不要只是坐在那里!建造一些东西!! |
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:
当学生首次学习半导体器件时,并且最有可能通过在电路中进行不正当的连接来损坏它们时,我建议他们尝试大量的高瓦数部件(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。
像往常一样,避免非常高,极低的电阻值,避免仪表“加载”(高端)引起的测量误差,并避免晶体管烧坏(在低端)。我建议在1kΩ和100kΩ之间的电阻器。
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。
让电子自己给你自己的“练习问题”的答案!
我的经验是,学生需要大量的电路分析练习才能熟练。为此,教师通常会给他们的学生提供大量的练习问题,让他们完成,并提供答案,让学生检查他们的作业。虽然这种方法使学生精通电路理论,但它未能充分教育他们。
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:学生应该建造自己用实际元件“实践问题”,并尝试用数学方法预测各种电压和电流值。这样,数学理论就“活了起来”,学生们就能熟练地运用数学,而不仅仅是解方程。
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!
对于那些抱怨让学生构建真实电路而不仅仅是数学分析理论电路的“浪费”时间的老师,我要提醒他们:
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。lol亚博对ig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。yabosports官网lol亚博对ig
在大多数科学中,建立真实的实验比建立电路要困难和昂贵得多。核物理、生物、地质和化学的教授们会很乐意让他们的学生将高等数学应用到真正的实验中,而不会造成任何安全隐患,而且成本低于教科书。他们不能,但你可以。利用你的科学固有的便利,而且让那些学生在很多真实电路上练习他们的数学!
在该公共集电极放大器电路中填写几个给定值的输出电压表。假设晶体管是标准硅NPN单元,标称基极发射极结的正向电压为0.7伏:
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描述这个晶体管电路的输出电压将做什么(与地测量),如果电位器雨刷从全向下的位置开始(与地共同),并缓慢地移动向上方向(更接近V):
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如果输入电压斜坡从0伏到-10伏(相对于地测量),则描述该晶体管电路的输出电压(参考接地测量)的输出电压(测量)。
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诀窍!V出在整个过程中保持在0伏。
这可能不是许多学生期待的结果!但是,对于他们来说是理解晶体管电路中极性的重要性。这个例子应该大量清晰。
如果我们要将正弦AC信号应用于该晶体管放大器电路的输入,则输出肯定会不是是sinusoidal:
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显而易见的是,在该电路的输出时只能再现输入的部分。波形的其余波形似乎是“缺失”,被扁平线所取代。解释为什么这个晶体管电路无法放大全部的波形。
如果输入电压(V.V),可以从该简单的晶体管电路获得Class-A操作在)是“偏置”的串联直流电压源:
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首先,定义“A类”放大器操作。然后,解释一下为什么该晶体管需要偏置偏置。
解释以下偏置网络功能如何:
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每个人都有相同的基本目的,而是以不同的方式工作以实现它。描述AC信号放大器中的任何偏置网络的目的,并对三个电路中的每一个采用的实现此目的的不同手段进行评论。
提示:想象一下,如果每个电路中的交流信号源关闭(用短而替换)。解释每个偏置网络如何在始终保持晶体管始终保持晶体管,即使没有AC信号输入也是如此。
描述这个晶体管电路的输出电压将做什么(与地测量),如果电位器雨刷从全向下的位置开始(与地共同),并缓慢地移动向上方向(更接近V):
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V出将从10伏下降到接近零伏,因为电位器的雨刷移动到更接近V。
接着问:基于这个结果,你是否倾向于称这个放大器为反转或者一个无行向电路?
虽然这个电路很简单,但是掌握它也很重要。一定要和你的学生充分讨论它的操作,这样他们才能理解。
如果我们要将正弦AC信号应用于该晶体管放大器电路的输入,则输出肯定会不是是sinusoidal:
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很明显,在这个电路中只有部分输入被放大了。其余的波形似乎在输出中“丢失”了,被一条平坦的线所取代。解释为什么这个晶体管电路不能放大整个波形。
晶体管基本上是DC器件,而不是AC器件。考虑输入信号被发送到的基极 - 发射器PN结:它只能在一个方向上进行(基本正和发射器负极)。
有时,用一个显示基极-发射极结为二极管的晶体管模型来重新绘制电路是有帮助的。如果你认为这个模型可以帮助你的一些学生理解这里的概念,让另一个学生在白板上画晶体管模型,并使用这幅图作为讨论的辅助。像任何PN结一样,BJT的基极-发射极结只“希望”在一个方向上传导电流。
如果输入电压(V.V),可以从该简单的晶体管电路获得Class-A操作在)是“偏置”的串联直流电压源:
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首先,定义“A类”放大器操作。然后,解释一下为什么该晶体管需要偏置偏置。
解释以下偏置网络功能如何:
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每个人都有相同的基本目的,而是以不同的方式工作以实现它。描述AC信号放大器中的任何偏置网络的目的,并对三个电路中的每一个采用的实现此目的的不同手段进行评论。
AC信号放大器中的任何偏置网络的目的是通过基部提供足够的静态电流,以将晶体管保持在整个输入信号的波形周期中的截止和饱和之间的极端之间。
所有三种偏置技术都是常用于晶体管放大器电路的,因此每个学生都要理解它们。在每种情况下,电阻器通过晶体管的基极提供电流的“涓流”,以保持其始终“开启”。
一种非常为晶体管放大器电路提供偏置电压的常用方法是使用分压器:
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但是,如果我们要直接将交流信号电压源连接到两个分压器电阻之间的连接,则电路很可能就像没有分压器网络就可以到位:
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相反,电路设计人员通常放置一个耦合电容器在信号源和分压器结之间,如下:
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解释为什么耦合电容是必要的,以使分压器工作在和谐的交流信号源。此外,确定哪些因素将决定这个耦合电容器的大小相关。
解释晶体管放大器的偏置电路中的故障如何完全杀死该放大器的(AC)输出。如何以及为什么DC偏置电压的偏移可以对被放大的AC信号产生影响?
学生构建以下电路并将示波器连接到其输出:
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示波器显示的波形是这样的:
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绝对不是课程 - 操作!怀疑输入波形的问题,学生将示波器探头与放大器输出的连接断开,并将其移动到放大器输入端子。在那里,看到以下波形:
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如何使用这种清洁输入波形产生这种放大器电路的扭曲输出波形?解释你的答案。
直流偏置电压(V偏见)过度。
通过检查输出波形,询问您的学生如何在过度偏置和偏置不足之间的差异。有一个差异可以看出,但它需要良好地了解电路如何运作!学生可能会被诱人简单地记住波形(“当我看到这种波形时,我知道问题是过度偏见的问题。。。”),准备挑战他们的理解,如:
值得一提的另一点:一些学生可能会被输入和输出波形的分阶段混淆,比较两个不同的示波器显示器。对于诸如此类的共分发射器(反相)放大器,他们期望在输入电压峰值负,并且Visa Versa的情况下,看到输出电压峰值正,但是这里两个示波器显示屏显示左下方发生的正峰值 -屏幕的手边。为什么是这样?因为示波器不代表相位,除非它处于双跟踪模式!当您断开输入探头并将其移动到电路中的另一个点时,任何时间参考都会丢失,示波器的触发功能将第一波形峰值放置在您将其告知,通常在显示屏的左侧附近。
假设您正在构建一个用于音频使用的a类晶体管放大器,但没有一个示波器可用来检查输出波形是否存在由不当偏置引起的“剪辑”。不过,你有一副音频耳机,可以用来听信号。
解释一下如何使用一副耳机来检查波形中是否存在严重的失真。
将信号发生器设置为“正弦波”,纯正弦波与扭曲(“剪切”)正弦波之间的特性差异非常明显。
我想要这个问题的答案不仅仅是我给出的答案的鹦鹉。任何人都可以说扭曲的波浪声音不同。“我想知道如何听起来不同,这个答案只能通过直接实验来实现!
假设交流输入电压为0伏,硅晶体管,计算该晶体管电路的近似静态(DC)基极电流:
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一世B.= 38.3μ
这个电路故意以一种复杂的方式绘制,以迫使学生识别它的配置除了标准布局。许多人缺乏空间推理能力,无法轻松做到这一点,需要大量的练习才能熟练掌握。问问你那些更熟练的学生,他们是否有什么“窍门”来帮助那些遇到类似问题的人。有什么简单的方法,我们可以用一个更容易理解的形式重新画这个电路?
计算电位器雨刷电压(V偏见)需要将晶体管保持在截止和活动模式之间的阈值下。然后,计算驱动晶体管右转到主动模式和饱和度之间的阈值所需的输入电压。假设理想的硅晶体管行为,恒定β为100:
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在截止和活动模式之间的阈值,v偏见= -0.7伏特
在有源模式和饱和之间的阈值,V偏见= -1.72伏(假设0伏VCE在饱和)
随访问题:如果我们使用电位器建立AC信号的偏置电压,则DC偏置电压的量将直接将晶体管直接放置在这两个极端的操作之间(截止与饱和度),以便允许AC输入信号以“摆动”等量正负在失真限制下?换句话说,电压设置正好在-0.7伏之间和-1.72伏之间?
如果您的学生遇到困难分析该电路,请将它们从计算晶体管开始潮流在截止和饱和度的阈值。
多年来,我发现的数学伎俩有助于在两个值之间找到中点是将两个值加在一起,然后划分为两个。尽管如此,挑战您的学生使用其他计算该中点值的方法。
将信号耦合电容插入到该晶体管放大器的偏置网络中时,哪种方式(偏振)电容应该去哪种方式?(提示:交流信号源输出纯AC,具有0伏的时间平均直流值)。
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解释为什么这个电容器的方向很重要,以及如果它以错误的方式连接会发生什么。
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很容易错过电源极性的细节,从通常看到的(负代替正极)。实际上,我很惊讶地看到有多少介绍性教科书有耦合电容绘制错误的方式,因此期望一些学生可以通过研究他们的答案的文本来混淆!
描述在该耳机放大器电路中完成正确的偏置程度(适用于放大小型无线电的音频输出):
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另外,描述了10kΩ电位器和22μF电容器的功能。
偏置通过100kΩ电阻完成。10kΩ电位器是音量控制,22μF电容器用于将输入信号“耦合”到晶体管的基础,同时阻止任何直流偏置电压从“反馈”到音频信号源。
挑战问题:有一个名称用来描述这个电路中使用的双晶体管结构,一对PNP或NPN晶体管级联,其中一个发射器到另一个的基极。这个名称是什么?这个配置比单个晶体管有什么优势?
该电路在无焊接面包板上以一两个小时组装和测试。它会制作一个伟大的实验室实验,可以由课外学生使用!
以下电路是三声道音频混合器电路,用于混合和放大三种不同的音频信号(来自麦克风或其他信号源):
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假设我们用示波器在图中的Ä点测量了一个9 kHz的0.5伏(峰值)正弦电压。确定电路中“B”点的电压,在此交流信号电压“通过”分压器偏置网络后。
在“B”点的电压将是AC和DC的混合,所以一定要表达这两个量!忽略晶体管基极电流对分压器的任何“负载”效应。
VB.= 1.318 VDC 0.5 VAC(峰值)
要求您的学生47μF电容器的目的。由于其存在并不明显衰减点“A”(整个0.5伏AC进入B),因此不仅仅是用直线替换它?
解释该短语“类放大器操作”的意义。特定放大器电路在“类A”模式下操作是什么意思?