Задачи из книги Х&Х "Исскуство схемотехники".

[ArtemKuchin]

Чтобы не перемешивать теорию и практику - создаю отдельную тему с задачами из Х&Х "Исскуство схемотехники". Буду публиковать их решения и вопросы по задачам. Прошу тех, кто может, проверять правильность и ответить на возникшие вопросы.

[Прохожий из НИИ]

А вот этого не нужно. Книга ориентирована на самостоятельную работу, а иначе это шпаргалка получится в результате.

Какой смысл тогда думать, если знаешь ответы? Например, что в одной задаче отсутствует резистор, в другой - неправильно включен диодный мост и т.д.?

[ArtemKuchin]

А вот этого не нужно. Книга ориентирована на самостоятельную работу, а иначе это шпаргалка получится в результате.

Какой смысл тогда думать, если знаешь ответы? Например, что в одной задаче отсутствует резистор, в другой - неправильно включен диодный мост и т.д.?

Неправильно поняли. Основную массу задач я сам решу и по возможности проверю или живьем или в симуляторе. Но не все можно проверить, увы, а хочется быть уверенным в правильном ответе. Поэтому я буду приводить полное решение и просто сказать, так или нет. Не более того, никаких готовеньких ответов - это было бы неправильно.

[RST]

А вот этого не нужно... это шпаргалка получится в результате.

Таки да. Прохожий прав. Разве что хочется показать, какой ты крутой. И писать придется не голый ответ, о долго описывать, в чем закавыка и как сделать, чтобы правильно.

[ArtemKuchin]

Итак, начнем. Немного упражнений на понимание базовых вещей. Прошу проверить не сколько математику, сколько логику.

Упражнение 1.7. Что покажет вольтметр на 20000 Ом/В при шкале диапазона 1 В, если его подключить к источнику напряжения 1 В с внутренним сопротивлением 10 кОм. Что покажет этот прибор. если его подключить к делителю напряжения с плеча¬ми 10 кОм-10 кОм. питающемуся от источника по¬стоянного напряжения (с нулевым сопротивлением) с напряжением 1 В?

Решение:
Ну представим вольтметр как подключенный в нижнему плечу делителя (верхнее - сопротивление источника, нижнее - внутренне сопротивление вольтметра).
Получаем Uвых=Uвх*R2/(R1+R2)=1*20000/(10000+20000)=2/3 В.

Во втором случае, сначала считаем Rэкв на делителе и его Uвых.
Rэкв=R1*R2/(R1+R2)=5000 ом (что очевидно - одинаковые R В параллели)
Напряжение тоже делится пополам - можно и не считать, очевидно. Т.е. Uвх=0.5В
В итоге на вольтметре имеем
Uвых=0,5В * 20000 / (2000+5000)=0.4В
Так?

----------

Упражнение 1.8. Измерительный прибор с максимальным отклонением указателя, соответствующим току 50 мкА, имеет внутреннее сопротивление, равное 5 кОм.
Какое шунтирующее сопротивление нужно подключить, чтобы прибор измерял ток в пределах 0-1 А?
Какое сопротивление нужно подключить по¬следовательно для того, чтобы прибор мог измерить напряжение в пределах О-10 В?


Решение:

Для тока:

Падение напряжение на максимуме измеряемого тока на это вольметре равно
Umax=0.00005*5000=0.25В
Теперь надо сделать так, чтобы падение напряжение на двух паралельных R (Rнутр вольметра и Rшунт) было 0.25В.
Причем, зотя в книге это не сказано очевидно, в данном случае вольтметр включае в саму схему последовательно и ток через эти схему
из параллельных R будет равен току в схеме, т.е. 1А.
Тогда, для для Rэкв этих двух сопролтивлений будет
Rэкв=U/I=0.25/1=-0.25 Ом
Но для параллельного соединения
Rэкв=Rвн*R2ш/(Rвн+Rш)
0.25=(5000*Rш)/(5000+Rш)
1250+0.25*Rш=5000*Rш
4999.75*Rш=1250
Rш=0.25 Ом

Какое-то нереально маленькое. Это правильно?

Для напряжения:

Надо чтобы ток не превышал 50маА при напряжении 10В при общем сопротивленении
Т.е.
Rобщее=Rвн+R
Rобщ=Umax/Imax
Rобще=10/0.00005=200 000 Ом
R=Rобщ-Rвнутр=200 000 - 5000=195 000 Ом

Так?

----------

Схема:


Упражнение 1.9. Для схемы, показанной на рисунке
Uв = 30 В, R1 = R2 = 10 кОм. Требуется определить:
а) выходное напряжение в отсутствие нагрузки (напряжение разомкнутой цепи);
б) выходное напряжение при условии, что подключена нагрузка 10 кОм (представьте схему в виде делителя напряже¬ния R2 и R1 объедините в один резистор);
в) экви¬валентную схему;
г) выходное напряжение при том же условии, что и в п. б), но для эквивалентной схемы здесь придется иметь дело с делителем напряжения; ответ должен быть таким же, как в п. б);
д) мощность, рассеиваемую каждым резистором.


Решение:

а) все просто, длля делителя Uвых=Uвх*R2/(R1+R2)=30*10000/20000= 15 В (я даже не считаю, ибо оэто чевидно - делитель с одинаковыми R)
б) Сначала считаем эквивалетное R и U. R в два раза меньше, чем R1 - очевидно, так как R одинаковые в делителе. Uэкв_вход уже знаем: 15В

Uвых=Uэкв_вх*10000/ (5000+10000)=10В.
в) скушно, и так понятно (кстати, даже не сказали для варианта с нагрузкой или без)
г) фигня, понятно
д) вот это интереснее

P=UI, На нагрузке мы уже знаем падение напряжения из пункта "б" - 10В, мы знаем его сопротивление. Тогда
Iн=U/R=10/10000=0.001А
Тогда Wн=0.001 * 10= 0.01 Вт

Далее по схеме, все R у нас равны. R2 в параллели с нагрузкой, тогда через R течет такой же ток, как и через нагрузку и
падение напряжение - такое же! Т.е. все то же самое, так что\
W2= 0.01 Вт

Далее, на R1 ток равен сумме токов через нагрузку и R2, т.е. 0.002А, а общее падение напряжение в схеме должно быть
равно равно напряжение в источнике. Тогда:
I1=0.002А
U1=(30-10)=20В.

W1=0.002*20=0.04 Вт

Так ?

Пока все. Очень прошу проверить.

[Пухич]

В первой части Упражнения 1.8 ничего удивительного нет. Ты ведь хочешь ампер прососать при токе измерителя 50мкА. При таком внутреннем сопротивлении измерителя ток в основном проходит через шунт, посему и сопротивление шунта почти равно сопротивлению общему. Заметь - сопротивление шунта не 0,25Ом, а 0,25001Ом. Как раз эта самая одна стотысячная и служит для того, чтобы часть общего тока пошла все-таки через измеритель. И надо очень точно отработать шунт для того, чтобы сохранить характеристику.

[tych]

прошу проверить.

Проверить задачу вы можете сами. Для проверки:
- можно решить задачу другим способом.
- можно решить обратную задачу от полученого ответа.

[Пухич]

прошу проверить.

Проверить задачу вы можете сами. Для проверки:
- можно решить задачу другим способом.
- можно решить обратную задачу от полученого ответа.

А еще лучше - собрать схему и посмотреть.

[ArtemKuchin]

Ф топу цифры! Логика, ход мысли, верен?

[aen]

Логика, ход мысли, верен?

Всё не осилил, посмотрел начало.

Логика, ход мысли, верен

[Пухич]

Ф топу цифры! Логика, ход мысли, верен?

Ход мысли верен, но цифры НЕФТОПКУ. Иначе будет твой шунтованный амперметр что попало показывать.

[cruelbob]

Упражнение 1.7. Что покажет вольтметр на 20000 Ом/В при шкале диапазона 1 В, если его подключить к источнику напряжения 1 В с внутренним сопротивлением 10 кОм. Что покажет этот прибор. если его подключить к делителю напряжения с плеча¬ми 10 кОм-10 кОм. питающемуся от источника по¬стоянного напряжения (с нулевым сопротивлением) с напряжением 1 В?

Решение:
Ну представим вольтметр как подключенный в нижнему плечу делителя (верхнее - сопротивление источника, нижнее - внутренне сопротивление вольтметра).
Получаем Uвых=Uвх*R2/(R1+R2)=1*20000/(10000+20000)=2/3 В.

Во втором случае, сначала считаем Rэкв на делителе и его Uвых.
Rэкв=R1*R2/(R1+R2)=5000 ом (что очевидно - одинаковые R В параллели)
Напряжение тоже делится пополам - можно и не считать, очевидно. Т.е. Uвх=0.5В
В итоге на вольтметре имеем
Uвых=0,5В * 20000 / (2000+5000)=0.4В
Так?

Мог бы кто-нибудь объяснить подробнее данное решение? Например почему во втором случае эквивалентное сопротивление считается по формуле для параллельных резистеров?
Правильно ли я составил схемы для них? Если да, то помогите решить опираясь на данные схемы.
Схема к первой задаче:


Схема ко второй задача. Начальная схема.

Схема ко второй задаче. Конечная схема.

[Gudd-Head]

Например почему во втором случае эквивалентное сопротивление считается по формуле для параллельных резистеров?

Во втором случае переходят от идеального источника с резистивным делителем по 10 кОм к источнику с экв. внутренним сопротивлением 5 кОм. Параллельно — т.к. сопротивление источника ЭДС равно нулю.

Я бы, конечно, считал по другому: сначала экв. соспротивление вольтметра и нижних 10 кОм (6,67 кОм), потом из делителя верхних 10 кОм и 6,67 кОм нашёл бы 0,4 В.

[cruelbob]

Например почему во втором случае эквивалентное сопротивление считается по формуле для параллельных резистеров?

Во втором случае переходят от идеального источника с резистивным делителем по 10 кОм к источнику с экв. внутренним сопротивлением 5 кОм. Параллельно — т.к. сопротивление источника ЭДС равно нулю.

Я бы, конечно, считал по другому: сначала экв. соспротивление вольтметра и нижних 10 кОм (6,67 кОм), потом из делителя верхних 10 кОм и 6,67 кОм нашёл бы 0,4 В.

Спасибо, но я все равно не понимаю, почему из того что сопротивление источника ЭДС равно нулю следует то, что экв. сопротивление R1 и R2 считается как для параллельных резисторов... Они же не параллельно расположены. Вольтметр и R2 расположены параллельно, а R1 и R2 - нет.

Так как ссылки на картинки испортились, а исправить свое сообщение уже не могу, то выкладываю еще раз.(нашел хостинг другой)

Спойлер

Схема к первой задаче:


Схема ко второй задача. Начальная схема.

Схема ко второй задаче. Конечная схема.

[Gudd-Head]

Спасибо, но я все равно не понимаю, почему из того что сопротивление источника ЭДС равно нулю следует то, что экв. сопротивление R1 и R2 считается как для параллельных резисторов...

Так вы мысленно замкните на второй картинке VCC с "землёй" (сопротивление источника ведь нулевое) - получится что R1, R2 и вольтметр подключены параллельно.

[cruelbob]

Так вы мысленно замкните на второй картинке VCC с "землёй" (сопротивление источника ведь нулевое) - получится что R1, R2 и вольтметр подключены параллельно.

Ух( Я видно упускаю какую-то деталь из головы... Вам не трудно будет показать графически или расписать поподробней?

[Gudd-Head]

Давайте рассмотрим что-нибудь более практическое. Например, схему ОЭ:

Входное сопротивление здесь равно параллельно включённым Rб1 и Rб2, хотя они включены последовательно. НО! Т.к. источник напряжения +Е/-Е имеет нулевое внутреннее сопротивление, через него Rб1 замыкается на общий провод, как и Rб2.

[cruelbob]

Так вы мысленно замкните на второй картинке VCC с "землёй" (сопротивление источника ведь нулевое) - получится что R1, R2 и вольтметр подключены параллельно.

Чтобы изменилось если бы сопротивление источника было бы не нулевое? И в каком месте они станут параллельными? И как это все соотносится с оригинальной схемой?

Ваша схема меня еще сильнее запутала если честно...

[cruelbob]

Входное сопротивление здесь равно параллельно включённым Rб1 и Rб2, хотя они включены последовательно. НО! Т.к. источник напряжения +Е/-Е имеет нулевое внутреннее сопротивление, через него Rб1 замыкается на общий провод, как и Rб2.

Если все же попытаться получше разобраться в вашей схеме, то для у меня есть пара вопросов:
1)что такое ОЭ? (я такого еще не проходил) гугл говорит говорит что это какой-то общий эмитер...
2)где тут общий провод?
3)что вы подразумеваете под словом "замыкается"?

Я пока плохо понимаю здешний сленг...

[El-Eng]

1)что такое ОЭ?
Существуют три основных схемы включения усилительного элемента: для транзистора это схема с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК), которую еще называют эмиттерным повторителем. Для лампы это - ОК, ОС и ОА; для полевого транзистора - ОИ, ОЗ и ОС (попробуйте расшифровать сами ).
Чтобы понять, по какой схеме включен усилительный элемент, представьте, как протекает в каскаде переменный ток: для этого мысленно закоротите все конденсаторы и источники напряжения и разорвите индуктивности и источники тока. Тогда для приведенной выше схемы легко увидеть (надеюсь ), что входной сигнал подключен между базой и эмиттером, а выходной сигнал идет от эмиттера и коллектора; другими словами, общим электродом для входного и выходного сигналов является эмиттер, именно поэтому схема и называется схемой с общим эмиттером.

2)где тут общий провод?
Надеюсь, уже понятно (-Е).

3)что вы подразумеваете под словом "замыкается"?
Речь идет о переменном токе.

Я пока плохо понимаю здешний сленг...
Это не сленг, а общепринятая терминология.