确定此的输出电压极性运放(参照地),给定以下输入条件:
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不要只是坐在那里!建造一些东西!! |
学习数学地分析电路需要很多研究和实践。通常,学生通过通过大量的样本问题进行练习,并针对教科书或教师提供的人的答案。虽然这很好,但有更好的方法。
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。
一种方式可以节省时间并减少错误的可能性是以非常简单的电路开始,逐步添加组件以增加其在每个分析后的复杂性,而不是为每个实践问题构建全新电路。另一种节省的技术是在各种不同电路配置中重新使用相同的组件。这样,您不必多次测量任何组件的值。
让电子自己给你自己的“练习问题”的答案!
这是我的经验,学生需要多种实践,电路分析变得熟练。为此,教师通常为他们的学生提供许多练习问题来通过,并为学生提供答案来检查他们的工作。虽然这种方法使学生精通电路理论,但它无法完全教育它们。
学生们不仅仅需要数学练习。他们还需要实际的、动手实践构建电路和使用测试设备。因此,我建议学生采取以下替代方法: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。
以下这种做法方法的另一个原因是教学学生科学的方法: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。
在他们开始之前,用你的课程花一些时间来审查建设电路的一些“规则”。与您的学生以相同的古典方式讨论这些问题,您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这样做。在典型的讲座(讲师独白)格式呈现时,我从未停止过糟糕的学生掌握指示!
对那些可能抱怨有“浪费”时间所需的教练的笔记,而不是在数学上分析理论电路,而不是在数学上分析:
学生上这门课的目的是什么?
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。raybet电子竞技竞猜建造真实电路的“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,让学生构建自己的练习问题,教他们如何执行主要研究因此,使他们能够自主地继续他们的电气/电子教育。雷竞技最新appraybet电子竞技竞猜
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!
一个运算放大器是一种特定的类型差分放大器.大多数OP-AMPS接收两个输入电压信号并输出一个电压信号:
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这是一个单独的OP-AMP,如两个不同的条件(不同的输入电压)所示。根据所示条件确定此OP-AMP的电压增益:
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另外,写入数学公式求解差分电压增益(aV)根据OP-AMP的输入和输出电压。
许多OP-AMP电路需要一个双要么分裂电源,包括三个电源端子:V,-V和地面。在6伏之间绘制必要的连接电池在这个原理图中提供12v, - 12v和接地到这个运放:
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我鼓励学生学习如何使用互联电池进行OP-AMP电路,因为它真的有助于建立他们对“拆分”电源的理解,以及让它们在缺失中构建运行运行运算放大器电路优质台面电源。
8引脚双内联封装(DIP)是一种常见的格式,其中单个和双运算放大器封装。这里显示的是两个8针dip的外壳轮廓。画出单个运放单元和双运放单元的内部运放连接:
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您需要研究一些OP-AMP数据表以查找此信息。raybet开户单个OP-AMP芯片的示例包括LM741,CA3130, 和TL081.双运算放大器芯片的示例包括LM1458和TL082.
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让您的学生透露他们的信息来源,以及他们研究的OP-AMP的具体型号。
这里显示的是一个TL08x (TL081, TL082,或TL084)运放集成电路中的一个运放的简化示意图:
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定性地确定输出电压会发生什么(v出去)如果非变换输入上的电压(V在)增加,反转输入上的电压(V在 -)保持相同(所有电压是正数量,参考-V)。通过这种输入电压的改变,解释OP-AMP电路的每个阶段(电压增加或减小的电流增加或减小)发生的情况。
在这里,我已经标记了电路中的一些重要电压变化,这是由于非反相输入电压的增加而导致的(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结束,定性地评估电压和电流的变化。
顺便提及,奇怪的双圆符号是一个目前的来源.问你的学生他们是否能够找到一个参考任何地方描述这个符号的意思。
这里示出了LM324四互相OP-AMP集成电路内的一个操作放大器的简化示意图:
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定性地确定输出电压会发生什么(v出去)如果反相输入上的电压(v在 -)增加,并且非反相输入上的电压(V在)保持相同(所有电压是正数量,参考到地面)。通过这种输入电压的改变,解释OP-AMP电路的每个阶段(电压增加或减小的电流增加或减小)发生的情况。
在这里,我已经标记了电路中的一些重要电压变化,这是由于反相输入电压的增加而导致(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结束,定性地评估电压和电流的变化。
顺便提及,奇怪的双圆符号是一个目前的来源.问你的学生他们是否能够找到一个参考任何地方描述这个符号的意思。
第一家流行的运营放大器之一是由Philbrick Research制造的,并且被称为K2-W.用两个双重三极管建造真空管,它最初的示意图是这样的:
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为了使现代学生更容易理解的opamp电路,我将替代原始设计中的所有管的等效固态部件:
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在现代化的原理图中解释每个晶体管的配置(公共源,公共漏极或公共门),识别在运算放大器电路中的各个函数。
在下面的741型运算放大器原理图中,尽可能多地确定元件的功能:
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我会让你和你的同学们玩这个问题!
虽然741型运算放大器被许多现代标准被考虑过时,但它仍然是这种与学生探索的合适电路。能够查看示意图并弄清楚组件所做的是重要的故障排除技能。人的电路设计人员倾向于重复特定的电路元件和“模块”(例如共用集电极放大器或电流镜),而不是为每个设计创造完全新颖的东西简化了后来解释的任务。
预测由于以下故障的结果,如何影响该运算放大器电路的操作。具体地,确定输出电压是否(v出去)将在正方向(更靠近V轨)或负方向(更接近地)移动。独立地考虑每个故障(即一次一个,没有多个故障):
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对于这些条件中的每一个,解释为什么将发生产生的效果。
预测由于以下故障的结果,如何影响该运算放大器电路的操作。具体地,确定输出电压是否(v出去)将处于正方向(更接近V轨)或在负方向上移动(更靠近-V导轨)。独立地考虑每个故障(即一次一个,没有多个故障):
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对于这些条件中的每一个,解释为什么将发生产生的效果。
理想情况下,如果非反相电压比反相电压更大(更正常),则OP-AMP的输出电压应该是多少。
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在这种情况下,OP-AMP的输出应饱和正(V),好像在输出端子和V电源终端之间的OP-AMP内进行直接连接:
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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。”
一个有助于理解opamp函数的模型是,opamp的输出被认为是电位器的刮水器,刮水器的位置根据两个输入之间测量到的电压的差异自动调整:
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为了进一步详细说明,想象一个极度敏感的,模拟,零中心电压表,其中电压表的移动线圈机构机械地驱动电位器刮水器。然后,刮水器的位置将与两个输入端子之间的电压差的幅度和极性成比例。
现实地,建立具有与固态opamp电路相同的灵敏度和动态性能的电压表/电位计机器,这是不可能的,但这一点是模型opamp在组件方面,我们已经非常熟悉,而不是建议一个替代结构,为真正的opamp。
描述该模型如何有助于解释opamp的输出电压限制,以及opamp源或沉没负载电流的位置。
opamp的输出电压不能超过电源“轨道”电压,是这些“导轨”连接,源或槽负载电流。
随访问题:此模型是否实地描绘了输入特征(特别输入阻抗)Opamp?为什么或者为什么不?
学生们告诉我,这个opamp模型öpened他们的眼睛“到opamp输出的行为,特别是在他们本来预计opamp提供的输出电压超过一个轨道电压,或负载电流的路径是关键的情况下。新生对opamps有一个常见的错误认识,即输出电流某种程度上是由一个或两个输入端子的电流产生的。这个模型也有助于打破这种错觉。
作为一个新的教练,我曾经震惊地看到我学生思想中的这种误解。当然,他们以前的单晶机放大器电路的经验kn直流输出电压永远不会超过电源轨电压,对吗?当然,他们理解多个晶体管级提供的电流增益有效地从输入中隔离输出负载,从而增加输出的负载对输入电流的效果可忽略不计?好吧,不一定是这样!
我所以坚持有些学生的主要原因是在课堂讨论中暴露他们的概念和思维过程(而不是悄悄地倾听我的讲座)是能够检测和纠正这些误解,并能够灌输某种意义内部对话使学生学会自己学会检测和纠正相同类型的误解。深入和批评的思想似乎并不是大多数人类的自然趋势。相反,很多人似乎完全满足于它们周围的世界的微薄和浅薄的普及,并且必须被刺激到评估他们所知道的内容。对您的学生构成问题,挑战浅薄的思维,暴露误解,并强迫学生比习惯更深刻地思考。在我看来,建立这些元认知技能和习惯是高等教育的本质。raybet电子竞技竞猜
在该电路中,如果满足正确的输入电压条件,则OP-AMP打开LED:
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跟踪当前电流供电的完整路径。究竟在哪里,LED是否得到了它的力量?
该图中显示的箭头跟踪“常规”电流流,而不是电子流量:
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这里要注意的重要事项是负载电流不会通过OP-AMP的输入端子。所有负载电流都由OP-AMP的电源采购!与学生讨论这一事实的重要性。
理想情况下,当OP-AMP的两个输入端子被短路(创建条件时零差电压),这两个输入直接连接到地面(创建一个条件零共模电压),该OP-AMP的输出电压应该是什么?
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实际上,在这些条件下的OP-AMP的输出电压与理想预测的内容不同。确定真正的OP-AMPS中的根本问题,并确定最佳解决方案。
理想情况下,V出去= 0伏特。然而,由于其(内部)差分对输入电路的两个分支的差异,在这些条件下,真正的OP-AMP的输出电压在全正或全负电压下总是“饱和”。要对此进行计数,则需要通过外部电路进行“修剪”。
随访问题:使实际opamp输出所需的差分电压的量通常被称为输入偏移电压.研究了实际运算放大器的典型输入偏置电压。
挑战问题:识别OP-AMP的模型,为此“修剪”功能提供额外的终端,并解释其工作原理。
在许多方面,真正的OP-AMPS缺乏理想的期望。然而,现代OP-AMPS远远超过制造的第一个型号。通过如此多种多样的模型可供选择,可以获得您拥有的任何设计应用程序的几乎完美匹配。
如果可能,讨论如何在真正的OP-AMP中使用“修剪”。如果您的学生采取了“挑战”并找到了一些描述如何实现修剪的OP-AMP数据表,请将外部组件的连接与OP-AMP的内部电路相raybet开户关联。
如果运算放大器有能力“将其输出导轨旋转到轨道”的能力,那意味着什么?为什么这对我们来说是一个重要的功能?
能够“摇摆”输出电压“轨到轨”意味着运放的输出电压的全范围扩展到任一电源“轨”(V和-V)的毫伏范围内。
挑战问题:识别至少一个具有这种能力的OP-AMP模型,至少有一个否则。在讨论时间内为您带来raybet开户这些Op-AMP型号的数据表。
从实际意义上讨论这个特性对我们电路建造者意味着什么。让那些解决了这个难题的学生去查他们运算放大器模型的输出电压范围。缺乏“轨到轨”输出能力的运放的输出电压究竟能“摆动”到V和-V的多少?
运算放大器性能的一个非常重要的参数是转换率.描述“转换速率”是什么,为什么我们考虑为特定应用选择OP-AMP很重要。
“转换速率”是OP-AMP可以输出的时间\(\ FRAC {dt} {dt} \)的最大电压变化速率。
向您的学生询问为什么[DV / DT]可能是电路中的重要参数?在哪些应用程序中,我们可能需要迅速“摆动”输出电压的OP-AMP?在什么申请中,我们可能不关心OP-AMP的转换率?
一些精密的运算放大器是可编程的.这个功能意味着什么?以什么方式“编程”OP-AMP?
“可编程”运放是一种与内部电路有额外连接的运放,允许您使用外部组件设置电流源值。
有什么效益在有什么可能的“编程”在运算放大器中的电流源值?与您的学生讨论这一点,要求他们通过他们的研究分享他们发现的内容。
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