定性条件非常简单,电容和电感的阻抗率所“看到”的低频和高频信号:
挑战的问题:什么电容器“出现”直流信号?
问问你的学生他们如何到达他们的回答对这些定性评估。如果他们发现很难理解频率阻抗为活性成分的关系,我建议你通过电抗方程定性。换句话说,评估每一个电抗公式(Xl= 2πf L和XC=[1 /(2πf C)])的增加和减少,了解这些组件对低收入和高频信号。
识别这些过滤器被“低通”或“高通”,并准备解释你的答案:
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假设你是安装大功率音响系统在你的车,和您想要构建一个简单的过滤“推特”(高频)扬声器所以没有低音(低频)力量浪费在这些扬声器。修改下面的示意图与滤波电路的选择:
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提示:这只需要一个单独的组件/推特!
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后续的问题:你会推荐使用什么类型的电容器在这个应用程序中(电解、聚酯薄膜、陶瓷等)?为什么?
问你的学生来描述类型的滤波电路串联电容器形式:低通、高通、带通、带阻吗?讨论这个过滤器的名称应该如何描述其预期功能的音响系统。
关于后续问题,重要的是让学生认识到某些电容器类型的实际限制。有一件事是肯定的,普通(极化)电解电容器不会在这样的一个应用程序正常工作!
音频系统中是很常见的电容器串联连接,每个“推特”(高频)议长充当一个简单的高通滤波器。电容器的选择对这个任务在大功率音频系统是很重要的。
我的一个朋友曾经这样的安排对高频扬声器扬声器在他的车里。不幸的是,虽然,电容器爆炸时他的立体声全卷!厌倦了替换这些无极电解电容器,他来找我寻求建议。我建议他使用聚酯薄膜或聚苯乙烯电容器代替电解化学。这些都是更昂贵的比电解电容器,但他们没有爆炸。解释为什么。
假设一个朋友想安装过滤网络“低音扬声器”部分的立体音响系统,以防止高频能量被浪费在扬声器无法复制这些频率。为此,你的朋友安装以下电阻电容网络:
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检查这个原理后,你看到你的朋友正确的主意,但实现它不正确。这些滤波器电路实际上阻止高频信号的低音,但他们不会真正实现既定目标的耗散功率最小化。
你会向你的朋友推荐来代替这个电路设计吗?
而不是使用一种“分流”的低通滤波器(电阻和电容),一种“阻塞”应该使用低通滤波器(电感器)。
这种选择的原因在滤波器的设计非常实用。让学生描述一个“分流”形式的过滤器是如何工作的,在无功部分与负载并联连接,接收功率通过一系列电阻。对比这对“阻塞”形式的滤波电路,其中活性成分与负载串联连接。在滤波器的一种形式,一个电阻是必要的。在其他形式的过滤器,电阻是不必要的。什么区别使滤波电路的功耗?
的叠加原理描述了AC信号不同的频率可能会“混”在一起,后来在一个线性网络分离,没有一个信号扭曲。直流也可能同样夹杂着交流,相同的结果。
这种现象经常在计算机网络中,利用直流电源和交流数据信号(时有时无的电压脉冲代表1和0的二进制比特)可能在同一条线相结合,后来由滤波器电路,以便激励电路,直流电源和交流信号到另一个电路,他们解释为数字数据:
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滤波器电路也必要的传输电缆,防止交流信号被分流的直流电源的电容器,和防止直流电压破坏敏感电路产生交流电压脉冲。
画一些滤波器电路两端的两线电缆执行这些任务,互相分离的两个来源,并将两个信号(直流和交流)从对方在接收端,所以他们可能会针对不同的负载:
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后续问题# 1:如何叠加定理适用于这个电路,分析其功能的目的吗?
后续问题# 2:假设一个电容器发生故障短路。确定有什么影响,如果有的话,这将对电路的操作。如果两个电容器发生故障短路吗?这事如果这两个电容都在传送或接收端,或者如果一个失败的电容器是在发射端,另一个是在接收端?
与你的学生讨论为什么选择了电感直流电源作为过滤元素,而电容器被选为过滤元素交流数据信号。什么是这些组件的相对电抗时受到各自的交流数据的频率信号(许多赫兹或兆赫)与直流电源(频率= 0赫兹)。
这个问题也是一个很好的回顾“叠加定理,”一个最有用的和易于理解的网络定理。请注意,没有量化值需要被认为是掌握这个通信网络的功能。分析它定性与你的学生。
下面的示意图显示了一个简单的调频广播接收机的工作,晶体管放大器:
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“振荡回路”形成并联电感和电容网络执行的一个非常重要的在这个电路滤波函数。描述这个过滤功能是什么。
画的波德图理想的高通滤波器电路:
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一定要注意“截止频率”在你的阴谋。
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后续问题:理论过滤这种理想化的反应有时被称为一个“砖墙”过滤器。解释为什么这个名字是合适的。
情节中给出答案,当然,是对理想高通滤波器,所有频率低于f截止阻塞和以上频率f是什么截止传递。在现实中,滤波器电路不会实现这个理想的“直角边缘”的反应。与学生讨论这样一个可能的应用过滤器。
挑战他们画出理想的伯德图带通和带阻过滤器。这样的练习真的有助于澄清过滤电路的目的。否则,有一种倾向,将失去真正的滤波器电路的角度来看,与相应的复杂的波德图和数学分析,是应该做的。
画的波德图理想的低通滤波器电路:
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一定要注意“截止频率”在你的阴谋。
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后续问题:理论过滤这种理想化的反应有时被称为一个“砖墙”过滤器。解释为什么这个名字是合适的。
情节中给出答案,当然,是一个理想的低通滤波器,所有频率低于f截止通过和以上频率f是什么截止被屏蔽。在现实中,滤波器电路不会实现这个理想的“直角边缘”的反应。与学生讨论这样一个可能的应用过滤器。
挑战他们画出理想的伯德图带通和带阻过滤器。这样的练习真的有助于澄清过滤电路的目的。否则,有一种倾向,将失去真正的滤波器电路的角度来看,与相应的复杂的波德图和数学分析,是应该做的。
确定什么类型的滤波器电路,计算其截止频率给定一个电阻器1 kΩ值和电容值的0.22μF:
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计算电阻器和电容器的阻抗频率。你注意到这两个阻抗值什么?
这是一个低通过滤器。
f截止= 723.4赫兹
一定要问学生,他们发现这个滤波电路的截止频率公式。
当学生计算电阻器和电容器的阻抗在截止频率,他们应该注意到一些独特的东西。问问你的学生为什么这些值在截止频率。这只是一个巧合,还是这告诉了我们更多关于如何“截止频率”被定义为一个RC电路?
确定什么类型的滤波器电路,计算其截止频率:
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这是一个高通过滤器。
f截止= 1.061千赫
一定要问学生,他们发现这个滤波电路的截止频率公式。
确定什么类型的滤波器电路,计算其截止频率:
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这是一个低通过滤器。
f截止= 1.026千赫
一定要问学生,他们发现这个滤波电路的截止频率公式。
确定什么类型的滤波器电路,计算其截止频率,并区分输入端子和输出终端:
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这是一个低通过滤器。
f截止= 48.23赫兹
右边的输入终端,而左边的输出终端。
一定要问学生,他们发现这个滤波电路的截止频率公式。另外,问他们是否能够区分输入和输出终端。如果这些终端反向(即如果输入信号被应用到输出终端)?
的公式确定一个简单的LR的截止频率滤波电路看起来大大不同的公式用于确定截止频率在一个简单RC滤波电路。新学生这个话题经常诉诸记忆区分从另一个公式,但是有一个更好的方法。
在简单的滤波器电路(由一个被动组件和一个电阻),截止频率,频率电路电抗等于电路电阻。使用这个简单的截止频率的定义推导出钢筋混凝土和LR滤波电路切断公式,f截止定义的R和L或C。
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这个训练是代数替换,X = R和f引入它的公式替代,然后解决f。太多的学生试图记住每一个新事物,而不是构建自己的知识在之前学的材料。令人惊讶的是许多电器和电子公式可能来自一些基本方程,如果一个人知道如何使用代数。
一些教科书的LR截止频率公式是这样的:
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如果学生目前的这个公式,你可以相当肯定他们只是发现它某个地方而不是使用代数派生它。当然,这个公式是完全等价的一个我给我的答案,好向全班展示这两个是等价的,但这个问题的真正目的是让你的学生使用代数作为一个实用工具电理论的理解。
确定什么类型的滤波器电路,计算电阻的大小必须给它一个3千赫的截止频率:
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这是一个高通过滤器。
R = 2πf L
R = 5.65 kΩ
最重要的部分这个问题,像往常一样,是学生想出解决方案确定R值的方法。请他们解释他们如何到达他们的答案,如果他们的方法解决方案利用任何公式中使用或原则电容滤波器电路。
通过这个电路的负载计算功率耗散在两个不同的源频率:0赫兹(DC), f截止。
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这些数字告诉你关于这个滤波电路的性质(是否低通和高通滤波器),还有的定义呢截止频率(也称为f−3 dB)?
P负载@ f = 0 Hz = 64兆瓦
P负载@ f截止= 32兆瓦
这些负载损耗数据证明这种电路低通过滤器。他们还表明,负载损耗在f截止就是一半的电力滤波器能够传递到负载在理想(最大)的条件。
如果你的学生从未遇到分贝(dB)评级之前,你应该向他们解释3 dB是一种表达意义的“一半的力量,”,这就是为什么滤波器的截止频率通常被称为半功率点。
截止频率的学到了重要的一课是,它的定义意味着一些负载功率。这不是好像有人决定任意定义f截止点负载收到70.7%的电压源!
滤波电路不只是减弱信号,他们也改变信号的相位。计算的相移量这两个滤波器电路传授他们的信号(输入输出)操作在截止频率:
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惠普过滤器:Θ= + 45o(V出导致V在)
LP滤波器:Θ= -45o(V出落后于V在)
注意,没有组件值给出了这个问题,只有条件这两个电路操作在截止频率。这对一些学生可能会引起麻烦,因为他们只熟悉数值计算。这个问题迫使学生认为的结构有所不同,他们可能是习惯了。
真正的过滤器从不表现出完美的“直角边缘”波德图的反应。一个典型的低通滤波器电路,例如,可能会有一个这样的频率响应:
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什么术语滚边指,在滤波电路和波德图吗?为什么这个参数是重要的技术员或工程师吗?
“滚边”指的是坡波德图的滤波电路衰减范围,通常表示在单位的分贝/倍频程(dB /八度)或每十年分贝(dB /十年):
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学生的注意力指向规模上使用这个特殊的波德图。这被称为双对数规模,无论是垂直还是水平轴是线性明显。这个扩展允许一个非常广泛的条件显示在一个相对较小的情节,和滤波电路分析中是很常见的。
解释什么是带通过滤器,以及它如何不同于低通和高通滤波器电路。同时,解释什么带阻过滤器,拉波德图代表的带通和带阻滤波器类型。
带通滤波器通过只有那些频率落在规定的范围内,或“乐队。“带阻滤波器,有时被称为一个陷波滤波器,正好相反:它变弱频率落在指定的乐队。
挑战的问题:什么类型的过滤器、带通或带阻,你认为在无线电接收机中使用(调谐器)?解释你的推理。
在这个问题中,我选择了让学生画预示情节,只给他们写的描述每个滤波器类型。
表示复杂电子系统的一种常见方法是框图,特定功能的一个系统概括为正方形或长方形,每一个都有特定的目的,每个输入和输出(s)。为例,这是一个框图的模拟示波器(“阴极射线”),或阴极射线示波器:
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块图也能帮助代表和理解滤波器电路。考虑这些符号,例如:
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这代表了低通过滤和代表高通滤波器吗?解释你的推理。
同时,识别新的滤波器函数由低收入和高通滤波器的复合“块”:
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除了让学生明白band-function过滤器可能由低收入和高通滤波器组块,这个问题真的是打算开始解决问题的活动。与你的学生讨论他们会如何处理这类问题的电路响应。他们尝试了什么“思想实验”在他们心目中调查这些电路?
什么样的过滤操作(高通、低通、带通、带阻)谐振电路提供吗?
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这个电路是一个带通过滤器。
像往常一样,问你的学生来解释为什么答案是正确的,而不是仅仅重复回答了!
什么样的过滤操作(高通、低通、带通、带阻)谐振电路提供吗?
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这个电路是一个带阻过滤器。
像往常一样,问你的学生来解释为什么答案是正确的,而不是仅仅重复回答了!
识别每一个滤波器类型,并解释如何你能够积极识别他们的行为:
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后续的问题:在每个显示的电路,确定至少一个单组件失败,有能力阻止任何信号电压达到输出终端。
这些滤波器的设计在本质上是共振的,而另一些则不是。谐振电路,特别是当用高品质因数的组件,方法理想带通(或块)的特点。与你的学生讨论不同的共振和非共振带过滤器之间的设计策略。
高通滤波器包含两个电感和电容可能起初似乎是某种形式的共振(即带通或带阻滤波器。它实际上将共鸣在某些频率(ies),但其整体行为仍然是高通。如果学生问这个,你可能最好的回答他们的查询利用计算机模拟软件绘制类似电路的行为(或暗示他们自己做模拟)。
关于后续的问题,这将是一个很好的锻炼,讨论哪个建议组件失败比其他人更有可能,考虑到相对可能性电容器失败做空,电感和电阻失败开放。
确定以下过滤器类型和准备解释你的答案:
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这些滤波器的设计在本质上是共振的,而另一些则不是。谐振电路,特别是当用高品质因数的组件,方法理想带通(或块)的特点。与你的学生讨论不同的共振和非共振带过滤器之间的设计策略。
尽管共振几乎理想的带通滤波器设计(理论)特点,带过滤器由电容和电阻也很受欢迎。问问你的学生为什么这可能是。有任何理由电感可能刻意避免在设计滤波器电路?
的截止频率,也被称为半功率点或3 db点低通和高通滤波器的定义是相当容易。但带通和带阻滤波器电路?“截止频率”的概念适用于这些过滤器类型吗?解释你的答案。
与低通和高通滤波器、带通和带阻滤波器电路两个截止频率(fc1和fc2)!
这个问题提供了一个很好的机会让学生画一个典型的带通或带阻滤波器的波德图在黑板上在全班同学面前来说明这个概念。不要害怕让学生到教室前面来展示他们的研究成果。这是一个很好的方法来构建他们的信心,同时也能帮助抑制的错觉(老师)是最高权威的教室!
情节的典型响应带通滤波器电路,显示信号输出(振幅)在水平轴上的垂直轴和频率:
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同时,标识和标签带宽的电路滤波器阴谋。
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带宽的带通滤波器电路的频率范围,输出幅度至少70.7%的最大:
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带宽是一个重要的概念在电子技术中,不仅仅对滤波器电路。你的学生可能会发现对放大器的带宽的引用,输电线路,和其他电路元素做他们的研究。尽管这个词的多种多样的应用,原理基本相同。
情节的典型反应带阻滤波器电路,显示信号输出(振幅)在水平轴上的垂直轴和频率:
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同时,标识和标签带宽的电路滤波器阴谋。
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带阻滤波器电路的带宽的频率范围,输出振幅降低至少70.7%的完整的衰减:
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带宽是一个重要的概念在电子技术中,不仅仅对滤波器电路。你的学生可能会发现对放大器的带宽的引用,输电线路,和其他电路元素做他们的研究。尽管这个词的多种多样的应用,原理基本相同。
画出典型的四种不同的滤波器电路的频率响应,显示信号输出(振幅)在水平轴上的垂直轴和频率:
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同时,标识和标签带宽滤波电路的每一个情节。
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尽管“带宽”通常是应用带通和带阻滤波器,学生们需要意识到它也适用于其他滤波器类型。这个问题,除了回顾带宽的定义,还评论截止频率的定义。问问你的学生解释70.7%这个数字是从哪里来的。提示:半功率点!
一个白噪声源是一种特殊类型的交流信号电压源输出的宽带频率(“噪音”)以一个恒定振幅在其额定范围内。确定频谱分析仪的显示将显示如果直接连接到一个白噪声来源,如果连接到一个低通滤波器,进而连接到一个白噪声来源:
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这个问题的目的,除了提供一个方便的方式描述一个滤波电路,是向学生介绍的概念白噪声来源同时加强对频谱分析仪的功能的理解。
如果有人碰巧注意到,要知道这种滤波电路所示的滚边非常陡峭的!这种尖锐的反应永远不可能意识到用一个简单的一,一个电容(一阶)过滤器。它必须是一个多级模拟滤波器电路或某种形式的有源滤波器电路。
预测这个二阶无源滤波器电路的操作会影响以下错误的结果。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。
这个问题的目的是接近的电路故障诊断领域的角度认识错误是什么,而不是只知道症状是什么。虽然这并不一定是现实的角度来看,它可以帮助学生建立诊断所必需的基础知识从经验数据断电路。这样的问题应遵循(最终)由其他问题让学生识别可能基于测量的缺点。
串联电感电路的品质因数是由以下方程:
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同样,我们知道感抗可能会发现以下方程:
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我们也知道串联LC电路的谐振频率由方程给出:
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通过代数替换,编写一个方程,给出了串联谐振LC电路的品质因数专门的L, C,和R,没有引用电抗(X)或频率(f)。
计算出共振频率、带宽和半功率点滤波电路如下:
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fr= 6.79千赫
带宽= 289.4赫兹
f1= 6.64千赫
f2= 6.93千赫
后续的问题:如何减少Q(“质量因素”)电路的影响带宽,或者将它吗?
所需的公式来计算这些参数很容易获得任何基本的电子文本。学生不应该很难找到这些信息。
假设几个转折线内的电感滤波电路突然短路,这样有效电感的线比之前少:
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此错误将会有什么样的影响,电路的滤波作用?
电路的谐振频率增加。
挑战问题:会发生什么事的Q滤波电路的电感内的故障?
确定对共振频率的影响是一个简单的定性分析谐振频率公式。影响Q(挑战问题)可能是简单地回答说,如果学生知道有关的公式带宽L, C,和R。
一个有趣的技术可以追溯到至少1940年,但至今仍感兴趣的电力线载波:沟通能力信息以及电力电线导体。硬连接的电子数据通信由高频、低压交流信号,虽然电力是低频,高压交流。而显而易见的原因,重要的是能够区分这两种类型的交流电压量与输入错误的设备(特别是高压交流电源进入敏感电子通讯电路)。
这是一个简化的电力线载波系统的图:
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通信发射机所示简化形式作为交流电压源,而接收机显示为电阻。虽然这些组件是更复杂的比由这些符号表示,这里的目的是指发射机作为源高频交流,和接收器负载的高频交流电。
跟踪的完整电路产生的高频交流信号“发射器”图。有多少电线导体被用于通信电路吗?解释相结合的“陷阱”行LC网络和“耦合”电容器确保通讯设备从来没有变得暴露在高压电力的电线,,反之亦然。
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后续问题# 1:跟踪的路径线频率(50赫兹或60 Hz)负载电流在此系统中,识别哪些组件的陷阱过滤器(L或C)更为重要负载的能力。记住这条线陷阱过滤器的共振频率的交流信号(50 - 150千赫的典型值)。
后续问题# 2:耦合电容器单元用于电力线载波系统专用,高压设备。标准的特点之一是一个耦合电容器单元火花隙旨在“夹”雷击引起的电压和其他电源线瞬态事件:
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解释这样一个火花隙应该是如何工作的,以及为什么它的功能作为一个过电压保护装置。
虽然没有使用电力线载波技术对高压配电系统的通信,因为它曾经是,现在微波,光纤、卫星通信技术已经取代老技术——它仍然是用于低电压电源系统包括住宅(家)连接。问问你的学生,看他们是否听说过任何消费者技术能够播放任何数据或信息插座连接。“X10”这样做,是一个成熟的技术,在这个时候(2004)市场上可用的设备允许一个电话插入电源插座连接手机在不同的房间,而无需添加特殊电话布线。
即使你的学生还没有了解三相电力系统或变形金刚,他们应该仍然能够辨别的电路路径通信信号,基于他们所知道的电容和电感,以及他们如何应对任意高频的信号。
信息耦合电容器单元获得的452页工业电子参考书1948年由约翰·威利出版& Sons(第四版,1953年6月)。尽管电力线载波技术并不像现在广泛使用的是那时候,我相信它拥有伟大的教育价值的学生只是学习滤波电路和混合的想法不同频率的信号在同一电路。beplay网页版本
在这个电力线载波系统,一对耦合电容器连接高频发射机”单位两个电线导体,和一双类似的耦合电容器连接“接收器”单位相同的两个导体:
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而耦合电容器本身就足以执行必要的过滤函数所需的通信设备(防止损坏高压电力也由线),信号耦合可以更有效的引入两个行调优单位:
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解释为什么增加更多的组件(在系列,不!)提供了一个更好的“连接”高频发射机和接收机之间的单位比耦合电容器。提示:通信设备的工作频率是固定的,或者至少变量只在一个狭窄的范围内。
线路调谐单元的引入增加了信号耦合的效率利用的原则共振串联电容和电感器之间。
挑战的问题:电子产品中有许多应用程序,我们几个高频交流信号通过电容器。是否容抗担忧,我们只是使用足够大的电容值,电抗最小。为什么这不是一个实际的选择在这样的电力线载波系统?为什么我们不能(或为什么将我们不是)选择耦合电容器具有很高的参数而不是添加额外的组件系统?
虽然没有使用电力线载波技术对高压配电系统的通信,因为它曾经是,现在微波,光纤、卫星通信技术已经走向成熟,它仍然是用于低电压电力系统包括住宅(家)连接。问问你的学生,看他们是否听说过任何消费者技术能够播放任何数据或信息插座连接。“X10”这样做,是一个成熟的技术,在这个时候(2004)市场上可用的设备允许一个电话插入电源插座连接手机在不同的房间,而无需添加特殊电话布线。
共振的我认为这是一个非常简单的应用:电感,电容工作的互补性克服单独提供的那些耦合电容。与你的学生讨论问题的挑战,要求他们考虑的一些实际的限制电容器,和一个电感/电容谐振对如何解决线耦合问题比一个超大号的电容器。
下面的电路称为twin-tee过滤器:
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研究方程预测这个电路的“缺口”频率,给定的组件值比率显示。
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回答这个问题是简单的研究!有许多引用一个学生可以去信息twin-tee过滤器。
假设这带阻滤波器突然开始作为一个高通滤波器。确定一个单独的组件失败可能导致这个问题的发生:
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如果电阻R3没有打开,它会导致这个问题。然而,这不是只有失败可能会导致同样的问题!
问问你的学生解释为什么一个开放的R2会导致这个过滤器作为高通代替带阻。然后,让他们确定其他可能的组件失败,可能会导致类似的效果。
顺便说一下,这滤波电路说明了流行twin-tee滤波器拓扑。
检查以下音频音调控制电路原理图:
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确定哪些电位器控制低音(低频)音调和控制三冠王(高频)音调,并解释你如何做出这些决定。
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最重要的对这个问题的回答是如何你的学生到达正确的电位计识别。如果没有你的学生能够找出如何识别电位器,给他们这种提示:使用叠加定理分析响应的低频信号和高频信号电路。假设低音音调电容器(Z =∞)是不透明的,三音调(Z = 0)他们是透明的。答案应该清楚他们是否遵循这种技术。
这个一般问题解决技术,分析比较两个或两个以上的“极端”场景的结果——是一个重要的学生熟悉。它是非常有用的分析过滤电路!
检查以下音频音调控制电路,用于控制低音和高音的平衡听到耳机等音频源的一个电台或CD播放器:
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假设很好工作了很长时间之后,突然没有通过耳机听到更多的低音音调。确定至少两个组件或线路故障,可能会导致这样的事情发生。
这里有一些可能性:
所示的电路问题不是非常实用的直接使用耳机,除非使用低值电阻。否则,损失太大,最大体积受苦。比原来的电路是一个匹配变压器用于有效地增加耳机的阻抗:
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假设以下音频音调控制电路有问题:第二个电位计(Rpot2)看起来更像一个普通的音量控制音调控制。而不是调整的三冠王听到耳机,它似乎调整低音和高音音调的体积:
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你认为这个电路可能是错的吗?假设已经正确地设计和工作一段时间,什么组件或线失败可能解释这种行为?
最有可能的电容器C1没有做空。
与你的学生讨论如何指责组件的电路功能之前他们提供他们的想法或电线。必须理解电路的基本工作原理(s)之前,可以有效地解决它!
假设以下音频音调控制电路有一个问题:第一个电位计(Rpot1)看起来更像一个普通的音量控制音调控制。而不是调整耳机的低音听到,似乎调整低音和高音音调的体积:
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你认为这个电路可能是错的吗?假设已经正确地设计和工作一段时间,什么组件或线失败可能解释这种行为?
最有可能的电感L1没有做空。
与你的学生讨论如何指责组件的电路功能之前他们提供他们的想法或电线。必须理解电路的基本工作原理(s)之前,可以有效地解决它!
控制电气“噪音”在汽车电气系统会有一个问题,因为有许多来源的“噪音”电压在一辆汽车。火花发动机和发电机都可以产生大量噪声电压,直流电压上叠加在一辆汽车的电气系统。电噪音模型的一种简单方法是把它作为一个交流“噪声电压源串联直流源。如果这噪音进入一个电台或音频放大器,其结果将是一个刺激在扬声器产生的声音:
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你有什么建议来“解决”这个问题如果有朋友问你申请你的电子专业知识,他们嘈杂的汽车音响系统?一定要提供至少两个实用的建议。
这也许是最简单的解决方案,安装一个非常大的电容器(C巨大的)与音频并行加载:
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其他更复杂的解决方案,但是!
后续问题:用叠加定理为什么电容器减轻了电噪音而不干扰传输广播/放大器的直流电源。
后续的问题是实际叠加定理的另一个例子是在分析滤波器电路。
一个螺旋谐振器是一种特殊类型的带通滤波器常用于甚高频、超高频无线电接收机电路。这种装置是由多个金属腔,每个都包含一个螺旋(线圈)的导线连接到腔一端和自由。槽减少蛀牙许可之间的耦合线圈之间,与输入在一个极端,输出:
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上面的例子展示了一个三级螺旋谐振器,可调节金属板的顶部每个螺旋调优。画一个示意图表示的谐振器,并解释电容从哪里来,让每一个线圈形成谐振电路。
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后续问题:你为什么想多个阶段的调整(“坦克”)电路在一个高质量的调谐器电路是必要的吗?为什么不直接使用一个振荡回路作为过滤器吗?那不是更简单和更便宜的吗?
如果学生很难看到电容从哪里来,提醒他们,我们正在处理非常高频率,金属部件之间的空气是一个足够的介质来创建所需的电容。
线圈之间的耦合可能更难以把握,特别是如果你的学生还没有研究互感。我只想说之间能量转移的线圈,高频损耗小,允许一个射频信号谐振器的一端进入和退出另一个身体没有任何电线连接阶段。
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:
交流电路,电感和电容电抗(阻抗)是一个重要的元素的计算,我推荐高质量(高品质因数)电感和电容和驱动电路和低频电压(电源频率)寄生的影响降到最低。如果你在预算限制,我发现便宜的电子音乐键盘服务以及“功能”发电机生产范围广泛的音频交流信号。一定要选择一个键盘的“声音”密切模仿一个正弦波(“panflute”声音通常是好的),如果正弦波形的计算是一个重要的假设。
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!
一个优秀的方式向学生介绍实际电路的数学分析就是让他们首先确定组件值(L和C)交流电压和电流的测量。当然,最简单的电路,是一个单独的组件连接到一个电源!这不仅可以教学生如何设置交流电路正确和安全,但它也会教他们如何测量电容和电感没有专门的测试设备。
注意被动组件:使用高质量的电容和电感,并尝试使用低频电源。小功率降压变压器适合电感(至少两个电感器在一个包!),只要电压应用于任何小于变压器绕组变压器的额定电压绕组(为了避免饱和的核心)。
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!
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