電路創意/小組 65a

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65a 組學生頁面

在實驗 4：研究運算放大器非反相放大器期間。

我們是來自計算機系統學院，索非亞技術大學的學生。我們 65 組分為兩個小組；我們構成第一個 65a 組。以下是我們的姓名

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

實驗 1：透過 Microlab 系統研究無源電阻電路

實驗 2：真正的歐姆實驗

2008 年 3 月 18 日星期二，上午 10:30

歷史。歐姆在 1826 年做了什麼？你知道嗎？學生：不知道…請，讓某人用 Google 視窗搜尋 “歐姆實驗” 或 “歐姆定律” 來看看關於這個主題的資料。謝謝......... （在這裡插入你的姓名並發表評論以獲得學分）；請在 “收藏夾” 中建立一個名為 “歐姆定律” 的資料夾，並將最顯著的連結放在那裡。

讓我們首先考慮他真正的實驗，然後在近三個世紀後的今天，在這個實驗室裡複製它。這是這十個練習中的第一個；所以，讓我們嘗試以最原始的形式複製它。那麼，我們需要什麼來執行它？沉默…

構建實驗室裝置。據我所知，歐姆發現了一根由強電壓源供電的銅線上的區域性電壓。所以，我們需要一根電線、一個電源、一個電壓表和一個電流表。但是我們需要什麼樣的電線？裸線還是絕緣線？銅、銀、鐵還是其他？學生：銀的效果會很好…我們沒有銀線，讓我們試試銅線吧:)哦，它焊接上了！太好了，電源有一個限流電路（2.5 A）！這就是歐姆透過應用由西貝克剛剛發明的熱電效應而製造了一個強電壓源的原因！現在很清楚我們需要一根電阻線（鎳鈦諾、鎳鉻合金等）；所以，讓我們從加熱器中解開一段電線（大約 50 釐米）...... （在這裡插入你的姓名），請測量它的電阻。電阻是 10 Ω，所以我們有 0.2 Ω/釐米。

實驗 1。現在，將電線的兩端固定在陶瓷絕緣端子（支架）上，首先在電線的左端施加電壓（例如 10 V）。現在我們可以在這種佈置中研究什麼？我們用電壓表測量什麼？通常的觀點是將電阻器視為一個點，一個沒有維度的物體，一個只有電阻屬性的雙端器件。但在這裡，我們有獨特的機會窺視 “電阻器” 的內部！你會沿著電線 “看到” 什麼？當我們從右到左滑動電壓表時，它會顯示什麼？如果不存在電流，電阻器上的區域性電壓是多少？學生 1：零…學生 2：10 V…右邊的電壓是多少？零…中間的電壓是多少？零…

好吧，讓我們試試。只要用電壓表探頭接觸電線，然後沿著電線移動它來測量所有電壓降（現在，相對於地）！如果你累了，就在探頭上粘上鱷魚夾，“咬住” 電線，然後沿著它移動這個 “滑塊”！結果：區域性電壓處處為 10 V！

實驗 2。現在，將電線的右端接地。哦！電線很熱！我是否指導過你在實驗室裡要注意所有危險:)？將此危險包括在內：不要接觸熱電線！看看電流表 - 它顯示 1 A；所以，功率為 P = V.I = V²/R = I².R = 10 W。順便問一下，這些計算正確嗎（電阻的值是恆定的）？我們看到，對於這條細電線來說，將熱量散發到環境中太難了，所以它在加熱。

現在，再次沿著電線移動 “鱷魚滑塊” 並測量區域性電壓降。據我所知，歐姆做的正是同樣的事情。他將探頭從一個位置移動到另一個位置，測量相應的電位，計算它們的差值，然後計算比值 (V₂ - V₁)/(L₂ - L₁) = (V₂ - V₁)/(r₂ - r₁) = dV/dR = I。因此他確定這個比值（它是電流 I）沿著電線是恆定的；所以，歐姆得出結論 V/R = I。

我們可以看到，移動 “鱷魚滑塊” 時，電壓降從 10 伏逐漸降至 0 伏。這裡哪個是輸入量，哪個是輸出量？Eureka！使用 “滑塊” 的運動作為輸入，測量電壓降作為輸出，我們 “發明” 了傳奇的（但被誤稱的）電位器、運動到電壓轉換器、感測器…它是一個線性轉換器嗎？為什麼？提示：電阻沿著電線線性分佈。

實驗 3。但為什麼我們不改變這些量的角色？我們也可以成功地將 “鱷魚滑塊” 停在電線中間，然後將輸入電壓作為輸入，並且像以前一樣，將電壓降（相對於地）作為輸出進行測量。Eureka（再次）！現在我們已經 “發明” 了傳奇的電壓分配器（電壓到電壓轉換器）！輸入電壓和輸出電壓（所謂 “傳輸比”）之間的關係是什麼？我們可以直接看到 V_OUT = V_IN.L₂/(L₂ + L₁)。

實驗 4。我們已經準備好進行更復雜的實驗...... 是否還有更多有趣的點（不同於無處不在的地）來固定負電壓探頭？當然，我們可以接觸任何電線點！好吧，讓我們從中間點開始：“咬住” 它，用黑色的（負）負 “鱷魚夾”，然後沿著電線滑動紅色的（正） “鱷魚夾”。只是，首先用雙極性電壓表替換單極性電壓表。為什麼？我們可能期待什麼？結果超乎想象：輸出電壓從 -5 V 變化到 +5 V！Eureka！我們獲得了一個雙極性運動到電壓感測器！

實驗 5。如果我們同時將兩個電壓表探頭沿相同方向移動會發生什麼？學生：電壓不會改變…沒錯！他們稱之為 “共模輸入訊號”。

實驗 6。如果我們同時將兩個電壓表探頭沿相反方向移動會發生什麼？學生：電壓會改變…沒錯！它甚至比上面更快地改變。他們稱之為 “差分輸入訊號”。

實驗 7. 現在停止兩個“滑塊”並晃動輸入電壓。這是一個非常奇怪的電壓分配器，具有浮動輸出。輸入電壓和輸出電壓之間的關係是什麼（傳輸比？我們可以直接看到 V_OUT = V_IN.(L₂ - L₁)/L。

我們可以使用更不尋常的指示器（例如電燈泡）測量沿電阻線的電壓降。你覺得，以這種奇特的方式為燈泡供電有什麼問題嗎？如果有，什麼時候以及為什麼？

應用。 我們在生活中哪裡可以看到這種現象？答案很簡單：在電流流過不良導體的所有地方。在所有這些情況下，一個逐漸下降的電壓降會出現在“導體”上。一個“汽車示例”：如果你沿著後車窗的加熱器移動探頭燈，你會看到電阻線上的電壓降。

實驗室 3：構建一個簡單的共射極電晶體放大器

2008 年 4 月 1 日，星期二，10:30

在白板上構建電路

將電路安裝在原型 PCB 上

用Microlab研究電路

揭示電路缺陷

實驗室 4：帶有串聯負反饋的運算放大器電路

2008 年 4 月 15 日，星期二，10:30

什麼是運算放大器？

輸入。 接地的電壓源…什麼是單端輸入？浮動的電壓源…什麼是差分輸入？為什麼我們需要差分輸入？輸入電阻…輸入電流是否流動？非反相輸入如何表現？反相輸入如何表現？

輸出。 運算放大器輸出是如何產生的？什麼是互補推輓發射極跟隨器的原理？輸出電阻…

供電。 雙極（分立）供電的概念（這裡為 +12 V 和 -12 V）…為什麼我們需要雙極供電？電流流向何處？

增益。 典型值為 A > 200000。看起來太高了。要保持運算放大器處於有源區域，最大輸入電壓是多少（假設最大輸出電壓為 10 V）？我們可以直接使用運算放大器作為放大器嗎？或者我們可以將其用作具有模擬輸入和離散輸出的另一種有用器件（在這裡寫下其名稱）？我們可以得出結論：如果我們將運算放大器用作放大器，則其輸入之間的電壓差為零。但是如果我們將其用作比較器，則輸入電壓可以是任何值。

傳輸特性。 Microlab 可以幫助我們在螢幕上獲得這條曲線。在此圖形表示中沒有時間；只有輸入和輸出量。我們可以在此曲線中辨別出三個區域：負飽和（大）、有源區域（窄）和正飽和（大）。