规范的电源

学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好，但还有更好的方法。

你会学到更多建立和分析实际电路让你的测试设备来提供“答案”，而不是书本或其他人。对于成功的电路构建练习，遵循以下步骤:

1. 在电路构造之前仔细测量和记录所有元件的值，选择足够高的电阻值，使任何有源元件不太可能受到损坏。
2. 绘制要分析的电路的示意图。
3. 在面包板或其他方便的介质上仔细地构造这个电路。
4. 检查电路构造的准确性，沿着每根电线到每一个连接点，并在图上逐个验证这些元件。
5. 数学地分析电路，解决所有电压和电流值。
6. 仔细测量所有电压和电流，以验证您分析的准确性。
7. 如果有任何实质性的错误(大于几个百分点)，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新计算值和重新测量。

当学生首次学习半导体器件时，最有可能通过在其电路中进行不正当的连接来损坏它们时，我建议他们尝试大型高瓦数（1N4001整流二极管，到-220或3个案例功率晶体管等），并使用干式电池电源电源而不是台式电源。这降低了组件损坏的可能性。

通常，避免非常高和非常低的电阻值，以避免测量误差引起的仪表“负载”(在高端)和避免晶体管烧坏(在低端)。我推荐电阻在1 kΩ和100 kΩ之间。

节省时间和减少出错可能性的一种方法是，从一个非常简单的电路开始，然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性，而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。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组件。这样，您就不必重复度量任何组件的值。

在这个共集电极放大器电路中，对给定的几个输入电压值，完成输出电压表。假设晶体管是一个标准的硅NPN单元，标称基极-发射极结正向电压为0.7伏特:

根据你计算的值，解释为什么公共集电极电路配置经常被称为射极跟随器．

在这个共集电极放大器电路中，对给定的几个输入电压值，完成输出电压、输出电流和输入电流的表。假设晶体管是一个标准的硅NPN单元，标称基极-发射极结正向电压为0.7伏特:

从表中的数值计算此电路的电压和电流增益：

$ $ A_V = \压裂{\三角形V_{出来}}{\三角形V_{在}}= $ $

= $ $ A_I \压裂{\三角形I_{出来}}{\三角形I_{在}}= $ $

目的电流镜电路是尽管该负载电阻变化，但是通过负载保持恒定电流：

如果我们将晶体管的行为粗略地建模为一个自动变化的变阻器——根据需要不断调整电阻以保持负载电流恒定——你会如何描述这个变阻器对负载电阻变化的响应?

换句话说，等于R_负载增加，R_晶体管是增加阻力，减小阻力，还是保持原来的阻力?R的值是如何变化的_晶体管影响整个电路电阻?

根据你对双极结晶体管的了解，如果可变电压源增加电压，集电极电流会怎样(增加、减少或保持不变)?小的固定电压源(0.7伏特)刚好足以使晶体管导电，但不足以使它完全饱和。

从可变电压源的角度来看，晶体管电路“看起来”像什么?它当然看起来不像电阻，因为电阻电路会随着施加电压的增加而线性增加电流!如果你能把这个电路的行为与一个共同的理想电子元件联系起来，它会是什么?

根据你对双极结晶体管的了解，如果可变电阻的电阻降低，集电极电流会怎样(增加、减少或保持不变)?小电压源(0.7伏特)刚好足以使晶体管导电，但不足以使它完全饱和。

从可变电阻的角度来看，晶体管电路的其余部分“看起来”像什么?

描述当可变电阻的值改变时晶体管的集电极电流发生了什么变化:

提示:记住PN结上的电压降并不是完全恒定的，因为通过它的电流是变化的。二极管电压降(V_D)和二极管电流(I_D)二极管方程：

这里显示的电路很简单电流镜．解释当负载电阻变化时会发生什么:

目前的大多数镜子并不是完全这样做的。他们使用的不是二极管，而是基极和集电极一起短路的晶体管(与另一个晶体管相同):

理想地，两个晶体管内置在相同的基板材料上，以始终处于相等的温度。解释为什么这种设计优于本问题所示的第一电路（使用二极管）。

在电子器件中通常使用的两个术语是雷竞技最新app采购和沉没，参考有源电路和负载之间的电流方向：

这一区别的一个实际例子是在某些集成电路(IC“芯片”)中，输出引脚可能只能接收电流，只能接收源电流，或者接收源电流都能接收。看一下这两个例子，每一个都是集成电路“芯片”控制LED的电源。在一种情况下，IC连接到LED的源电流，而在另一种情况下，IC连接到LED的吸收电流:

如果一个集成电路只能做其中之一(源或者下沉电流，但不是两者)，它使一个很大的不同，你如何连接负载设备到它!能够产生电流的电路和能够吸收电流的电路之间的区别在于晶体管的内部结构。

同样，电流镜像电路可以用于源电流或汇聚电流，但不能同时用于源电流和汇聚电流。在适合于向负载电阻器输入和接收电流的虚线盒内绘制电流镜像电路:

计算电流镜像电路试图通过R维持的电流的大致量_负载，假设硅晶体管(基极-发射极结降为0.7伏):

计算电流镜像电路试图通过R维持的电流的大致量_负载，假设硅晶体管(基极-发射极结降为0.7伏):

同时，计算晶体管Q的近似功率耗散₂．

计算电流镜像电路试图通过R维持的电流的大致量_负载，假设硅晶体管(基极-发射极结降为0.7伏):

此外，计算两个晶体管的近似功耗。

为R选择电源电压和电阻值₁这将维持大约15毫安的电流通过1 kΩ负载电阻。假设使用硅晶体管:

为了确保足够的调节范围(能够在宽范围的负载电阻值上保持调节电流)，设计您的电路至少20伏V_CE晶体管Q₂．同时，计算晶体管Q的近似功率耗散₂．

描述此交直流电源电路中晶体管的用途:

在电路中安装一个电位器，使电源的输出电压可以调节:

挑战：将电位器符号留在其位置，并在其与剩余电路之间进行必要的电线连接！

计算该稳压电源电路的近似输出电压和在空载条件下通过齐纳二极管的电流:

在空载条件下，计算稳压电源电路的近似输出电压，通过齐纳二极管的电流量，以及通过1000 μF电容的(非稳压)电压:

预测由于下列故障，电路中所有元件的电压和电流将受到怎样的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R.₁未开放:

晶体管问₁无法打开，集电极到发射器:

晶体管问₁短路，集电极到发射极:

晶体管问₂无法打开，集电极到发射器:

晶体管问₂短路，集电极到发射极:

加载失败做空:

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

预测该电源电路的输出电压将如何受到下列故障的影响。还要注意是否有任何其他元件在电路中会成为压力的结果，每一个故障。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

变压器T₁一次绕组短路:

变压器T₁次要绕组失败开放：

整流二极管D_3.未开放:

齐纳二极管D₅未开放:

齐纳二极管D₅失败的做空:

电阻R.₁未开放:

电容器C.₂失败的做空:

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

假设这个稳压电源电路使用良好，但现在已经停止输出任何直流电压:

最初的诊断测量显示在电容器C上有全直流(无调节)电压₁，晶体管基极与地之间无直流电压。从这些数据中，您会怀疑问题在哪里?

许多不同类型的传感器的工作原理是可变电阻代表不同的物理量。其中一种传感器是用于汽车、船舶和工业燃料存储应用的常见燃料液位传感器:

当油箱里的油位改变时，浮子的位置也会改变，从而改变传感器的电阻。电表(一种特殊类型的仪表)可以检测到电阻的变化，然后可以直观地显示油箱内的燃油水平。

我们必须有准确的测量电阻的方法才能使这一方案有效。一种常见的技术是通过一个恒定的电流通过传感器电阻，然后测量通过电阻的电压。由于电流镜像电路功能作为电流调节器，因此可以作为电流源，如果提供外部电压，我们可以使用电流镜像迫使恒定电流通过燃料液位传感器:

该电路的一个问题是，传感器电流会随着电源电压(V)的变化而变化。这可能对我们很重要，因为汽车上的直流系统电压可能不是很稳定，这可能导致燃油液位测量不准确。

找到一种方法，我们可以使用齐纳二极管来稳定电流镜像电路中的电压，这样电源电压的变化将对通过可变电阻传感器的电流产生最小的影响。

电压调节源的一个非常有用的特性是电子式当前的限制:为避免不必要的熔丝熔断而限制可提供给负载的电流量的电路。晶体管Q2和电阻R2的组合为下列稳压电路提供了这个特性:

描述晶体管Q2如何限制来自负载端子的直接短路的电流。

假设你有一个枯燥的工作，手动维持直流发电机的输出电压恒定。你唯一的控制过电压是变阻器的设置:

如果负载电阻改变以吸引更多的电流，你将不得不做什么来保持负载电压恒定?由于您对负载电压的唯一控制是调节与发电机串联的可变电阻，这意味着与目标负载电压相比，发电机的输出电压(直接穿过发电机端子)意味着什么?

假设你有一个枯燥的工作，手动维持直流发电机的输出电压恒定。你唯一的控制过电压是变阻器的设置:

如果负载电阻改变以吸引更多的电流，你将不得不做什么来保持负载电压恒定?由于您对负载电压的唯一控制是调节一个与负载平行的可变电阻，这意味着与目标负载电压相比，发电机的输出电压(直接通过发电机端子)意味着什么?

描述齐纳二极管如何能够在负载上保持稳压(几乎恒定)电压，尽管负载电流发生变化:

计算5伏齐纳二极管对下列电机电流值的功率耗散(假设电池电压保持恒定在12伏):

我_电动机= 20 mA;P_齐纳＝

我_电动机= 50 mA;P_齐纳＝

我_电动机= 90ma;P_齐纳＝

我_电动机= 120 mA;P_齐纳＝

我_电动机= 150 mA;P_齐纳＝

是否有可能将这个齐纳二极管稳压电路减小到Thévenin等效电路?解释为什么或为什么不。

预测由于下列故障，电路中所有元件的电压和电流将受到怎样的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

齐纳二极管短路:

齐纳二极管断开:

串联电阻断开:

串联电阻短路:

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。