas positif, dan mengapa "# 4"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Lembah mewakili maklum balas negatif, manakala bukit merupakan maklum balas positif.

Nota:

Saya telah menemui analogi mudah ini untuk menjadi paling berguna apabila menerangkan sistem maklum balas kepada pelajar, kerana tingkah laku masing-masing jelas secara intuitif.

Soalan 5

Seorang pelajar bercadang untuk menyambungkan opamp TL082 sebagai pengikut voltan, untuk "mengikut" voltan yang dijana oleh potensiometer, tetapi membuat kesilapan dalam pendawaian roti:

Lukis gambarajah skematik litar yang rosak ini, dan tentukan apa yang akan ditunjukkan oleh petunjuk voltmeter, menjelaskan mengapa ia berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar skematik, seperti kabel:

Voltan output akan menembusi kira-kira +11 volt, atau -10 volt, dengan potensiometer mempunyai sedikit atau tiada kesan.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk mencirikan jenis maklum balas yang dipamerkan dalam litar ini. Bagaimanakah maklum balas jenis ini menjejaskan tingkah laku opamp "panel kerja panel panel lalai"?

Soalan 6

Tentukan voltan "perjalanan" litar komparator ini: nilai voltan masukan di mana output opamp berubah keadaan dari sepenuhnya positif kepada negatif sepenuhnya atau sebaliknya:

Sekarang, apa yang anda fikir akan berlaku jika output diberi makan kembali ke input noninverting melalui perintang "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/02294x02.png">

Untuk maklumat anda, konfigurasi litar ini sering dirujuk sebagai pemicu Schmitt .

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Dengan tiada perintang maklum balas, voltan "perjalanan" akan menjadi 9.21 volt. Dengan resistor maklum balas di tempat, voltan "perjalanan" akan berubah bergantung kepada keadaan output opamp!

Soalan susulan: terangkan apakah kesan nilai voltan "perjalanan" yang berubah ini akan berlaku pada operasi litar komparator ini.

Nota:

Schmitt memacu litar sangat popular kerana kemampuan mereka untuk "membersihkan" perubahan keadaan diberi isyarat masukan yang bising. Saya sengaja mengelakkan pengiraan berangka dalam soalan ini, supaya pelajar dapat menumpukan pada konsep maklum balas positif dan bagaimana ia mempengaruhi litar ini.

Soalan 7

Komparator digunakan sebagai penggera kelajuan angin tinggi dalam litar ini, mencetuskan nada audio untuk bunyi apabila kelajuan angin melebihi titik penggera yang telah ditetapkan:

Litar ini berfungsi dengan baik untuk memberi amaran kepada kelajuan angin yang tinggi, tetapi apabila kelajuan angin berada berhampiran paras ambang, setiap hujung kecil menyebabkan penggera untuk bunyi seketika, kemudian matikan lagi. Apa yang lebih baik adalah untuk penggera untuk bunyi pada set kelajuan angin, kemudian tinggalkan sehingga kelajuan angin jatuh di bawah nilai ambang yang jauh lebih rendah (misalnya: penggera pada 60 km / h, ditetapkan semula pada 50 km / j).

Juruteknik elektronik yang berpengalaman memutuskan untuk menambah fungsi ini ke litar dengan menambah dua perintang:

Terangkan mengapa perubahan litar ini berfungsi untuk menyelesaikan masalah ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Resistor tambahan memberikan maklum balas positif kepada litar opamp, menyebabkan ia mempamerkan histerisis.

Soalan cabaran: katakan anda ingin meningkatkan jurang antara ambang penggera atas dan bawah. Apakah nilai perintang yang perlu anda ubah untuk mencapai penyesuaian ini "nota tersembunyi"> Nota:

Ilustrasi praktikal untuk maklum balas positif dalam litar opamp. Terdapat banyak perkara yang perlu dibincangkan di sini, walaupun di luar konteks segera maklum balas positif. Ambil contoh litar pengayun dan transistor kawalan hidup / mati. Untuk semakan, tanyakan kepada pelajar anda untuk menjelaskan bagaimana kedua bahagian litar ini berfungsi.

Soalan 8

Anggapkan bahawa komparator dalam litar ini mampu "mengayunkan" output sepenuhnya dari rel ke kereta api. Kirakan tegasan ambang atas dan bawah, memandangkan nilai perintang ditunjukkan:

V UT = V LT =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V UT = +8 volt

V LT = -8 volt

Soalan cabaran: bagaimana anda mengesyorkan kami menukar litar untuk memberi tegangan ambang +6 volt dan -6 volt, masing-masing "nota disembunyikan"> Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan maksud istilah "ambang di atas" dan "ambang yang lebih rendah" berkenaan voltan masukan dalam litar seperti ini.

Soalan 9

Anggapkan bahawa komparator dalam litar ini hanya mampu "mengayunkan" outputnya dalam 1 volt voltan rel bekalan kuasa. Kirakan tegasan ambang atas dan bawah, memandangkan nilai perintang ditunjukkan:

V UT = V LT =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V UT = +4.087 volt

V LT = -4.087 volt

Nota:

Memandangkan banyak opamps dan komparator tidak berupaya mengalir keluar keretapi ke kereta api, persoalan ini agak realistik.

Soalan 10

Anggapkan bahawa komparator dalam litar ini hanya mampu "mengayunkan" outputnya dalam 1 volt voltan rel bekalan kuasa. Kirakan tegasan ambang atas dan bawah, memandangkan nilai perintang ditunjukkan:

V UT = V LT =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V UT = +10.29 volt

V LT = -10.29 volt

Soalan cabaran: bagaimana anda mengesyorkan kita menukar litar supaya tegasan ambangnya berpusat di sekitar beberapa nilai voltan selain daripada "nota yang tersembunyi"> Nota:

Memandangkan banyak opamps dan komparator tidak berupaya mengalir keluar keretapi ke kereta api, persoalan ini agak realistik.

Soalan 11

Perbandingan dengan maklum balas positif kadang-kadang disebut sebagai pencetus Schmitt . Katakan anda memerlukan pencetus Schmitt untuk litar yang anda sedang bina, tetapi tidak mempunyai komparator litar yang lebih bersepadu atau op-amp untuk digunakan. Apa yang anda ada untuk anda adalah komponen diskret. Adakah ada cara anda boleh memikirkan mengubah suai perbezaan pasangan transistor diskret berikut supaya ia bertindak sebagai pencetus Schmitt?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Tanya pelajar anda untuk menentukan sama ada litar pemicu Schmitt ini adalah terbalik atau tidak terbalik. Mintalah mereka menjelaskan penjelasan mereka secara bertahap.

Penulis Paul Horowitz dan Winfield Hill, dalam buku mereka

, katakan bahawa penghantar pengumpul Q1 mestilah lebih besar daripada perintang pengumpul Q 2 agar litar ini berfungsi dengan baik (halaman 232, edisi kedua).

Soalan 12

Maklum balas positif atau regeneratif adalah ciri penting bagi semua litar pengayun. Kenapa, kemudian, lakukan litar pembanding menggunakan maklum balas positif yang tidak berayun "# 12"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Maklum balas positif yang digunakan dalam litar pengayun sentiasa berubah-ubah fasa 360 o, manakala maklum balas positif yang digunakan dalam litar komparator tidak mempunyai peralihan fasa sama sekali, yang digabungkan langsung.

Nota:

Ini adalah soalan yang mencabar, dan mungkin tidak sesuai untuk semua pelajar. Pada asasnya, apa yang saya cuba untuk mendapatkan pelajar lakukan di sini adalah berfikir dengan teliti mengenai sifat maklum balas positif seperti yang digunakan dalam litar komparator, berbanding seperti yang digunakan dalam litar pengayun. Pelajar yang hanya menghafal konsep "maklum balas positif yang menyebabkan ayunan" akan gagal memahami apa yang ditanya dalam soalan ini, apalagi memahami jawapan yang diberikan.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →