无源滤波器电路

笔记：

向学生询问他们如何在这些定性评估中到达他们的答案。如果他们发现难以理解频率与反应组件的阻抗的关系，我建议您通过定性地通过电抗方程式工作。换句话说，评估每个电抗公式（x_l= 2 πf L和X_C= [1 /（2πfc）]）根据f的增加和减少，以了解这些组件中的每一个如何反应低频信号。

笔记：

低通和高通滤波器电路真的很容易识别，如果你考虑极端的输入频率:射频(非常高)和直流(f = 0hz)。要求你的学生识别这些极端频率例子中滤波器电路中所有元件的各自阻抗，每个滤波器电路的功能应该变得非常清楚。

笔记：

请您的学生描述哪种类型的滤波器电路串联电容器形式：低通，高通，带通或带停止？讨论该过滤器的名称应该如何描述声音系统中的预期函数。

关于后续问题，重要的是让学生认识到某些电容器类型的实际局限性。有一件事是肯定的，普通(极化)电解电容器将不会在这样的应用程序中正常工作!

笔记：

您的学生可能需要做一点刷新(或首次研究!)之前，他们可以理解为什么大的ESR值可能导致电容器爆炸在极端的操作条件下。

笔记：

在滤波器设计中这样选择的原因是非常实用的。要求学生描述“分流”形式的滤波器如何工作，其中无功组件与负载并联，通过串联电阻接收功率。对比这与“阻塞”形式的滤波电路，其中无功元件串联与负载。在滤波器的一种形式中，电阻是必需的。在另一种形式的滤波器中，电阻器是不需要的。这对滤波器电路的功耗有什么影响?

笔记：

与学生讨论为什么选择电感作为直流电源的滤波元件，而选择电容作为交流数据信号的滤波元件。当交流数据信号的频率(千赫兹或兆赫)相对于直流电源(频率= 0赫兹)时，这些元件的相对电抗是多少?

这个问题也是对“叠加定理”的良好审查，是网络定理最有用和最容易理解的。请注意，不需要定量值来掌握该通信网络的功能。分析它定性而是和你的学生。

笔记：

挑战你的学生描述如何用这个收音机换台。例如，如果我们在听一个1000千赫的广播电台而我们想把它改成1150千赫的广播电台，我们要对电路做什么?

一定要和他们讨论可调电容器(空气介质)的结构。

笔记：

当然，在答案中给出的剧情是用于理想的高通滤波器，其中F的所有频率_截止是否阻塞了f以上的所有频率_截止传递。在现实中，滤波器电路从未达到这种理想的“方边”响应。与你的学生讨论这种过滤器的可能应用。

挑战他们画出理想的波德图带通和带阻过滤器。这样的练习确实有助于澄清滤波电路的目的。否则，就会有一种趋势，让人对真实的滤波电路(与之相应的是复杂的波德图和数学分析)应该做什么失去看法。

笔记：

答案中给出的图，当然，是一个理想的低通滤波器，其中所有频率都低于f_截止通过了和f的所有频率_截止被屏蔽。在现实中，滤波器电路从未达到这种理想的“方边”响应。与你的学生讨论这种过滤器的可能应用。

挑战他们画出理想的波德图带通和带阻过滤器。这样的练习确实有助于澄清滤波电路的目的。否则，就会有一种趋势，让人对真实的滤波电路(与之相应的是复杂的波德图和数学分析)应该做什么失去看法。

笔记：

一定要问学生他们在哪里找到这个滤波器电路的截止频率公式。

当学生在截止频率下计算电阻器和电容器的阻抗时，它们应该注意到一些独特的东西。向您的学生询问为什么这些价值观在截止频率上。这只是一个巧合，或者这是关于如何为RC电路定义“截止频率”的更多信息？

笔记：

一定要问学生他们在哪里找到这个滤波器电路的截止频率公式。

笔记：

一定要问学生他们在哪里找到这个滤波器电路的截止频率公式。

笔记：

一定要问学生他们在哪里找到这个滤波器电路的截止频率公式。另外，询问他们如何区分输入和输出终端。如果这些终端被反转(即输入信号被应用到输出终端)会发生什么?

笔记：

这是一个代数代换的练习，取公式X = R，通过代换的方式把f引入其中，然后解出f。太多的学生试图记住每一个新的东西，而不是把他们的知识建立在以前学过的材料上。令人惊讶的是，如果一个人知道如何使用代数，那么他可以从少数几个基本方程中推导出许多电子和电子公式。

一些教科书呈现LR截止频率公式，如下所示：

f截止＝ 1 2π l R

如果学生提出这个公式，你可以相当肯定地说，他们只是在某个地方找到了它，而不是用代数推导出来的。当然,这个公式是完全等价的一个我给我的答案,好向全班展示这两个是等价的,但这个问题的真正目的是让你的学生使用代数作为一个实用工具电理论的理解。

笔记：

这个问题最重要的部分，和往常一样，是让学生提出确定R值的解法。请他们解释他们是如何得出这个答案的，以及他们的解法是否使用了任何公式或原理电容滤波器电路。

笔记：

如果您的学生以前从未遇到分贝（DB）评级，则应向他们解释-3 dB是表达式意味着“一半功率”，这就是为什么滤波器的截止频率通常被称为原因半功率点．

关于截止频率的重要教训是，它的定义与负载功率有关。这并不是说有人决定任意定义f_截止当负载接收到源电压的70.7%时!

笔记：

注意，在这个问题中没有给出元件的值，只给出了两个电路在截止频率下工作的条件。这可能会给一些学生带来麻烦，因为他们只习惯于数值计算。这个问题的结构迫使学生的思维方式与他们习惯的思维方式有所不同。

笔记：

请同学们注意这个特殊的波德图所使用的刻度。这叫做双对数刻度，垂直轴和水平轴都没有线性标记。这种缩放允许在相对较小的图上显示非常广泛的条件，这在滤波电路分析中很常见。

笔记：

在这个问题中，我选择让学生绘制Bode图，只给他们每个过滤器类型的书面描述。

笔记：

除了让学生了解带函数滤波器可能是由低通和高通滤波器块组成，这个问题实际上是为了启动解决问题的活动。和你的学生讨论他们如何处理这样的问题，看看电路是如何反应的。他们在大脑中做了什么“思想实验”来研究这些电路?

笔记：

像往常一样，让你的学生解释一下为什么答案是正确的，而不是重复给出的答案!

笔记：

像往常一样，让你的学生解释一下为什么答案是正确的，而不是重复给出的答案!

笔记：

这些滤波器设计中的一些在本质上是共振的，而另一些则不是。谐振电路，特别是当使用高q元件时，接近理想的带通(或-块)特性。与学生讨论谐振带滤波器和非谐振带滤波器的不同设计策略。

同时包含电感和电容的高通滤波器最初可能看起来是某种形式的谐振(即带通或带阻)滤波器。它实际上将以某种频率（IES）共鸣，但其整体行为仍然是高通。如果学生询问了这一点，您可以通过使用计算机仿真软件绘制类似电路的行为（或通过建议他们自己进行模拟）来最终回答他们的查询。

关于后面的问题，考虑到电容器短路和电感和电阻断开的相对可能性，讨论哪个组件更容易发生故障将是一个很好的练习。

笔记：

这些滤波器设计中的一些在本质上是共振的，而另一些则不是。谐振电路，特别是当使用高q元件时，接近理想的带通(或-块)特性。与学生讨论谐振带滤波器和非谐振带滤波器的不同设计策略。

尽管谐振带滤波器的设计具有近乎理想(理论)的特性，只用电容和电阻的带滤波器也很流行。问问你的学生为什么会这样。在设计滤波器电路时，是否有任何原因可以有意避免电感?

笔记：

这个问题提供了一个良好的机会，要求学生在课堂前面绘制典型带通道或带停止滤波器的Bode绘图，以说明概念。不要害怕让学生到教室的前面呈现他们的发现。这是建立对他们的信心的一种好方法，也有助于抑制你（教师）是课堂上最高权威的幻象！

笔记：

带宽在电子学中是一个重要的概念，不仅仅用于滤波器电路。yabosports官网您的学生在做研究时，可能会发现放大器、传输线和其他电路元件的带宽。尽管这个术语有许多不同的应用，但其原理基本上是相同的。

笔记：

带宽在电子学中是一个重要的概念，不仅仅用于滤波器电路。yabosports官网您的学生在做研究时，可能会发现放大器、传输线和其他电路元件的带宽。尽管这个术语有许多不同的应用，但其原理基本上是相同的。

笔记：

虽然“带宽”通常首先应用于带通和带停止过滤器，但学生还需要意识到它也适用于其他过滤器类型。这个问题，除了审查带宽的定义外，还审查了截止频率的定义。让学生解释70.7％的数字来自哪里。暗示：半功率观点！

笔记：

这个问题的目的，除了提供一种方便的方法来描述滤波电路外，也是向学生介绍a的概念白噪声来源并加强他们对频谱分析仪功能的理解。

如果有人碰巧注意到，请注意，该滤波器电路所示的滚动是非常陡峭的!这种强烈的响应永远无法用一个简单的单电阻、单电容(“一阶”)滤波器实现。它必须是一个多级模拟滤波电路或某种有源滤波电路。

笔记：

这个问题的目的是要从知道故障是什么的角度来处理电路故障排除，而不仅仅是知道症状是什么。虽然这不一定是一个现实的观点，它帮助学生建立必要的基础知识，从经验数据诊断故障的电路。诸如此类的问题之后(最终)应该有其他问题，要求学生根据测量结果来识别可能的错误。

笔记：

这仅仅是代数上的一个练习。然而，知道这三个组件值如何影响Q系数谐振电路是一种宝贵而实用的见解!

笔记：

计算这些参数所需的公式很容易从任何基本电子文本中获得。yabosports官网学生找到这些信息应该不会有困难。

笔记：

确定对谐振频率的影响是一个简单的定性分析问题与谐振频率公式。如果学生知道带宽与L、C、R的关系式，那么对Q(挑战题)的影响就可以很容易地回答出来。

笔记：

虽然没有使用电力线载波技术对高压配电系统的通信,因为它曾经是,现在微波,光纤、卫星通信技术已经取代老技术——它仍然是用于低电压电源系统包括住宅(家)连接。询问您的学生是否听说过任何消费类技术能够沿着插座线路传播任何类型的数据或信息。“X10”是一项成熟的技术，在这个时候(2004年)，市场上有一些设备，允许人们将电话插入电源插座，将不同房间的电话连接在一起，而不需要添加特殊的电话电缆。

即使您的学生还没有学习过三相电力系统或变压器，他们仍然应该能够根据他们对电容器和电感的了解，以及他们如何对任意高频率的信号作出反应，来辨别通信信号的电路路径。

关于耦合电容单元的信息来自于工业电子参考手册yabosports官网，由约翰·威利父子出版于1948年(1953年6月第四版)。虽然电力线载波技术现在的应用并不像当时那么广泛，但我相信它对刚刚学习滤波电路和在同一电路中混合不同频率信号的学生有很大的教育价值。lol亚博对ig

笔记：

尽管电力线载波技术在高压配电系统中的通信使用不像过去那样多——现在微波、光纤和卫星通信技术已经成熟——它仍然在低压电力系统中使用，包括住宅(家庭)布线。询问您的学生是否听说过任何消费类技术能够沿着插座线路传播任何类型的数据或信息。“X10”是一项成熟的技术，在这个时候(2004年)，市场上有一些设备，允许人们将电话插入电源插座，将不同房间的电话连接在一起，而不需要添加特殊的电话电缆。

我认为这是谐振的一个很好的应用:电感和电容的互补特性可以克服电容本身提供的不太理想的耦合。和你的学生讨论这个有挑战性的问题，让他们考虑电容的一些实际限制，以及电感/电容谐振对如何比超大电容更好地解决线耦合问题。

笔记：

回答这个问题只是一个研究问题！有许多参考学生可以去用于双T恤过滤器的信息。

笔记：

让你的学生解释为什么开R₂会使这个滤波器充当高通而不是带阻。然后，让他们识别其他可能导致类似后果的组件故障。

顺便说一下，这个滤波电路很受欢迎孪生发球台过滤拓扑。

笔记：

这个问题最重要的答案是如何你的学生拿到了正确的电位器标识。如果你的学生都不知道如何识别电位器，给他们这个提示:使用叠加定理分析该电路对低频信号和高频信号的响应。假设低音的电容器是不透明的(Z =∞)，高音的电容器是透明的(Z = 0)。如果采用这种方法，答案应该是清楚的。

这种通用的解决问题的技巧——分析两个或两个以上的“极端”场景来比较结果——是您的学生需要熟悉的重要方法。它对分析滤波电路非常有帮助!

笔记：

除非使用低值电阻，否则问题所示的电路不是非常实用的直接耳机使用。否则，损失太大而且最大的体积受到影响。对原始电路的改进是匹配变压器用于有效地增加耳机阻抗的情况下的改进：

笔记：

在学生提出他们对故障元件或电线的看法之前，与他们讨论电路是如何工作的。在有效地排除故障之前，必须了解电路的基本工作原理!

笔记：

在学生提出他们对故障元件或电线的看法之前，与他们讨论电路是如何工作的。在有效地排除故障之前，必须了解电路的基本工作原理!

笔记：

接下来的问题是另一个例子，说明叠加定理在分析滤波电路时的实用性。

笔记：

如果学生很难看到电容来自哪里，提醒他们我们正在处理非常这里的高频和金属部件之间的空气是足够的介质来产生所需的电容。

线圈之间的耦合可能更难掌握，特别是如果您的学生还没有学习互感。可以这样说，能量在高频线圈之间传输，损耗很小，允许射频信号从谐振器的一端进入，从谐振器的另一端退出，而不需要任何电线将两级物理连接在一起。

笔记：

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:学生应该构建自己用实际元件“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。

以下这种实践方法的另一个原因是教学科学的方法:通过执行真实的实验来检验假设(在本例中是数学预测)的过程。学生也将发展真正的故障排除技能，因为他们偶尔会做出电路构造错误。

在他们开始之前，用你的课程花一些时间来审查建筑电路的一些“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。我从来没有停止过惊讶于学生在典型的讲座（教练独白）格式中掌握了指示！

向学生介绍实际电路的数学分析的一个很好的方法是让他们首先从测量交流电压和电流中确定元件值(L和C)。当然，最简单的电路是连接电源的单个组件!这不仅会教学生如何正确和安全地设置交流电路，而且还会教他们如何在没有专门的测试设备的情况下测量电容和电感。

关于无功元件的注意事项:使用高质量的电容器和电感，并尝试使用低频率的电源。小型降压电源变压器对于电感(至少在一个封装中有两个电感!)工作良好，只要施加在任何变压器绕组上的电压小于该变压器在该绕组上的额定电压(以避免铁芯饱和)。

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的电路，那么他们应该尽可能地在真实的电路中学习。如果你的目标是培养理论物理学家，那么务必坚持抽象分析!但我们大多数人都计划让我们的学生在现实世界中做一些事情，利用我们给他们的教育。lol亚博对ig当他们将知识应用于实际问题时，花在构建真实电路上的“浪费”时间将带来巨大的回报。

此外，让学生构建自己的练习问题教导他们如何执行主要研究，从而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，而且让你的学生在许多真实的电路上练习他们的数学!