Komponentmodellering

Anonim

Komponentmodellering

Netværk Analyse Teknikker


Spørgsmål 1

Når den er tegnet på en kurvespor, ser den karakteristiske kurve for en normal PN-krydsreaktiverende diode sådan noget ud:

Label hver akse (vandret og lodret) af kurve sporskurven, og bestemm derefter om dioden opfører sig mere som en spændingskilde eller mere som en strømkilde (dvs. forsøger den at opretholde konstant spænding eller forsøger den at opretholde konstant strøm "/ /www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03128x03.png ">

Det eneste spørgsmål her er, hvilken substitution giver mest mening? Ud fra diodens karakteristiske kurveadfærd bør vi erstatte en spændingskilde eller en strømkilde i stedet for den? Forudsat at dette er en 1N4001 rettelsesdiode, hvad er den værdi, vi skal bruge til den substituerende kilde?

Reveal svar Skjul svar

Denne adfærd svarer til den for en spændingskilde, når den er forspændt og ledende strøm.

Opfølgningsspørgsmål: Selvfølgelig opfører dioder sig ikke præcist som spændingskilder. Du kan f.eks. Ikke strømme noget ud af en diode! Identificer nogle af de begrænsninger, der er forbundet med modelleringsdioder som spændingskilder. Er der nogle tilfælde, du kan tænke på, hvor en sådan model kunne være vildledende "noter skjult"> Noter:

Modellering af ikke-lineære halvlederkomponenter i form af lineære, idealiserede passive komponenter er et tidskendt "trick" anvendt til at forenkle kredsløbsanalyse. Ligesom alle "tricks" og analogier har denne endelige begrænsninger. Opfølgningsspørgsmålet giver praktisk taget eksempler på hvor en sådan model kan være vildledende!

Spørgsmål 2

Hvis vi skulle "model" en neonlampe med en standard passiv komponent (modstand, spændingskilde, strømkilde, kondensator eller induktor) for at matematisk analysere et kredsløb med en neonlampe, hvilken komponent ville bedst repræsentere egenskaberne ved lampen inden for sin "glød" region?

Reveal svar Skjul svar

En neonlampe inden for sin "glød" -region ville være bedst modelleret af en spændingskilde .

Opfølgningsspørgsmål: Hvilken komponent bedst modellerer en neonlampe inden for de lodrette streger (streger) i grafen "Noter skjult"> Noter:

Hvis dine elever er forvirrede på metoden til at bestemme svaret, spørg dem om dette spørgsmål: "For neonlampen forbliver den variable konstant på trods af en stor variation i den anden variabel?"

Spørgsmål 3

Hvis vi skulle "model" en transistor med en standard passiv komponent (modstand, spændingskilde, strømkilde, kondensator eller induktor) af hensyn til matematisk analyse af et kredsløb indeholdende en transistor, hvilken komponent ville bedst repræsentere transistorens egenskaber inden for sin "aktive" region?

Reveal svar Skjul svar

En transistor inden for sin "aktive" region ville være bedst modelleret af en nuværende kilde .

Bemærkninger:

Hvis dine elever er forvirrede på metoden til at bestemme svaret, spørg dem om dette spørgsmål: "For transistoren forbliver den variable konstant på trods af en stor variation i den anden variabel" panelpanelets standard "

Spørgsmål 4

En transistor er en halvleder enhed, der fungerer som en konstant strøm regulator. Af hensyn til analysen betragtes transistorer ofte som konstante strømkilder :

Antag, at vi skulle beregne mængden af ​​strøm, der er trukket fra 6-volt-kilden i dette transistorkredsløb med to kilder:

Vi ved, at de kombinerede strømme fra de to spændingskilder skal tilføje op til 5 mA, fordi Kirchhoffs nuværende lov fortæller os, at strømme tilføjer algebraisk til enhver knudepunkt. Baseret på denne viden kan vi mærke strømmen via 6 volt batteriet som "I", og strømmen gennem 7, 2 volt batteriet som "5 mA - I":

Kirchhoffs spændingslov fortæller os, at den algebraiske sum af spænding falder omkring enhver "loop" i et kredsløb skal svare til nul. Baseret på alle disse data, beregnes værdien af ​​I:

Tip: Samtidige ligninger er ikke nødvendige for at løse dette problem!

Reveal svar Skjul svar

I = 1, 9 mA

Bemærkninger:

Jeg skrev dette spørgsmål på en sådan måde, at det efterligner gren / mesh strømanalyse, men med nok tilføjede oplysninger (nemlig den aktuelle kildeværdi), at der kun er en variabel at løse. Ideen her er at forberede eleverne til at forstå, hvorfor samtidige ligninger er nødvendige i mere komplekse kredsløb (når ukendelserne ikke alle kan udtrykkes i en enkelt variabel).

Spørgsmål 5

Modeller af komplekse elektroniske komponenter er nyttige til kredsløbsanalyse, fordi de tillader os at udtrykke den omtrentlige adfærd af enheden i form af ideelle komponenter med relativt enkle matematiske adfærd. Transistorer er et godt eksempel på komponenter, der ofte modelleres af hensyn til forstærkerkredsløbsanalyse:

Det må forstås, at modeller aldrig er perfekte replikaer af den virkelige ting. På et tidspunkt undlader alle modeller præcis at efterligne den ting, der modelleres. Den eneste egentlige bekymring er, hvor præcis vi ønsker vores tilnærmelse at være: hvilke karakteristika af komponenten mest angår os, og hvilke gør det ikke.

Når man for eksempel analyserer transistorforstærkerkredsløbets reaktion på små AC-signaler, antages det ofte, at transistoren vil blive "forspændt" af et DC-signal, således at basis-emitterdioden altid udfører. Hvis dette er tilfældet, og alt vi er bekymrede for, er, hvordan transistoren reagerer på AC- signaler, kan vi sikkert fjerne diodeforbindelsen fra vores transistormodel:

Men selv med det 0, 7 volt (nominelle) DC spændingsfald, der mangler fra modellen, er der stadig en vis impedans, som et AC signal vil støde på, når det strømmer gennem transistoren. Faktisk eksisterer der flere forskellige impedanser inden for selve transistoren, som sædvanligvis er symboliseret af modstande og små bogstaver:

Fra perspektivet af en vekselstrøm, der passerer gennem transistorens basemittereforbindelse, skal du forklare hvorfor følgende transistormodeller svarer til:

Reveal svar Skjul svar

Disse to modeller er ækvivalente, fordi en given strøm (i b ) vil medføre det nøjagtige samme spændingsfald mellem base og emitter (v = ir):

v = i b r ' b + (i b + βi b ) r' e Venstrehåndsmodel

v = i b (r ' b + (β + 1) r' e ) Højre model

Den matematiske ækvivalens af disse to udtryk kan vises ved at fakturere i b fra alle termerne i den venstre model-ligning.

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at introducere eleverne til begrebet BJT-modellering, og også at gøre dem bekendt med nogle af de symboler og udtryk, der almindeligvis anvendes i disse modeller (samt en smule DC-resistor netværksteori og algebra-gennemgang, selvfølgelig !).

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →