Sarcinile active în circuitele de amplificare

Ansamblu audio de 2x100W cu module TDA7294 (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Sarcinile active în circuitele de amplificare

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Știm că circuitul curent într-un circuit poate fi calculat cu următoarea formulă:

I = E total


R total

De asemenea, știm că tensiunea care a scăzut peste orice singur rezistor într-un circuit de serie poate fi calculată cu următoarea formulă:

E R = IR

Combinați aceste două formule într-una, astfel încât variabila I să fie eliminată, lăsând doar E R exprimată în termeni de E total, R total și R.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

E R = E total⎛ ⎝ R


R total

 

Următoarea întrebare: manipulați algebric această ecuație pentru a rezolva pentru E total în ceea ce privește toate celelalte variabile. Cu alte cuvinte, arătați cum ați putea calcula cantitatea de tensiune totală necesară pentru a produce o scădere de tensiune specificată (E R ) pe o rezistență specificată (R), având în vedere rezistența totală a circuitului (R total ).

Note:

Deși această "formulă de divizare a tensiunii" poate fi găsită în orice număr de cărți de referință electronice, elevii trebuie să înțeleagă cum să manipuleze algebric formula dată pentru a ajunge la aceasta.

intrebarea 2

Determinați ce se va întâmpla cu tensiunea de ieșire (V out ) și curentul rezistorului R 1 (I R 1 ) în acest circuit, deoarece rezistența lui R 2 este crescută :

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Pe măsură ce R2 crește rezistența, V out crește și I R 1 scade.

Note:

Nimic special aici - doar o analiză calitativă a unui circuit simplu de separare a tensiunii.

Întrebarea 3

Să presupunem că am comparat performanțele a două circuite de separare a tensiunii unul lângă altul. Circuitul din stânga are un rezistor variabil (R 2 ), în timp ce circuitul din dreapta are două rezistențe variabile (R 1 și R 2 ). Rezistențele circuitului din dreapta sunt cuplate în așa fel încât, pe măsură ce o rezistență crește, cealaltă va scădea cu aceeași valoare, menținând constanta totală a circuitului:

Știind că ieșirea de tensiune de către un divizor de tensiune este descrisă de următoarea formulă, determinați care circuit de divizor de tensiune produce cea mai mare schimbare a tensiunii de ieșire pentru o anumită modificare a rezistenței R 2 .

V out = bateria V⎛ ⎝ R2


R1 + R2

 

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Distribuitorul de tensiune cu reostaturile de tensiune va produce cea mai mare schimbare a tensiunii de ieșire pentru o anumită modificare a rezistenței R 2, deoarece numai numerotatorul fracțiunii din formula divizorului de tensiune se modifică cu R 2, nu și cu numitorul.

Următoarea întrebare # 1: ce se întâmplă cu cantitatea de curent din fiecare circuit pentru o anumită modificare a rezistenței R 2 "note ascunse"> Note:

Înțelegerea bazei matematice a răspunsului poate fi un salt semnificativ pentru unii studenți. Dacă întâmpină dificultăți în înțelegerea modului în care formula de divizare a tensiunii dovedește răspunsul, încercați să încercați un "experiment de gândire" cu numere foarte simple:

Condiții inițiale:
R 1 = 1 Ω
R 2 = 1 Ω
V baterie = 1 volt

Acum, creșteți R 2 de la 1 Ω la 2 Ω și vedeți care circuit de divizare a tensiunii a suferit cea mai mare schimbare a tensiunii de ieșire. Odată ce aceste cantități de exemplu sunt plasate în formulele respective, ar trebui să devină ușor să vedem cum formula de divizare a tensiunii explică oscilația tensiunilor mai mare a celui de-al doilea circuit al divizorului.

Indicați elevilor dvs. că acesta este un exemplu de rezolvare a problemelor practice: efectuarea unui "experiment de gândire" cu cantități foarte simple pentru a explora numeric modul în care două sisteme diferite reacționează la schimbare. Deși nu există nimic deosebit de dificil cu privire la această tehnică, mulți studenți o evită pentru că ei cred că trebuie să existe o cale mai ușoară (o explicație gata, spre deosebire de un experiment de gândire proprie) de a înțelege conceptul. Obținerea studenților peste această barieră de atitudine este un pas dificil, dar crucial, în dezvoltarea capacității de auto-predare.

Întrebarea 4

Scopul unui circuit de oglindă curent este de a menține un curent constant printr-o sarcină, în ciuda schimbărilor în rezistența încărcăturii respective:

Dacă am fi modelat cu cruzime comportamentul tranzistorului ca un reostat automat variat - ajustarea constantă a rezistenței, după cum este necesar pentru a menține curentul de sarcină constant - cum ați descrie răspunsul reostatului la schimbările în rezistența de sarcină "/ / www.beautycrew.com.au/ /sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/02656x02.png ">

Cu alte cuvinte, pe măsură ce sarcina R crește, ce face tranzistorul R - crește rezistența, scade rezistența sau rămâne aceeași rezistență înainte? Cum influențează valoarea schimbătoare a tranzistorului R asupra rezistenței totale a circuitului?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Pe măsură ce crește sarcina R, tranzistorul R va scădea rezistența astfel încât să mențină un curent constant prin sarcină și un total R constant.

Note:

Acest model al comportamentului tranzistorului de oglindă curent, deși brut, servește ca o introducere bună în subiectul încărcărilor active în circuitele amplificatorului tranzistor. Acesta este locul în care un tranzistor este configurat să funcționeze ca un regulator de curent constant, apoi plasat în serie cu un tranzistor de amplificare pentru a obține câștiguri de tensiune mult mai mari decât ceea ce este posibil cu o sarcină pasivă (rezistență fixă).

Întrebarea 5

O tehnică interesantă pentru obținerea unui câștig de tensiune extrem de ridicat de la un amplificator tranzistor cu o singură treaptă este înlocuirea unei sarcini active pentru rezistența obișnuită de încărcare (situată la terminalul colector):

De obicei, această "sarcină activă" ia forma unui circuit de oglindă curent, care se comportă mai degrabă ca un regulator de curent decât ca o adevărată sursă de curent.

Explicați de ce prezența unei sarcini active conduce la o creștere semnificativ mai mare a tensiunii decât la un rezistor simplu (pasiv). Dacă sarcina activă a fost un regulator perfect de curent, ținând curentul colectorului absolut constant, în ciuda oricărei schimbări în conductivitatea bazei colectorului pentru tranzistorul principal de amplificare, ce ar fi câștigul de tensiune "# 5"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Dacă sarcina activă a fost un regulator de curent perfect, câștigul de tensiune al acestui circuit amplificator cu o singură treaptă ar fi infinit (∞), deoarece rezistența echivalentă Thévenin pentru o sursă de curent este ohmi infinit.

Note:

Există mai multe modalități de a înțelege acest efect și de ce funcționează așa cum se întâmplă. Una dintre cele mai sofisticate căi este de a examina care este rezistența internă a unei surse de curent perfecte: infinită. Întrebați-vă elevilor cum au studiat acest efect și ce înseamnă că au angajat să înțeleagă acest concept.

Întrebarea 6

Identificați cât mai multe sarcini active pe care le puteți în schema următoare (simplificată) a unui circuit amplificator operațional LM324:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Desigur, toate sursele de curent sunt încărcături active, dar mai există încă unul în colțul din stânga jos al schemei. Te voi lăsa să dai seama unde este!

Note:

Chiar dacă studenții nu știu încă ce este un circuit "amplificator operațional", aceștia ar trebui să poată identifica etapele tranzistorului, configurațiile și sarcinile active. În acest caz, majoritatea sarcinilor active sunt evidente (așa cum reiese din simbolurile sursei curente).

Nu vă surprindeți dacă unii dintre elevii dvs. subliniază faptul că perechea diferențială din acest circuit opamp arată "cu capul în jos" în comparație cu ceea ce au văzut anterior pentru circuitele cu perechi diferențiale. Lăsați-i să știe că nu este într-adevăr o problemă și că perechea diferențială funcționează la fel în această configurație.

Întrebarea 7

Identificați cât mai multe sarcini active pe care le puteți în schema următoare a unui circuit amplificator operațional LM741, împreună cu respectivele tranzistoare (amplificatoare):

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Q 6 este o sarcină activă pentru Q4
Q 23 este o sarcină activă pentru Q4
Q 13 este o sarcină activă pentru Q17 și Q22

Note:

Chiar dacă studenții nu știu încă ce este un circuit "amplificator operațional", aceștia ar trebui să poată identifica etapele tranzistorului, configurațiile și sarcinile active.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →