确定每种情况下,电压表指示的幅度和极性将是什么:
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在这里,学生必须申请Kirchhoff的电压法确定Voltmeter的指示是什么。该问题适用于确定比较器(开环OPAMP)输出极性的前奏。
确定此OP-AMP的输出电压极性(参考接地),给定以下输入条件:
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在这些插图中,我将OP-AMP的动作与到单极双掷开关的动作相比,显示了电源端子和输出端子之间的“连接”。
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确定不同输入电压条件下运算放大器驱动器的输出对许多学生令人困惑。与他们讨论这一点,并要求他们介绍他们用来记住的任何原则或类似物“哪种方式。”
确定此的输出电压极性op-amp.(参考地),给定以下输入条件:
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在这些插图中,我将OP-AMP的动作与到单极双掷开关的动作相比,显示了电源端子和输出端子之间的“连接”。
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确定不同输入电压条件下运算放大器驱动器的输出对许多学生令人困惑。与他们讨论这一点,并要求他们介绍他们用来记住的任何原则或类似物“哪种方式。”
确定此OP-AMP的输出电压极性(参考接地),给定以下输入条件:
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在这些插图中,我将OP-AMP的动作与到单极双掷开关的动作相比,显示了电源端子和输出端子之间的“连接”。
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确定不同输入电压条件下运算放大器驱动器的输出对许多学生令人困惑。与他们讨论这一点,并要求他们介绍他们用来记住的任何原则或类似物“哪种方式。”
虽然下面的符号通常被解释为运算放大器(运放),它也可以用来表示比较器:
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比较器(例如LM319)等比较器之间有什么区别,以及诸如LM324的型号的真正的运算放大器?这两个器件是否可互换,或者尽管有完全相同的原理图符号,但仍有显着差异?解释你的答案。
比较器的目的是开环只运行(无反馈),而运算放大器的设计是为了良好的反馈。然而,对于许多简单的应用程序,一个真正的运放作为比较器做了一个合理的工作。
这个问题的答案调用了几个术语您的学生可能不熟悉:“开环”和“反馈”。与学生讨论这些术语,如果他们能够为他们达成定义,请先向他们询问。
在该电路中,太阳能电池将光转换为opamp的电压,以在其非反相输入上“读取”。opamp的反相输入连接到电位器的擦拭器。LED能量在哪些条件下?
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LED在亮光条件下激励,当光线低于电位计的阈值时,熄灭导电。
随访问题:确定当太阳能电池变为时,在该电路中确定必须在该电路中更改的内容。黑暗。
有多种方法可以完成后续问题所带来的任务。务必向学生询问他们如何扭转LED的操作的想法!
这句话是什么开环电压获得参考运算放大器的平均值?对于典型的opamp,这个增益数字非常高。为什么在使用Opamp作为比较器时,开环电压增益很高。
“开环电压增益”简单地指的是放大器的差电压增益,而没有任何连接“将放大器”的输出信号“送回”到一个或多个输入。高增益系数意味着非常小的差压电压能够将放大器驱动成饱和度。
“饱和”一词通常以电子设备使用,特别是参考放大器。讨论该术语与学生的意义和意义,特别是参考比较器电路,其中opamp正在使用,只需与电压进行比较,并告诉哪一个更大。
学生正在操作简单的比较器电路并记录表中的结果:
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嗯 | 嗯 | 嗯 | 嗯 |
V.在() | V.(−) | V.出 |
3.00 V | 1.45 V. | 10.5 V. |
3.00 V | 2.85 V. | 10.4 V. |
3.00 V | 3.10 V | 1.19 V. |
3.00 V | 6.75 V. | 1.20 V. |
V.在() | V.(−) | V.出 |
2.36 V. | 6.50 V. | 1.20 V. |
4.97 V. | 6.50 V. | 1.21 V. |
7.05 V. | 6.50 V. | 10.5 V. |
9.28 V. | 6.50 V. | 10.4 V. |
V.在() | V.(−) | V.出 |
10.4 V. | 9.87 V. | 10.6 V. |
1.75 V. | 1.03 V | 10.5 V. |
0.31 V. | 1.03 V | 10.5 V. |
5.50 | 5.65 V. | 1.19 V. |
其中一个输出电压读数是异常的。换句话说,它似乎没有“正确”。这是非常奇怪的,因为这些数字是真实的测量而不是预测!困惑,学生接近教练并要求帮助。教练看到了异常电压读数并说两个词:封闭。由此,学生返回研究这句话意味着什么,以及与奇怪的输出电压读取有什么关系。
找出这些输出电压测量中哪一个是异常的,并解释“闩锁”与它有什么关系。
当一个输入电压信号过于接近电源轨道电压时,就会发生闭锁。结果是运放输出饱和“高”,即使它不应该。
挑战问题:假设我们在该比较电路的正常操作期间预计输入电压为0到10伏之间的范围。我们可以在电路中改变什么,以允许这种操作范围并避免闩锁?
向您的学生询问他们在“闩锁”的研究中发现的内容,如果这是所有OP-AMP模型的特质,或者只是一些。
顺便提及,弯曲的OP-AMP符号没有特殊含义。这个符号非常受欢迎,在初期代表OP-AMPS,但自从失去了偏袒。我在这里展示它只是为了通知您的学生,以防他们遇到旧电子原理图中的其中一个符号。
在该自动冷却风扇电路中,当感测温度达到由电位器建立的“设定值”时,使用比较器在开启和关闭DC电机:
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电路正如它所应该在打开和关闭电机时工作,但它有一个奇怪的问题:晶体管当电动机是温暖的离开!奇怪的是,当马达启动时,晶体管实际上冷却了。
描述您将在解决此问题的故障排除时衡量的内容。基于所用的OP-AMP的特定模型(LM741C型号),您怀疑在此处的问题是什么?
这里的问题在于741型OP-AMP无法“摆动”其输出轨到轨。具有轨到轨输出电压能力的OP-AMP不会使晶体管在“OFF”模式下加热。
挑战问题:电容器在该电路中为哪些目的是什么?提示:“完美世界”中不需要电容器,但它有助于消除现实世界的虚假问题!
我实际上遇到了使用741设计和构建非常相似的直流电动机控制电路的晶体管加热问题。有一种方法可以在不切换到不同型号的OP-AMP的情况下克服这个问题!
在与学生讨论问题的性质之后,您应该讨论获得“低性能”的优点,例如741型在这样的场景中工作,而不是改变为能够的OP-AMP模型轨到铁路操作。在我的估计中,在电路中切换到更简单的电路中的更现代的OP-AMP,因为这是“作弊”。这个电路没有任何关于这一电路,从根本上税收了741个OP-AMP的能力。所有它所需要的是让它正常工作的一点创造力。
解释该声激活继电器电路的操作:
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如果麦克风检测到足够响亮的声音,则继电器将激励。阈值体积由电位计设定。
后续问题:我们如何用一旦打开它就能将此电路装备了能够关闭继电器的能力?
在我给出的答案中没有解决这个电路中的很多。电路的基本目的应该相当明确了解,但是几个组件的功能值得进一步解释。要求学生解释二极管在比较器输出上的功能,与继电器线圈并联的二极管,与电位计的齐纳二极管,和SCR。
计算热敏电阻伸展的电阻量以便转动冷却风扇上:
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热敏电阻= 5.547 kΩ
向您的学生询问他们如何在解决这个问题的解决方案。肯定有不止一种方法可以做到!
预测由于以下故障将如何影响这个恒温电路的运行(当温度过高时,冷却风扇电机应该打开)。独立地考虑每个故障(即一次一个,没有多个故障):
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对每一种情况进行解释为什么由此产生的影响将会发生。
本问题的目的是从知道故障的角度来接近电路域故障排除,而不是仅知道症状是什么。虽然这不一定是一种现实的角度,但它可以帮助学生建立诊断来自经验数据的故障电路所需的基础知识。其他问题(最终)应由其他问题遵循(最终),要求学生根据测量确定可能的故障。
预测由于以下故障将如何影响这个恒温电路的运行(当温度过高时,冷却风扇电机应该打开)。独立地考虑每个故障(即一次一个,没有多个故障):
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对每一种情况进行解释为什么由此产生的影响将会发生。
本问题的目的是从知道故障的角度来接近电路域故障排除,而不是仅知道症状是什么。虽然这不一定是一种现实的角度,但它可以帮助学生建立诊断来自经验数据的故障电路所需的基础知识。其他问题(最终)应由其他问题遵循(最终),要求学生根据测量确定可能的故障。
预测这种声音激活的操作是如何运行的中继电路将受到以下故障的影响。独立地考虑每个故障(即一次一个,没有多个故障):
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对每一种情况进行解释为什么由此产生的影响将会发生。
本问题的目的是从知道故障的角度来接近电路域故障排除,而不是仅知道症状是什么。虽然这不一定是一种现实的角度,但它可以帮助学生建立诊断来自经验数据的故障电路所需的基础知识。其他问题(最终)应由其他问题遵循(最终),要求学生根据测量确定可能的故障。
跟踪该比较电路的输出波形:
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后续问题:解释这个短语占空比参考“方形”或“脉冲”波形的装置。
在讨论过程中,请学生解释这个比较器电路的输出波形是如何逐步形成的。问问他们是如何得到他们的解决方案的,以及是否有一种方法可以将这个AC/DC问题简化为一个只用于更容易分析的DC(确定输出电压在特定输入条件下的作用)。
解释一下窗口比较器电路是(有时被称为a窗口鉴别器),并识别至少一个实际应用。
当一个电压在两个不同的参考电压之间下降时,“窗口比较器”电路会检测。我会让你想出这样一个电路的一些实际应用!
问问你的学生在哪里找到了这个问题的答案,并进一步探索他们提供的一些实际应用。beplay体育下载不了
光伏太阳能电池板在直接进入阳光下时会产生最大的输出功率。为了保持适当的定位,“跟踪器”系统可用于将面板的方向定位,因为太阳从东方向西跨越天空:
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One way to detect the sun’s position relative to the panel is to attach a pair of Light-Dependent Resistors (LDR’s) to the solar panel in such a way that each LDR will receive an equal amount of light only if the panel is pointed directly at the sun:
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两种比较器用于感测这两个LDR产生的差分电阻,并激活跟踪电机,当差分电阻变得太大时,将跟踪电机倾斜到轴上的太阳能电池板。“H驱动”晶体管开关电路采用比较器的输出信号,并放大它们以单向驱动永磁直流电机:
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在该电路中,有什么保证两者同时输出“高”(V)电压,从而试图在同时顺时针且逆时针移动跟踪电机?
通过像这样连接的电位计,上层比较器的参考电压始终大于较低的比较器的参考电压。为了使两个比较器使它们的输出饱和“高”,来自光致电电阻分压器的电压必须大于上部电位计的电压和然后同时降低电位器的电压,这是不可能的。这种比较器配置通常被称为窗口比较器电路。
在这个比较器电路中有很多事情可以为您和学生讨论。花时间详细讨论整个电路的运行,确保学生了解它的每一点工作。
如果您的任何学生指出,比较器中似乎缺少一些电源连接(U.1和你2),讨论这种符号通常在同一集成电路中包含时通常使用该符号。通常,为了简单起见,电源连接将完全省略!因为每个人都明白了opamps需要DC电源以功能,简单地假设V和-V(或地面)连接。
我用开始学生看到的一个误解是假设信号输入连接和到Opamp的电源连接是等效的。也就是说,如果opamp不通过正常功率终端接收V / -V电源,则它将在其反相和非反相输入处出现的任何电压进行操作。没有东西会离事实很远!与电路的连接“连接”表示要检测,测量或操纵的信号。“动力”连接完全不同。要使用立体声类比,这与电源线混淆了音频跳线连接。
预测该太阳能电池板跟踪电路的操作(在跟踪电动机响应于由两个光电阻挡者感测的光的差异)的情况下,由于以下故障将受到影响。假设电机在其左端终端为负时顺时针旋转,并且其右端为正(Q时)2问:3.均在上),指定每个故障导致的旋转方向(或非旋转)。独立地考虑每个故障(即一次一个,没有多个故障):
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对每一种情况进行解释为什么由此产生的影响将会发生。
本问题的目的是从知道故障的角度来接近电路域故障排除,而不是仅知道症状是什么。虽然这不一定是一种现实的角度,但它可以帮助学生建立诊断来自经验数据的故障电路所需的基础知识。其他问题(最终)应由其他问题遵循(最终),要求学生根据测量确定可能的故障。
不要只是坐在那里!建造一些东西!! |
学习数学分析电路需要大量的学习和练习。通常情况下,学生通过做大量例题来练习,并对照课本或老师提供的答案来核对答案。虽然这很好,但还有一个更好的方法。
你将通过实际学到更多信息建设和分析真实电路,让您的测试设备提供“答案”而不是书籍或其他人。对于成功的电路建设练习,请按照下列步骤操作:
除非您想要挑战您的电路设计技能,否则避免使用型号741 OP-AMP。有更多的多功能运算放大器模型,初级可用于初学者。我推荐用于直流和低频AC电路的LM324,以及涉及音频或更高频率的AC项目的TL082。
像往常一样,避免非常高,电阻值非常低,避免仪表“加载”引起的测量误差。我建议电阻值在1kΩ和100kΩ之间。
一个可以节省时间和减少错误可能性的方法是,从一个非常简单的电路开始,在每次分析后逐步增加组件来增加它的复杂性,而不是为每个实践问题建立一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的元件。这样,您就不必多次度量任何组件的值。
让电子自己给你自己的“练习问题”的答案!
根据我的经验,学生需要大量的电路分析练习才能精通。为此,教师通常会给学生提供大量的练习题,并提供答案供学生核对。虽然这种方法让学生精通电路理论,但它没有充分教育他们。
学生不仅需要数学实践。他们还需要真实,实践的实践建筑电路和使用测试设备。所以,我建议以下替代办法:学生应该建造他们自己的“实践问题”与真实组成部分,并尝试数学上预测各种电压和电流值。这样,数学理论“活着”,学生获得实际熟练程度,他们不会通过解决方程来获得。
采用这种实践方法的另一个原因是为了教学生科学的方法:通过执行真实实验测试假设(在这种情况下,数学预测)的过程。学生们还将制定真正的故障排除技能,因为它们偶尔会制造电路施工错误。
在开始之前,花点时间和您的班级复习一些构建电路的“规则”。用与学生讨论习题相同的苏格拉底式方式讨论这些问题,而不是简单地告诉他们应该做什么,不应该做什么。当学生们以一种典型的讲课(教师独白)形式呈现时,他们对指令的把握是如此之差,这让我一直感到惊讶!
有些老师可能会抱怨让学生建立真实的电路而不仅仅是数学分析理论电路,这“浪费了”时间,这里我要给他们一个提示:
学生参加课程的目的是什么?
如果您的学生将使用真实电路,那么他们应该随时了解实际电路。如果您的目标是教育理论物理学家,那么通过所有方式粘在抽象分析中!但我们大多数人计划我们的学生在真实世界中与我们提供的教育做某事。beplay网页版本建造真实电路的“浪费”的时间将在将他们的知识应用于实际问题时支付巨大的股息。
此外,让学生建立自己的练习问题,教他们如何表演主要研究因此,使他们能够自主地继续他们的电气/电子教育。beplay网页版本
在大多数科学中,现实的实验比电路更加困难和昂贵。核物理学,生物学,地质和化学教授只想让他们的学生将高级数学应用于真正的实验,没有安全危险,而且耗费少于教科书。他们不能,但你可以。利用科学的便利性,以及让那些学生在很多真实电路上练习他们的数学!
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