Име: Фамилия: Фак.#: Група: Email:

Както виждате, страниците вече са оформени като формуляри с множество текстови полета, в които можете да въвеждате свободно вашия коментар. В началото въведете вашите данни (за да мога да отбелязвам в "картоните" участието ви). След това попълнете текстовите полета, разположени в тялото на страницата. Накрая натиснете бутона SEND в края на страницата, с което ценните ви мисли ще пристигнат при мен. Бих много се радвал, ако по този начин продължим дискусисиите, започнати по време на семинарните занятия в клас. Ето защо реших и аз да се "присламча" към някоя група (избрах 63-та, защото с нея стават най-интересните семинарни занятия) и сам да си отговоря на въпросите :).

КОЛЕКЦИЯТА. До тук успяхме да извлечем, построим и дори да "изобретим" общо 28 елементарни градивни схемни блокчета, които събрахме в една колекция. Всички те действат независимо oт времето, подобно на комбинационните логически схеми, добре познати ви от курса по цифрова схемотехника. На днешното занятие ще обогатим колекцията си с още 8 пасивни схемни блокчета (дотук стават общо 36), които обаче вече ще реагират на времето, подобно на последователностните цифрови схеми. Ето кои са те:

ИНТЕГРИРАНЕ. Навсякъде около нас можем да наблюдаваме процеси на натрупване (акумулиране, интегриране) на нещо във времето: вода/пясък - във водния/пясъчния часовник; преместване - в механичния часовник; импулси - в цифровия часовник; пари - в банкова сметка; знания - в студент; оценки - в студентска книжка :); статии - в списък от публикации на преподавател :) и т.н. Изходната величина на всичките тези интегратори се променя във времето, дори когато входната величина стои постоянна. А вие как мислите, кое всъщност е входната величина на един интегратор - това, което е подадено на входа или времето? Ако продължим с тези разсъждения можем да кажем, че в крайна сметка интеграторите натрупват енергия - потенциална или кинетична. Електрическите елементи, които правят това са съответно кондензаторите и бобините, затова нека ги разгледаме подред.

Спомняте ли си как в упражнение 1 и 2 "изобретихме" първите, най-елементарни пасивни устройства като разменяхме причинно-следствената връзка между ток и напрежение? Нека и сега да приложим този изобретателски "трик" на разменянето (в следващите интернет упражнения ще се появи и рубрика, посветена на технологията на разбирането, представянето и дори изобретяването на електронни схеми).

.Капацитивен интегратор с токов вход и напрежителен изход. Нека тук първо да допуснем, че токът поражда напрежение (просто, защото това е по-лесния за разбиране случай). И така, ако вземем един кондензатор и пропускаме ток като входна величина през него, а отчитаме напрежението му като изходна величина, получаваме най-простия капацитивен интегратор (добавяме го в колекцията). Малко по-късно ще използваме това елементарно градивно блокче за построяване на по-сложни капацитивни интегратори.

Индуктивен интегратор с напрежителен вход и токов изход. Нека сега да обърнем причинно-следствената връзка между ток и напрежение като допуснем, че напрежението поражда ток. На практика това означава да използваме "обратния" на кондензатора елемент - бобината. Може би първо трябва да си създадем интуитивна представа за този странен елемент (би трябвало това да са го направили още в електротехниката, но какво да правим като не е така ...). Е добре, независимо какво има в една бобина и какви са електромагнитните явления там, можем да кажем най-общо, че тя има свойството инертност (способност да натрупва кинетична енергия). Ето някои популярни примери: развъртваме маховик, засилваме автомобил, "развъртваме" рекламна или избирателна кампания ...
Тогава, ако приложим напрежение като входна величина върху една бобина (вижте Circuit Builder L1,St1), а отчитаме протичащия в резултат на това ток като изходна величина, ще получим най-простия индуктивен интегратор (добавяме и него в колекцията). Малко по-късно ще използваме това елементарно градивно блокче за построяване на по-сложни индуктивни интегратори. А сега кажете: Идеален интегратор ли е тази схема? И още един въпрос от общ характер:

Капацитивен интегратор с напреженов вход и изход. Да се върнем отново към капацитивния токов интегратор. Очевидно схемата е добра, но все пак ние предпочитаме да работим с напрежения, а не с токове (интересно защо?) . Тогава да превърнем токовия интегратор в напреженов като включим на входа му добре познатия ни преобразувател напрежение-ток. Добре, нека го построиме и изследваме с помощта на Circuit Builder R1,C2,St2 и след това да го добавим в колекцията си от схемни блокчета.

Интегратора на напрежение сглобяваме от преобразувател напрежение-ток и интегратор на ток. Как мислите, идеален ли е пак този интегратор? Ако е идеален, в кой участък на процеса (графиката във времето)? началото средата края никъде Отговорите правилно за да добавите нови точки.
Несъвършенства А може би отговорът се крие тук - кондензаторът започва да се зарежда и върху него възниква "смущаващо" напрежение.Това напрежение е полезно за товара, но е вредно за входния източник. Ето го пак това досадно противоречие - напрежението върху кондензатора трябва едновременно да го има и да го няма. Как да стане това?
Усъвършенстване За да компенсираме загубите в кондензатора подпомагаме входния източник с допълнително електродвижещо напрежение? Е добре, нека да го кажем най-после ... В упражнение 9 ще добавим към пасивния капацитивен интегратор един операционен усилвател (също и една идея:)) и така ще получим активния му "двойник" - инвертиращия интегратор. Нека засега само го скицираме в долната дясна част на дъската, отредена за схемите с паралелна отрицателна обратна връзка). Как мислите, защо активният интегратор е инвертиращ? Кое го принуждава да инвертира, а не да повтаря?
А тук по-късно ще ви опиша как с колегите ви от ФЕТТ през есента на 2001 г. осъществихме един интересен реален експеримент - превърнахме един пасивен интегратор в активен.

Индуктивен интегратор с напреженов вход и изход. Сега пък нека да включим един преобразувател ток-напрежение в токовия изход на най-простия индуктивен интегратор, да го изследваме с помощта на Circuit Builder L1,R2,St2 и след това да го добавим в колекцията си от схемни блокчета. Само че, идеален ли е той? Ако не, къде е проблемът? Как да го решим - чрез компромис или с идеалното изобретателско решение?

ДИФЕРЕНЦИРАНЕ. Ако продължим да комбинираме (познат ни вече изобретателски "трик") с местата на тока и напрежението, реактивния елемент и резистора, ще "изобретим нови и интересни устройства, които реагират на промяната на входния сигнал. По-съвременни примери на тази операция, наречена диференциране, са всевъзможните детектори на движение, използвани в алармените системи. Всички те (инфрачервени, ултразвукови, микровълнови ...) реагират на промяна. Ако сте наблюдателни, можете да ги видите и в нашия институт. Например, застанете пред някоя от автоматичните врати на 1-ви или 2-ри блок - тя услужливо ще се отвори. Ако обаче продължите да стоите неподвижно, тя ще се затвори, защото сензорът й престава да ви разпознава. Може би генералната идея на всички видове диференциращи детектори е, че информацията се крие в промяната на една величина, а не в самата величина. А вие как мислите? Хайде стига философия, да се хващаме на "работа" ...

Капацитивен диференциатор с напрежителен вход и токов изход. Например, можем първо да приложим напрежение като входна величина върху кондензатора и да отчитаме протичащия в резултат на това ток като изходна величина - така получаваме най-простия капацитивен диференциатор (хайде в колекцията :)). Малко по-късно ще използваме това елементарно градивно блокче за построяване на по-сложни капацитивни диференциатори, а сега нека да го изследваме с универсалния Circuit Builder C1,St1.

Ето и малко провокиращи въпросчета: Идеален диференциатор ли е тази схема? Ама я чакайте, чакайте ... тук май има нещо "гнило" .... Въобще ... коректна ли е тази схема? Как може да се правят такива неща в схемотехниката ...?!? Как се чувства входният източник на напрежение в момента на промяна? Бихте ли искали да сте на негово място? Не се ли получава конфликт между него и кондензатора? Добре, да разгледаме някои примери.

Експериментче 1. Вземете една 9V батерийка (така наречената Крона) и включете към нея много голям кондензатор (например, 1000000 микрофарада, ако намерите въобще такъв). След това разредете кондензатора през някакъв консуматор, например лампа, радиоприемник ... Колко пъти мислите можете да го направите това? Ако искате, даже го пресметнете (аз нямам желание да го правя).

Експериментче 2. Признавам си, че горният експеримент бешее малко "измислен", но проблема си го има съвсем реално във всеки един фотоапарат със светкавица. Така, че не се учудвайте, ако в характеристиките на едно елегантно, малко цифрово фотоапаратче пише - "захранващият източник да осигурява минимален ток 1.5 A"?!? Ако не вярвате, пробвайте (и аз не вярвах, но пробвах и се убедих, че е така). Включете апаратчето към захранващ източник с вграден амперметър, "щракнете" със светкавицата и вижте какво показва уреда преди и след святкането ...

Експериментче 3. Защо "горят" диодите на токоизправител, ако сложим много голям филтриращ кондензатор? Може и само мислено да го направите този експеримент :).

И накрая, още един въображаем експеримент. Представете си, че язовир Искър е празен. Какъв водоизточник ви трябва за да го напълните догоре за ... 1 min например?

Индуктивен диференциатор с токов вход и напрежителен изход. Хайде пак да сменим (за кой ли път) кондензатора с "обратния" му елемент - бобината. Сега пропускаме тока като входна величина през бобината, а отчитаме напрежението върху нея като изходна величина. В резултат получаваме най-простия индуктивен диференциатор (да заминава в колекцията ...). Това беше формалното представяне, а за да получите интуитивната представа, проиграйте някои от горните аналогии на инертни процеси. Например, опитайте се рязко да завъртите маховик, изведнаж да преместите Мерцедес, рязко да смените тема на разговор, манталитета на човек ... и вижте какъв е резултата от всичко това. Но нека да се върнем в "електрическото пространство".

Сега пропускаме тока като входна величина през една бобина, отчитаме напрежението като изходна величина и така получаваме най-простия индуктивен диференциатор (заминавай в колекцията ...). Малко по-късно ще използваме това елементарно градивно блокче за построяване на по-сложни индуктивни интегратори. И отново вечните въпроси: Идеален диференциатор ли е тази схема? Ако не, къде е проблемът? Как да го решим - чрез компромис или с идеалното изобретателско решение? Само че пак има нещо "гнило" и в тази схема .... Коректна ли е изобщо тя? Как се чувства входният източник на ток в момента на промяна? Бихте ли искали да сте на негово място? Не се ли получава конфликт между него и бобината? Можем ли да кажем, че сме свързали един към друг два източника на ток? Добре, ето един пример. Две коли се засилват една срещу друга; какво става в момента на удара?

Капацитивен диференциатор с напрежителен вход и изход. Да се върнем отново към капацитивния диференциатор с токов изход и да го усъвършенстваме по познатия начин като включим след него един преобразувател ток-напрежение (вижте Circuit Builder C1,R2,St2 ). Така получаваме класическата схема на CR диференциатор за нашата колекция от схемни блокчета. Някои популярни приложения са "скъсяваща" импулси схема; "преместваща" потенциални промени схема (например в схемите за преднапрежение на транзисторните стъпала). Естествено, тя не е идеална и трябва да я усъвършенстваме по познатите начини - чрез компромис или с "гениална" идея (малко подсещане има в Circuit Builder C1,R2,St3, а по-голямо - в Circuit Builder C1,R2,St4).

Индуктивен диференциатор с напреженов вход и изход. В края на нашата "фиеста", посветена на тези легендарни схеми, нека сглобим един RL диференциатор от преобразувател напрежение-ток и L диференциатор (Circuit Builder R1,L2,St2). Така получаваме последната схема от днешното занятие, която ще сложим в колекцията. Преди 3 години станаха интересни дискусии за странните феномени в тази схема и тогава реших да направя тази анимация за да ги визуализирам.

Е, ясно е че и тази пасивна схема, както останалите, е несъвършенна и трябва да я усъвършенстваме - пак чрез компромис или с "гениалната" идея (малко подсещане има в Circuit Builder R1,L2,St3, а по-голямо - в Circuit Builder C1,R2,St4)

Ето и едно тестче за построяване, което може да ви донесе допълнителни точки (колкото повече схеми построите, толкова повече точки ще получите :)).

"Строител" на електронни схеми (нещо като електронен ЛЕГО)

А накрая, нека затворим обратната връзка :).

Ако сте си направили труда да попълните текстовите полета в страницата, натиснете бутона ИЗПРАТИ. Благодаря.