Desain Rangkaian Analog
Bangun dasar praktis desain analog tegangan rendah: selesaikan jaringan DC, prediksi respons transien dan frekuensi, tentukan bias transistor, rancang penguat umpan balik dan filter, serta verifikasi jalur sinyal sensor dengan batas model eksplisit.
Yang akan Anda pelajari
- Menghitung tegangan, arus, daya, pembebanan, dan batas komponen
- Menyelesaikan model DC nodal dan Thevenin serta respons waktu RC/RL
- Membaca magnitudo dan fase fasor serta diagram Bode orde pertama
- Memperkirakan titik kerja dioda, BJT, dan MOS dengan asumsi yang dinyatakan
- Merancang umpan balik op-amp dan memeriksa ayunan keluaran, bandwidth, slew, serta derau
- Menyiapkan tabel koneksi skematik dan memverifikasi penguat serta filter sensor tegangan rendah
Sebelum memulai
Latihan di browser memakai model pembelajaran, bukan kompilasi atau eksekusi HDL. Untuk menjalankan kode sumber secara terpisah, ikuti panduan Digital Design Studio untuk sistem operasi Anda dan masuk bila tindakan tersebut memerlukannya.
Instalasi dan penggunaan pertama ↗ · Unduhan ↗Kurikulum
- Tegangan, arus, daya, dan kekekalan
- Tegangan adalah selisih, bukan labelKonsep
Pilih node acuan, konversikan satuan, dan hitung tegangan resistor.
- Arus, daya, dan batas komponenKonsep
Bedakan aliran muatan dari aliran energi dan periksa disipasi resistor.
- KCL dan KVL membuat rangkaian dapat diselesaikanKonsep
Tuliskan persamaan arus dan tegangan yang konsisten untuk pembagi tegangan.
- Pemeriksaan: pembagi dengan tanda konsistenKuis
Periksa model, perhitungan, dan penafsiran sebelum melanjutkan.
- Analisis nodal, rangkaian ekuivalen, dan pembebanan
- Selesaikan node yang terhubung ke beberapa sumberKonsep
Ubah gambar rangkaian menjadi satu persamaan node dan audit arus cabang.
- Rangkaian ekuivalen Thevenin mempertahankan perilaku bebanKonsep
Ganti jaringan sumber linear dengan tegangan rangkaian terbuka dan resistansi.
- Pembebanan mengubah apa yang Anda ukurKonsep
Hitung pembebanan masukan meter dan penguat alih-alih mengasumsikan impedansi tak hingga.
- Praktikum: prediksi dan simulasikan pembagi berbebanPraktikum
Jalankan titik kerja DC dan bedakan arus sumber dari arus beban.
- Energi tersimpan dan respons waktu
- Kapasitor menghubungkan perubahan tegangan dengan arusKonsep
Gunakan kapasitansi, muatan, energi, dan kondisi awal secara konsisten.
- Induktor menghubungkan perubahan arus dengan teganganKonsep
Hitung konstanta waktu RL dan kenali kontinuitas arus.
- Langkah RC: nilai awal, nilai akhir, konstanta waktuKonsep
Prediksi pengisian, pengosongan, dan waktu menetap dari resistansi yang dilihat kapasitor.
- Pemeriksaan: pembebanan kapasitor dan waktu menetapKuis
Periksa model, perhitungan, dan penafsiran sebelum melanjutkan.
- Fasor dan respons frekuensi
- Fasor menjelaskan keadaan tunak sinusoidalKonsep
Gunakan impedansi kompleks sambil memisahkan RMS, puncak, dan fase.
- Baca magnitudo dan fase pada diagram BodeKonsep
Hitung frekuensi sudut orde pertama, desibel, dan frekuensi uji yang bermakna.
- Praktikum: hubungkan konstanta waktu dengan frekuensi sudut ACPraktikum
Gunakan rangkaian yang sama untuk analisis transien dan AC sinyal kecil.
- Pemeriksaan: RMS dan frekuensi sudut low-passKuis
Periksa model, perhitungan, dan penafsiran sebelum melanjutkan.
- Dioda dan titik kerja transistor
- Model dioda harus sesuai dengan pertanyaanKonsep
Gunakan pendekatan penurunan tegangan tetap sambil mengidentifikasi batasnya.
- Bias BJT menyediakan ruang untuk sinyal kecilKonsep
Perkirakan titik kerja dengan degenerasi emitor dan penguatan sinyal kecil.
- Bias MOSFET dan batas model hukum kuadratKonsep
Pisahkan ambang, overdrive, wilayah kerja, dan penguatan inkremental.
- Pemeriksaan: bias transistor yang tidak konsistenKuis
Periksa model, perhitungan, dan penafsiran sebelum melanjutkan.
- Penguat operasional dan umpan balik
- Umpan balik negatif dan syarat hubung singkat virtualKonsep
Jelaskan mengapa tegangan masukan yang hampir sama bergantung pada loop umpan balik yang berfungsi.
- Penguat pembalik menggunakan keseimbangan arusKonsep
Hitung penguatan, resistansi masukan, dan keluaran dengan acuan tengah rel.
- Tahap nonpembalik mempertahankan polaritas masukanKonsep
Rancang penguatan di sekitar acuan dan bedakan penyangga dari sumber daya.
- Rentang keluaran, bandwidth, dan slew rate merupakan batas terpisahKonsep
Uji ruang ayunan DC dan persyaratan dinamis sebelum memercayai penguatan ideal.
- Filter dan derau
- Pilih low-pass atau high-pass dari node keluaranKonsep
Rancang filter orde pertama dengan memperhitungkan resistansi sumber dan beban.
- Praktikum: pisahkan penguatan dari penyaringanPraktikum
Simulasikan tahap penguatan pendidikan ditambah pole RC dan nyatakan apa yang diabaikan model.
- Derau adalah anggaran kesalahan yang bergantung pada bandwidthKonsep
Perkirakan derau resistor dan gabungkan kontribusi independen dengan akar jumlah kuadrat.
- Pemeriksaan: bandwidth sinyal dan bandwidth derauKuis
Periksa model, perhitungan, dan penafsiran sebelum melanjutkan.
- Pengukuran, penyiapan skematik, dan proyek akhir sensor
- Toleransi dan ketidakpastian pengukuran memerlukan anggaran terpisahKonsep
Hitung nilai ekstrem frekuensi sudut dan penguatan sebelum memilih rentang penerimaan.
- Dari tabel koneksi menjadi skematik yang dapat dipercayaKonsep
Gambar dan audit rangkaian tegangan rendah tanpa mengasumsikan backend editor tertentu.
- Praktikum proyek akhir: penguat dan filter sensor tegangan rendahPraktikum
Rancang, simulasikan, dan jelaskan jalur sensor dengan penguatan 11 serta batas fisik eksplisit.
- Pemeriksaan akhir: bukti dan batas proyek akhirKuis
Periksa model, perhitungan, dan penafsiran sebelum melanjutkan.