Prestationsbaserede vurderinger for analoge integrerede kredsløbskompetencer

Anonim

Prestationsbaserede vurderinger for analoge integrerede kredsløbskompetencer

Analoge integrerede kredsløb


Spørgsmål 1

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Jeg anbefaler at bruge en "langsom" op-amp for at gøre svingen lettere mærkbar. Hvis en studerende vælger en relativt hurtig-slew op-amp som TL082, må deres signalfrekvens måske gå op i megahertz-området, før det bliver tydeligt. Ved disse hastigheder vil parasitisk induktans og kapacitans i deres brædder og testledninger forårsage dårlig "ringing" og andre artefakter, der forvirrer fortolkningen af ​​kredsløbets ydeevne.

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V i = 4 V peak-to-peak ved 300 kHz
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 2

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Formålet med denne øvelse er at empirisk bestemme gain-bandwidthproduktet (GBW) for et lukket-loop opampforstærkerkredsløb ved at indstille det til tre forskellige lukkede kredsløbsgevinster (A CL ), der måler cutofffrekvensen (f -3dB ) ved disse gevinster og beregning af produktet af de to (A CLf -3dB ) ved hver forstærkning. Da denne forstærker er DC-koblet, er der ikke behov for at måle en lavere cutoff-frekvens for at beregne båndbredde, kun den høje cutoff-frekvens.

Hvad GBW fortæller os er, at enhver opamp har tendens til at fungere som et lavpasfilter, dets cutoff-frekvens er afhængig af hvor meget gevinst vi forsøger at komme ud af opampen. Vi kan have stor gevinst ved beskedne frekvenser, eller en høj båndbredde ved beskeden forstærkning, men ikke begge! Denne lab øvelse er designet til at lade eleverne se denne begrænsning. Da de opstiller deres opamp-kredsløb med større og større gevinster (((R 2 ) / (R 1 )) + 1), vil de bemærke opampet "cut off" som et lavpasfilter ved lavere og lavere frekvenser.

For den "givne" værdi af enhedsvækstfrekvens, skal du konsultere databladet for den opamp du vælger. Jeg kan godt lide at bruge den populære TL082 BiFET opamp til mange AC-kredsløb, fordi den leverer god ydelse til en beskeden pris og fremragende tilgængelighed. Men GBW for TL082 er så høj (3 MHz typisk), at bordbrættet og ledningslayoutet bliver problemer, når man tester ved lave gevinster, på grund af de høje frekvenser, der er nødvendige for at vise cutoff. Den ærværdige 741 er en bedre mulighed, fordi dens forstærkningsbåndbreddeprodukt er signifikant lavere (1 til 1, 5 MHz typisk).

Det er meget vigtigt i denne øvelse at opretholde en uforstyrret opamp-udgang, selv når lukkekredsforøgelsen er meget høj. Hvis du ikke gør det, vil f -3 dB- punkterne blive skævt ved hjælp af slew-rate-begrænsning. Det, vi leder efter her, er cutofffrekvenserne som følge af tab af signal med små signaler med åben sløjfe (A OL ) inde i opampen. For at opretholde små signalstatus skal vi sikre, at signalet ikke forvrænges!

Nogle typiske værdier jeg kunne beregne for GBW-produkt er 3, 8 × 10 6 for BiFET TL082, 1, 5 × 10 6 for LM1458 og omkring 800 × 10 3 for LM741C.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 3

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Jeg anbefaler at indstille funktionsgeneratorens udgang til 1 volt for at gøre det lettere for eleverne at måle punktet "cutoff". Du kan dog indstille det til en anden værdi, hvis du vælger det (eller lad elever sætte værdien selv, når de tester kredsløbet!).

Til kondensatorer anbefaler jeg, at eleverne vælger tre (3) kondensatorer af samme værdi, hvis de ønsker at bygge Sallen-Key-kredsløbet med et Butterworth-svar (hvor C 2 = 2 C 1 ). Kondensator C 1 vil være en enkelt kondensator, mens kondensator C 2 vil være to kondensatorer forbundet parallelt. Dette sikrer generelt et mere præcist 1: 2 forhold end at vælge individuelle komponenter.

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Værdier, der har vist sig at fungere godt for denne øvelse, er givet her, selvom mange andre værdier selvfølgelig er mulige:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = 10 kΩ
R comp = 20 kΩ (faktisk to 10 kΩ modstande i serie)
Cl = 0, 001 μF
C2 = 0, 002 μF (faktisk to 0, 001 μF kondensatorer parallelt)
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Denne kombination af komponenter gav en forudsagt cutoff-frekvens på 11, 25 kHz, med en faktisk cutoff-frekvens (ikke factoring i komponenttolerancer) på 11, 36 kHz.

Spørgsmål 4

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Jeg anbefaler at indstille funktionsgeneratorens udgang til 1 volt for at gøre det lettere for eleverne at måle punktet "cutoff". Du kan dog indstille det til en anden værdi, hvis du vælger det (eller lad elever sætte værdien selv, når de tester kredsløbet!).

Til modstande anbefaler jeg, at eleverne vælger tre (3) modstande af samme værdi, hvis de ønsker at bygge Sallen-Key-kredsløbet med et Butterworth-svar (hvor R 2 = 1/2 R 1 ). Modstand R 1 vil være en enkelt modstand, mens modstand R 2 vil være to modstande forbundet parallelt. Dette sikrer generelt et mere præcist 1: 2 forhold end at vælge individuelle komponenter.

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Værdier, der har vist sig at fungere godt for denne øvelse, er givet her, selvom mange andre værdier selvfølgelig er mulige:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = 5 kΩ (faktisk, to 10 kΩ modstande parallelt)
R comp = 10 kΩ
C1 = 0, 002 μF (faktisk to 0, 001 μF kondensatorer parallelt)
C2 = 0, 002 μF (faktisk to 0, 001 μF kondensatorer parallelt)
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Denne kombination af komponenter gav en forudsagt cutoff-frekvens på 11, 25 kHz, med en faktisk cutoff-frekvens (ikke factoring i komponenttolerancer) på 11, 11 kHz.

Spørgsmål 5

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Værdier, der har vist sig at fungere godt for denne øvelse, er givet her, selvom mange andre værdier selvfølgelig er mulige:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 5 kΩ (faktisk to parallelle 10 kΩ modstande)
R4 = 100 kΩ
Cl = 0, 001 μF
C2 = 0, 001 μF
C3 = 0, 002 μF (faktisk to 0, 001 μF kondensatorer parallelt)
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Denne kombination af komponenter gav en forudsagt centerfrekvens på 15, 92 kHz, med en faktisk cutoff-frekvens (ikke factoring i komponenttolerancer) på 15, 63 kHz.

Spørgsmål 6

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 10 kΩ
Cl = 0, 1 μF
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 7

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 10 kΩ
R4 = 10 kΩ
R5 = 100 kΩ
Cl = 0, 1 μF
C2 = 0, 47 μF
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker
U 2 = anden halvdel af LM1458 dobbelt operationel forstærker

Det er en god ide at vælge kondensator C 2 som en større værdi end kondensator C 1, så den anden opamp ikke mætter.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 8

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = R3 = 1 kΩ
R pot = 10 kΩ multi-turn
Cl = 0, 001 μF eller 0, 47 μF
L1 = 100 mH
D1 = D2 = 1N4148
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Med tilstedeværelsen af ​​amplitudebegrænsende dioder D 1 og D 2 er potentiometerjusteringen ikke nær så følsom som uden. Prøv at fjerne begge dioder for at se, hvad der sker, når der ikke er nogen amplitudebegrænsning overhovedet! Studerende skal finjustere multiventpotentiometeret for at opnå en god sinusbølge (opfylder Barkhausen-kriteriet). Med diodene på plads kan du dog justere potentiometeret for en sløjfeforøgelse lige over enhed, med den eneste konsekvens er svag forvrængning af bølgeformen snarere end alvorlig forvrængning.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 9

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 10

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en sinusbølgefunktionsgenerator til AC-spændingskilden. Angiv en cutoff-frekvens inden for lydområdet.

Jeg anbefaler at indstille funktionsgeneratorens udgang til 1 volt for at gøre det lettere for eleverne at måle punktet "cutoff". Du kan dog indstille det til en anden værdi, hvis du vælger det (eller lad elever sætte værdien selv, når de tester kredsløbet!).

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Spørgsmål 11

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 12

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Du kan ønske at bruge enten en operationsforstærker eller en ægte komparator til denne øvelse. Uanset om den specifikke enhed har jernbane-til-jernbaneudgang swing kapacitet, er dit valg også.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 13

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Studerende er frit for at forbinde LED'en til komparatoren på en hvilken som helst måde de vælger (current-sourcing eller current-sinking).

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 14

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Du kan ønske at bruge enten en operationsforstærker eller en ægte komparator til denne øvelse. Uanset om den specifikke enhed har jernbane-til-jernbaneudgang swing kapacitet, er dit valg også.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 15

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen.

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V TP1 = Enhver spændingsbrønd mellem + V og -V
R pot = 10 kΩ lineært potentiometer
U 1 = TL081 BiFET operationsforstærker (eller halvdelen af ​​en TL082)

For at demonstrere låsning skal du have en op-amp, der kan låses op. Således bør du undgå op-ampere som LM741 og LM1458. Jeg anbefaler at bruge en op-amp som TL082 til denne øvelse, fordi den ikke kun låses op, men svinger heller ikke sin udgangsspænding fra skinne til skinne. Studerende skal se begge disse fælles begrænsninger, når de først lærer at bruge op-ampere.

Hvis dine elever spørger, er testpunktet TP1 til måling af potentiometerets output i stedet for som et sted at indsprøjte eksterne signaler til. Alt du behøver for at oprette forbindelse til TP1 er et voltmeter!

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 16

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en strømtransistor til dette kredsløb, da generelle signaltransistorer muligvis ikke har tilstrækkelige strømfordelingsgrader til at overleve, kan de ladende elever sætte dem igennem! Jeg anbefaler en lille DC motor som en belastning. En elektrisk motor giver en nem måde at øge elektrisk belastning ved at placere en mekanisk belastning på akslen. Ved at gøre dette kan eleverne selv se, hvor godt kredsløbet bevarer belastningsspændingen (modstå spænding "sag" under stigende belastningsstrøm).

Jeg har konstateret, at dette kredsløb er fremragende til at få eleverne til at forstå, hvordan negativ feedback virkelig virker. Her justerer opamp strømtransistorens basisspænding til det, det skal være for at opretholde belastningsspændingen på samme niveau som referencetilstanden fra zener diode. Enhver form for tab, der skyldes transistoren (især V BE ) kompenseres automatisk af opampen.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 17

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V TP1 = Enhver spændingsbrønd mellem + V og -V, der ikke resulterer i udmætning
R1 = 10 kΩ
R2 = 27 kΩ
R pot = 10 kΩ lineært potentiometer
U 1 = TL081 BiFET operationsforstærker (eller halvdelen af ​​en TL082)

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 18

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V TP1 = Enhver spændingsbrønd mellem + V og -V, der ikke resulterer i udmætning
R1 = 10 kΩ
R2 = 27 kΩ
R pot = 10 kΩ lineært potentiometer
U 1 = TL081 BiFET operationsforstærker (eller halvdelen af ​​en TL082)

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 19

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv alle fire modstande som ligeværdier, mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.). Dette vil sikre en differentiel spændingsgevinst for enhed. Hvis du vil have en anden spændingsgevinst, skal du på alle måder angive disse modstandsværdier, men du finder det passende!

Differentialestigning beregnes ved at gennemsnitlige kvoterne for hver målt V- udgang med sin respektive V i (+) - V i (-) differentialindgangsspænding beregnes. Common-mode gain beregnes ved at dividere forskellen i udgangsspændinger (ΔV ud ) ved forskellen i common-mode indgangsspændinger (ΔV in ).

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 20

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Vælg både positive indgangsspændingsværdier og negative indgangsspændingsværdier, så eleverne kan forudsige og måle udgangen af ​​dette kredsløb under begge typer forhold. Valget af dioder er ikke kritisk, da eventuelle ensretterdioder vil fungere. De to modstandsværdier skal være lige, og mindst lige så høj som potentiometerværdien. Jeg anbefaler et 10 kΩ potentiometer og 15 kΩ modstande.

Et godt opfølgende spørgsmål at spørge er, hvad der ville være nødvendigt at ændre polariteten af ​​denne halvbølge præcisions ensretter kredsløb.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 21

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Vælg både positive indgangsspændingsværdier og negative indgangsspændingsværdier, så eleverne kan forudsige og måle udgangen af ​​dette kredsløb under begge typer forhold. Valget af dioder er ikke kritisk, da eventuelle ensretterdioder vil fungere. Alle modstandsværdier skal være lige, og mindst lige så høj som potentiometerværdien. Jeg anbefaler et 10 kΩ potentiometer og 15 kΩ modstande.

Et godt opfølgende spørgsmål at spørge er, hvad der ville være nødvendigt at ændre polariteten af ​​dette fuldbølge-præcisions-ensretterkredsløb.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 22

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Vælg værdier for V , der viser kredsløbets evne til at "holde" den sidste højeste (mest positive) indgangsspænding.

Jeg har fundet disse værdier til at fungere godt:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = R2 = 10 kΩ
R3 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ
C 1 = 1 μF (ikke-elektrolytisk, lavt lækkende polyester eller keramik)
D1 = D2 = 1N4148 switchdiode
U 1 = U 2 = TL082 dobbelt BiFET opamp

TL082 opamp fungerer godt i dette kredsløb af tre grunde: For det første er det en dobbelt opamp, der leverer begge nødvendige opamps i en enkelt 8-polet pakke. For det andet tilvejebringer dets JFET-indgangstrin de lave indgangsforspændingsstrømme, der er nødvendige for at undgå at dræne kondensatoren for hurtigt. For det tredje er den fri for låsning, som gør det muligt at nulstille kondensatorspændingen til den fulde (negative) spændingsspænding og stadig har en gyldig udgang.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 23

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V i = 1 V peak-to-peak ved 10 kHz
R1 = 10 kΩ
R2 = 100 kΩ
Cl = 0, 001 μF
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

En god opfølgningsaktivitet for dette kredsløb er at ændre indgangsfrekvensen og forudsige / måle faseskiftet (Θ) mellem indgang og udgang for sinusformede bølgeformer. Resultaterne kan være overraskende, især hvis du er vant til adfærd hos et passivt integratorkredsløb.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 24

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
V i = 1 V peak-to-peak, ved 1 kHz
R1 = 1 kΩ
Cl = 0, 1 μF
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

En god opfølgningsaktivitet for dette kredsløb er at ændre indgangsfrekvensen og forudsige / måle faseskiftet (Θ) mellem indgang og udgang for sinusformede bølgeformer. Resultaterne kan være overraskende, især hvis du er vant til adfærd fra et passivt differentiator kredsløb.

Studerende kan blive forfærdet, hvis de ser en "støjende" output-bølgeform, især hvis de lige har afsluttet aktiv integratorkredsløbet. Forklar for dem, at støj på udgangen af ​​et differentiator kredsløb er ret normalt på grund af en differentiators korrekte funktion: at tilvejebringe spændingsforstærkning proportional med signalets frekvens. Det betyder, at selv en lille højfrekvent støj på indgangen vil dukke op på output i forstørret form. Påmind dem om, at dette er, hvad differentiatorer skal gøre, og det er ikke noget idiosyncrasy af kredsløbet.

Aktive differentiator kredsløb er gode til at vise forvrængninger i input waveform. Mens rene sinusbølger skulle give rene sinusbølger ud, og rene trekantbølger skulle producere rene firkantede bølger, vil afvigelser fra disse "rene" bølgeformtyper producere udgangsbølgeformer, som klart afviger fra deres ideelle former. Normalt indikerer en "forvrænget" udgang ikke en fejl i kredsløbet, men snarere en subtil forvrængning i indgangssignalet, som ellers ville gå usynligt på grund af dets minimale størrelse.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 25

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Jeg anbefaler at indstille funktionsgeneratorens udgang til 1 volt for at gøre det lettere for eleverne at måle punktet "cutoff". Du kan dog indstille det til en anden værdi, hvis du vælger det (eller lad elever sætte værdien selv, når de tester kredsløbet!).

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Sørg for at vælge komponentværdier, der giver en frekvensbrønd inden for det område, som den angivne opamp kan håndtere! Det ville f.eks. Være tåbeligt at specificere en cutoff-frekvens i megahertz-området, hvis den særlige opamp, der blev brugt, var en LM741.

Spørgsmål 26

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Jeg anbefaler at indstille funktionsgeneratorens udgang til 1 volt for at gøre det lettere for eleverne at måle punktet "cutoff". Du kan dog indstille det til en anden værdi, hvis du vælger det (eller lad elever sætte værdien selv, når de tester kredsløbet!).

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Sørg for at vælge komponentværdier, der giver en frekvensbrønd inden for det område, som den angivne opamp kan håndtere! Det ville f.eks. Være tåbeligt at specificere en cutoff-frekvens i megahertz-området, hvis den særlige opamp, der blev brugt, var en LM741.

Spørgsmål 27

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Jeg anbefaler også, at eleverne bruger et oscilloskop til at måle vekselstrøm i et kredsløb som dette, fordi nogle digitale multimetre har svært ved at måle AC-spændingen præcist uden for frekvensområdet. Jeg finder det særligt nyttigt at indstille oscilloskopet til "XY" -tilstanden, så den trækker en tynd linje på skærmen frem for at fejre over skærmen for at vise en faktisk bølgeform. Dette gør det lettere at måle peak-to-peak spænding.

Værdier, der har vist sig at fungere godt for denne øvelse, er givet her, selvom mange andre værdier selvfølgelig er mulige:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 5 kΩ (faktisk to parallelle 10 kΩ modstande)
R 4 = 20 kΩ (faktisk to 10 kΩ modstande i serie)
Cl = 0, 001 μF
C2 = 0, 001 μF
C3 = 0, 002 μF (faktisk to 0, 001 μF kondensatorer parallelt)
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Denne kombination af komponenter gav en forventet hakfrekvens på 15, 92 kHz, med en faktisk cutoff-frekvens (ikke factoring i komponenttolerancer) på 15, 87 kHz.

Spørgsmål 28

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = R2 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ multi-turn
C1 = C2 = 0, 001 μF
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Bemærk, at potentiometerjusteringen på grund af manglen på automatisk forstærkning i dette kredsløb er meget følsom! Studerende skal finjustere multiventpotentiometeret for at opnå en god sinusbølge (opfylder Barkhausen-kriteriet).

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 29

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = R2 = 10 kΩ
R3 = R4 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ multi-turn
C1 = C2 = 0, 001 μF
D1 = 1N4148
D2 = 1N4148
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Med tilstedeværelsen af ​​amplitudebegrænsende dioder D 1 og D 2 er potentiometerjusteringen ikke nær så følsom som uden. Prøv at fjerne begge dioder for at se, hvad der sker, når der ikke er nogen amplitudebegrænsning overhovedet! Studerende skal finjustere multiventpotentiometeret for at opnå en god sinusbølge (opfylder Barkhausen-kriteriet). Med diodene på plads kan du dog justere potentiometeret for en sløjfeforøgelse lige over enhed, med den eneste konsekvens er svag forvrængning af bølgeformen snarere end alvorlig forvrængning.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 30

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ multi-turn
Cl = 0, 001 μF eller 0, 47 μF
L1 = 100 mH
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Bemærk, at potentiometerjusteringen på grund af manglen på automatisk forstærkning i dette kredsløb er meget følsom! Studerende skal finjustere multiventpotentiometeret for at opnå en god sinusbølge (opfylder Barkhausen-kriteriet).

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 31

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Brug en dobbeltspændingsreguleret strømforsyning til at forsyne strømmen til opampen. Angiv standardmodstandsværdier, alt mellem 1 kΩ og 100 kΩ (1k5, 2k2, 2k7, 3k3, 4k7, 5k1, 6k8, 10k, 22k, 33k, 39k 47k, 68k osv.).

Jeg har haft god succes ved at bruge følgende værdier:

+ V = +12 volt
-V = -12 volt
R1 = 10 kΩ
R pot = 10 kΩ multi-turn
Cl = 0, 001 μF eller 0, 47 μF
L1 = 100 mH
U 1 = halvdelen af ​​LM1458 dobbelt operationel forstærker

Bemærk, at potentiometerjusteringen på grund af manglen på automatisk forstærkning i dette kredsløb er meget følsom! Studerende skal finjustere multiventpotentiometeret for at opnå en god sinusbølge (opfylder Barkhausen-kriteriet).

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 32

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Studerende er frit for at vælge et oscillator design, der opfylder kriterierne: sinusformet output ved en bestemt frekvens.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

Spørgsmål 33

Reveal svar Skjul svar

Brug kredsløbsimuleringssoftware til at verificere dine forudsagte og målte parameterværdier.

Bemærkninger:

Studerende er frit for at vælge enhver arbejdscyklus, de ønsker. Det eneste præstationskriterium er udgangsfrekvens.

En udvidelse af denne øvelse er at inkorporere fejlfindingsspørgsmål. Uanset om du bruger denne øvelse som en præstationsvurdering eller blot som et konceptbyggende laboratorium, vil du måske følge op med elevernes resultater ved at bede dem om at forudsige konsekvenserne af visse kredsløbsfejl.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →