确定的输出电压极性运放(参照地面),给出下面的输入条件:
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| 不要只是坐在那里!构建的东西! ! |
学习数学分析电路需要学习和实践。通常,学生通过大量的实践工作示例问题与那些课本提供的检查他们的答案或老师。虽然这是好的,有一个更好的方法。
你会学到更多构建和分析实际电路,让您的测试设备提供“答案”,而不是一本书或另一个人。成功circuit-building练习,遵循这些步骤:
避免使用741型运放,除非你想挑战你的电路设计能力。有更多的通用运算放大器模型一般适用于初学者。我推荐LM324直流和低频交流电路和TL082涉及音频或更高频率的交流项目。
像往常一样,避免极高和极低电阻的值,以避免测量误差引起的计“加载”。我建议1 kΩ至100 kΩ电阻值。
一个方法你可以节省时间和减少错误的可能性逐步开始从一个非常简单的电路和添加组件增加其复杂性分析后,而不是为每个实践构建一个全新的电路问题。另一个节省时间的技巧是重用相同的组件在各种不同的电路配置。这种方式,你不需要测量任何组件的价值不止一次。
让电子本身给你答案你自己的“实践问题”!
我的经验,学生需要多练习与电路分析成为精通。为此,教师通常为学生提供大量的工作实践问题,并为学生提供答案检查自己的工作。虽然这种方法使学生精通电路理论,它未能完全教育他们。
学生不需要数学练习。他们也需要真实的,动手实践构建电路和使用的测试设备。所以,我建议以下替代方法:学生应该构建自己的“实践问题”与真正的组件,并尝试数学预测不同的电压和电流的值。这种方式,数学理论“活着,”和学生获得实际能力他们不会获得仅仅通过求解方程。
这种方法的练习后的另一个原因是教学生科学的方法:测试一个假设的过程(在这种情况下,数学预测)通过执行一个真正的实验。学生也将发展真正的故障排除技巧,因为他们偶尔使电路结构错误。
花几分钟时间和你的类来回顾一些“规则”的构建电路之前就开始了。讨论这些问题和你的学生在同一个苏格拉底的方式你通常会讨论工作表的问题,而不是简单地告诉他们他们应该和不应该做什么。总是令我惊讶差学生掌握指令时呈现在一个典型的讲座(教师独白)格式!
写给那些教练可能会抱怨“浪费”时间需要学生建立真正的电路,而不只是数学分析理论电路:
你的课程学生的目的是什么?
如果你的学生将与实际电路,然后他们应该学习尽可能在实际电路。如果你的目标是教育理论物理学家,那么坚持抽象分析,通过各种方法!但是我们大多数人计划为我们的学生做一些在现实世界中与我们给他们的教育。beplay网页版本“浪费”时间建立真实电路将支付巨额红利的时候为他们将他们的知识应用到实际问题。
此外,让学生建立自己的练习教他们如何执行的问题主要研究,从而让他们继续他们的电气/电子自主教育。beplay网页版本
在大多数科学、现实的实验更加困难和昂贵的比电路设置。核物理学、生物学、地质学和化学教授就希望能够有学生高等数学应用到实际实验带来不安全隐患和花费不到一本教科书。他们不能,但你能。你的科学利用固有的便利,得到你的这些学生练习他们的数学很多真正的电路!
一个运算放大器是一种特殊的差分放大器。大多数运算放大器接收两个输入电压信号和输出一个电压信号:
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这是一个运放,显示在两个不同的条件下(不同的输入电压)。确定这个放大器的电压增益,在给定条件下,显示:
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同时,写数学公式求解差分电压增益(aV)一个运放的输入和输出电压。
许多需要一个运放电路双或分裂电源,由三个电力终端:V, V,地面。画6伏之间的必要联系电池在这个原理图提供12 V, -12 V,这个运放和地面:
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我鼓励你的学生学习如何与相互联系的电池功率放大器电路,因为它有助于建立他们的理解什么是“分裂”电源,以及允许他们构建功能运放电路在缺乏质量台式电源。
的产品有Dual-Inline-Package(下降)是一种常见的格式单和双运算放大器被安置。这里显示是两个产品有下降的情况概述。画一个运放单元内部放大器连接,和双运放单元:
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您将需要研究一些运放数据找到这些信息。beplay无法取钱单运放芯片的例子包括LM741,CA3130,TL081。双运放芯片的例子包括LM1458和TL082。
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问问你的学生透露他们的信息来源,与他们特定的放大器模型研究。
这里显示是一个简化原理图的运算放大器在TL08x (TL081 TL082,或TL084)运算放大器集成电路:
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定性确定会发生什么输出电压(V出)如果在同相输入电压(V在)增加,反相输入电压(V在−)保持不变(所有电压都是正的,引用- v)。解释发生在每一个阶段的运放电路(电压增加或减少,电流增加或减少)与输入电压的变化。
这里,我标记的一些重要电路、电压变化造成的增加非反相输入电压(V在):
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这里提供的答案是最小的。挑战你的学生跟随整个电路直到最后,定性评估电压和电流的变化。
顺便说一句,奇怪的双圆圈是一个象征电流源。问问你的学生,如果他们能找到一个参考任何描述这个符号是什么意思。
这里显示是一个简化原理图的运算放大器在LM324四运算放大器集成电路:
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定性确定会发生什么输出电压(V出)如果在反相输入电压(V在−)增加,在非反相输入电压(V在)保持不变(所有电压都是正的,引用到地面)。解释发生在每一个阶段的运放电路(电压增加或减少,电流增加或减少)与输入电压的变化。
这里,我标记的一些重要电路、电压变化造成的增加反相输入电压(V在−):
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这里提供的答案是最小的。挑战你的学生跟随整个电路直到最后,定性评估电压和电流的变化。
顺便说一句,奇怪的双圆圈是一个象征电流源。问问你的学生,如果他们能找到一个参考任何描述这个符号是什么意思。
第一受欢迎的运算放大器是由菲尔布里克研究制造,它被称为K2-W。内置两个双三极管真空管,原来的原理图看起来就像这样:
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让这个opamp电路现代学生更容易理解,我会用等效固态组件代替所有管在最初的设计:
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解释的配置(同源性疾病、common-drain或common-gate)中每个晶体管的现代化示意图,确定各运算放大器电路的功能。
确定尽可能许多组件的功能在以下型号741运算放大器的原理图:
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我会让你和你的同学玩得开心这个问题!
虽然741型运算放大器被许多现代视为过时的标准,这仍然是一个适合这种探索与学生的电路。能够查看原理图,找出组件是一个重要的故障排除技巧。事实上,人类电路设计师倾向于重复特定电路元素和“模块”(如共集电极放大或电流镜)在他们的设计而不是创造一些全新的为每个设计简化了后来解释的任务。
预测这个运算放大器电路的操作会影响以下错误的结果。具体来说,确定输出电压(V出)将在一个积极的方向(接近V铁路)或负方向(接近地面)。考虑每个故障独立(即一次,没有多个错误):
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对于每个这些条件,解释为什么由此产生的影响将发生。
预测这个运算放大器电路的操作会影响以下错误的结果。具体来说,确定输出电压(V出)将在一个积极的方向(接近V铁路)或负方向(接近- V铁路)。考虑每个故障独立(即一次,没有多个错误):
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对于每个这些条件,解释为什么由此产生的影响将发生。
理想情况下,一个运放的输出电压应该做些什么,如果非反相电压(积极)大于反相电压?
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在这种情况下,运放的输出应该积极饱和(V),好像直接连接是在运放输出端和V电源终端:
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确定哪些“方式”一个运放的输出驱动器不同输入电压条件下是许多学生的困惑。与他们讨论这个问题,问他们现在任何原则或类比使用记住“哪个方法是哪个。”
opamp有用的模型,理解函数的输出是一个opamp被认为是电位器的雨刷,雨刷的位置自动调整根据电压测量的差异之间的两个输入:
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若要进一步细化,想象一个极其敏感,模拟,在opamp中心零位电压表,电压表的动圈机制机械驱动电位器雨刷。刮水器的位置将成比例的大小和极性的差异两个输入端子之间的电压。
实际上,建立这样一个电压表/电位器机制相同的灵敏度和动态性能作为一个固态opamp电路是不可能的,但关键是模型opamp的组件,我们已经非常熟悉,不建议实际放大器的另一个建筑。
描述该模型有助于解释opamp输出电压限制,并在opamp源或汇负载电流。
opamp的输出电压不能电压超过电源“铁路”,正是这些“铁路”连接源或负载电流。
后续的问题:这个模型实际描述输入特征(特别是输入阻抗opamp的)?为什么或为什么不呢?
学生们告诉我这opamp模式打开他们的眼睛”opamp输出的行为,特别是在情况下他们会否则预计opamp提供一个输出电压超过铁路的电压,或负载电流的路径是至关重要的。常见谬误之一新学生对放大器输出电流在某种程度上源于当前输入的一个或两个终端。这个模型也有助于打破幻觉。
作为一名新教师,我曾经是震惊地看到这样的误解我的学生思维。肯定他们的经验与单晶体管放大器电路知道直流输出电压不能超过电源轨电压,对吧?当然,他们理解提供由多个晶体管电流增益阶段有效地隔离输出加载从输入(s),以便增加负载的输出对输入电流的影响可以忽略不计,对吧?不一定好,所以!
主要原因我很坚持要让学生暴露他们的观念和思维过程在课堂讨论(而不是静静地听我讲座)是能够检测并纠正这些误解,和能够灌输一种内部对话,这样学生学习检测并纠正自己同样的误解。深和批判性思想似乎并没有在大多数人类的一种自然倾向。相反,很多人完全满意的肤浅理解周围的世界,而且必须被刺激到评估他们认为他们知道什么。提问学生,挑战浅想,公开误解,迫使学生比他们更加深入的思考。在我看来,建造这些元认知技能和习惯是高等教育的本质。beplay网页版本
在这个电路,一个运放打开一个领导如果适当的输入电压条件得到满足:
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跟踪当前驱动LED的完整路径。,确切地说,领导得到它的力量吗?
这个图中所示的箭头跟踪电流“传统”,不是电子流:
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这里要注意的一件重要事情是,负载电流不经过运放的输入终端。所有负载电流的放大器的电源!与你的学生讨论这一点的重要性。
理想情况下,当一个运放的两个输入端子做空在一起(创建的一个条件零差分电压),这两个输入都是直接连接到地面(创建的一个条件零模电压),这个运放的输出电压应该是多少?
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在现实中,在这种情况下一个运放的输出电压是不一样的是什么理想的预测。确定实际运算放大器的基本问题,并确定最佳的解决方案。
理想情况下,V出= 0伏特。然而,一个真正的运放的输出电压在这些条件下总是会“饱和”全正面或全负电压的差异的两个分支(内部)差动输入电路。为了应对这一问题,在放大器需要“修剪”由外部电路。
后续问题:所需的差分电压,使输出真正的opamp定居在0伏特通常被称为输入失调电压。研究一些典型的输入失调电压运算放大器。
挑战的问题:识别模型的运算放大器,提供了额外的终端“修剪”功能,并解释它是如何工作的。
在许多方面,真正的运算放大器达不到理想的预期。然而,现代运算放大器是远远比第一个模型制造。和这样一个各种各样的模型可供选择,可以获得一个几乎完美的匹配任何设计应用程序,适中的价格。
如果可能的话,讨论如何“修剪”在一个真正的运放工作。如果你的学生参加了“挑战”,并发现了一些运放数据表描述如何实现削减,它们与外部组件的连接到运放的内部电路。beplay无法取钱
这意味着什么,如果一个运算放大器有能力“摇摆它的轨到轨输出”?为什么这是一个重要的特性?
能够“摇摆”输出电压“轨到轨”意味着完整的一个运放的输出电压范围内延伸到毫伏的电源“铁路”(V - V)。
挑战的问题:识别至少一个运算放大器模型,有这个能力,和至少一个不。带着这些运算放大器模beplay无法取钱型的数据供参考讨论期间。
讨论这个特性对我们意味着什么电路工程师在实际意义上。问那些学生解决挑战问题查找运算放大器的输出电压范围的模型。如何接近V - V可以一个运放的输出电压缺乏“轨到轨输出能力“摇摆”?
运算放大器的性能是一个非常重要的参数转换速率。描述“杀率”是什么,以及为什么它是重要为我们考虑在选择一个运放为特定的应用程序。
“杀率”是电压随时间变化的最大速率\(\压裂{dv} {dt} \),一个运放输出。
问问你的学生为什么(dv / dt)可能是一个重要的参数在一个电路?在我们的应用程序(s)可能需要“摇摆”的运算放大器输出电压迅速?在我们的应用程序(s)可能不关心在放大器的转换速率?
一些精密运算放大器可编程的。这个特性是什么意思?在哪些方面你能“程序”一个运放吗?
“可编程”运放是一个额外的连接到其内部电路允许您设置的电流源值使用外部组件。
有哪些可能的好处“编程”一个运算放大器的电流源值吗?讨论这个问题和你的学生,让他们分享他们通过他们的研究发现。
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