电路创意/小组 65a

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65a 组学生页面

在实验 4：研究运算放大器非反相放大器期间。

我们是来自计算机系统学院，索非亚技术大学的学生。我们 65 组分为两个小组；我们构成第一个 65a 组。以下是我们的姓名

Mehmed Yusuf, Nikolai Ninov, Vladimir Mladenov, Borislav Ivchev, Miglena Nesterova, Nikolai Dimitrov, Zdravko Zdravkov, Bozhkova, Maria Nikolaeva, TEN4O PETROV。

实验 1：通过 Microlab 系统研究无源电阻电路

实验 2：真正的欧姆实验

2008 年 3 月 18 日星期二，上午 10:30

历史。欧姆在 1826 年做了什么？你知道吗？学生：不知道…请，让某人用 Google 窗口搜索 “欧姆实验” 或 “欧姆定律” 来看看关于这个主题的资料。谢谢......... （在这里插入你的姓名并发表评论以获得学分）；请在 “收藏夹” 中创建一个名为 “欧姆定律” 的文件夹，并将最显著的链接放在那里。

让我们首先考虑他真正的实验，然后在近三个世纪后的今天，在这个实验室里复制它。这是这十个练习中的第一个；所以，让我们尝试以最原始的形式复制它。那么，我们需要什么来执行它？沉默…

构建实验室装置。据我所知，欧姆发现了一根由强电压源供电的铜线上的局部电压。所以，我们需要一根电线、一个电源、一个电压表和一个电流表。但是我们需要什么样的电线？裸线还是绝缘线？铜、银、铁还是其他？学生：银的效果会很好…我们没有银线，让我们试试铜线吧:)哦，它焊接上了！太好了，电源有一个限流电路（2.5 A）！这就是欧姆通过应用由西贝克刚刚发明的热电效应而制造了一个强电压源的原因！现在很清楚我们需要一根电阻线（镍钛诺、镍铬合金等）；所以，让我们从加热器中解开一段电线（大约 50 厘米）...... （在这里插入你的姓名），请测量它的电阻。电阻是 10 Ω，所以我们有 0.2 Ω/厘米。

实验 1。现在，将电线的两端固定在陶瓷绝缘端子（支架）上，首先在电线的左端施加电压（例如 10 V）。现在我们可以在这种布置中研究什么？我们用电压表测量什么？通常的观点是将电阻器视为一个点，一个没有维度的物体，一个只有电阻属性的双端器件。但在这里，我们有独特的机会窥视 “电阻器” 的内部！你会沿着电线 “看到” 什么？当我们从右到左滑动电压表时，它会显示什么？如果不存在电流，电阻器上的局部电压是多少？学生 1：零…学生 2：10 V…右边的电压是多少？零…中间的电压是多少？零…

好吧，让我们试试。只要用电压表探头接触电线，然后沿着电线移动它来测量所有电压降（现在，相对于地）！如果你累了，就在探头上粘上鳄鱼夹，“咬住” 电线，然后沿着它移动这个 “滑块”！结果：局部电压处处为 10 V！

实验 2。现在，将电线的右端接地。哦！电线很热！我是否指导过你在实验室里要注意所有危险:)？将此危险包括在内：不要接触热电线！看看电流表 - 它显示 1 A；所以，功率为 P = V.I = V²/R = I².R = 10 W。顺便问一下，这些计算正确吗（电阻的值是恒定的）？我们看到，对于这条细电线来说，将热量散发到环境中太难了，所以它在加热。

现在，再次沿着电线移动 “鳄鱼滑块” 并测量局部电压降。据我所知，欧姆做的正是同样的事情。他将探头从一个位置移动到另一个位置，测量相应的电位，计算它们的差值，然后计算比值 (V₂ - V₁)/(L₂ - L₁) = (V₂ - V₁)/(r₂ - r₁) = dV/dR = I。因此他确定这个比值（它是电流 I）沿着电线是恒定的；所以，欧姆得出结论 V/R = I。

我们可以看到，移动 “鳄鱼滑块” 时，电压降从 10 伏逐渐降至 0 伏。这里哪个是输入量，哪个是输出量？Eureka！使用 “滑块” 的运动作为输入，测量电压降作为输出，我们 “发明” 了传奇的（但被误称的）电位器、运动到电压转换器、传感器…它是一个线性转换器吗？为什么？提示：电阻沿着电线线性分布。

实验 3。但为什么我们不改变这些量的角色？我们也可以成功地将 “鳄鱼滑块” 停在电线中间，然后将输入电压作为输入，并且像以前一样，将电压降（相对于地）作为输出进行测量。Eureka（再次）！现在我们已经 “发明” 了传奇的电压分配器（电压到电压转换器）！输入电压和输出电压（所谓 “传输比”）之间的关系是什么？我们可以直接看到 V_OUT = V_IN.L₂/(L₂ + L₁)。

实验 4。我们已经准备好进行更复杂的实验...... 是否还有更多有趣的点（不同于无处不在的地）来固定负电压探头？当然，我们可以接触任何电线点！好吧，让我们从中间点开始：“咬住” 它，用黑色的（负）负 “鳄鱼夹”，然后沿着电线滑动红色的（正） “鳄鱼夹”。只是，首先用双极性电压表替换单极性电压表。为什么？我们可能期待什么？结果超乎想象：输出电压从 -5 V 变化到 +5 V！Eureka！我们获得了一个双极性运动到电压传感器！

实验 5。如果我们同时将两个电压表探头沿相同方向移动会发生什么？学生：电压不会改变…没错！他们称之为 “共模输入信号”。

实验 6。如果我们同时将两个电压表探头沿相反方向移动会发生什么？学生：电压会改变…没错！它甚至比上面更快地改变。他们称之为 “差分输入信号”。

实验 7. 现在停止两个“滑块”并晃动输入电压。这是一个非常奇怪的电压分配器，具有浮动输出。输入电压和输出电压之间的关系是什么（传输比？我们可以直接看到 V_OUT = V_IN.(L₂ - L₁)/L。

我们可以使用更不寻常的指示器（例如电灯泡）测量沿电阻线的电压降。你觉得，以这种奇特的方式为灯泡供电有什么问题吗？如果有，什么时候以及为什么？

应用。 我们在生活中哪里可以看到这种现象？答案很简单：在电流流过不良导体的所有地方。在所有这些情况下，一个逐渐下降的电压降会出现在“导体”上。一个“汽车示例”：如果你沿着后车窗的加热器移动探头灯，你会看到电阻线上的电压降。

实验室 3：构建一个简单的共射极晶体管放大器

2008 年 4 月 1 日，星期二，10:30

在白板上构建电路

将电路安装在原型 PCB 上

用Microlab研究电路

揭示电路缺陷

实验室 4：带有串联负反馈的运算放大器电路

2008 年 4 月 15 日，星期二，10:30

什么是运算放大器？

输入。 接地的电压源…什么是单端输入？浮动的电压源…什么是差分输入？为什么我们需要差分输入？输入电阻…输入电流是否流动？非反相输入如何表现？反相输入如何表现？

输出。 运算放大器输出是如何产生的？什么是互补推挽发射极跟随器的原理？输出电阻…

供电。 双极（分立）供电的概念（这里为 +12 V 和 -12 V）…为什么我们需要双极供电？电流流向何处？

增益。 典型值为 A > 200000。看起来太高了。要保持运算放大器处于有源区域，最大输入电压是多少（假设最大输出电压为 10 V）？我们可以直接使用运算放大器作为放大器吗？或者我们可以将其用作具有模拟输入和离散输出的另一种有用器件（在这里写下其名称）？我们可以得出结论：如果我们将运算放大器用作放大器，则其输入之间的电压差为零。但是如果我们将其用作比较器，则输入电压可以是任何值。

传输特性。 Microlab 可以帮助我们在屏幕上获得这条曲线。在此图形表示中没有时间；只有输入和输出量。我们可以在此曲线中辨别出三个区域：负饱和（大）、有源区域（窄）和正饱和（大）。