Kwalifikacja: ELM.05 - Eksploatacja urządzeń elektronicznych
Zawód: Technik elektronik
Wiedząc, że napięcie diody Zenera Uz wynosi 3 V, a rezystancja R2 jest równa 1 kΩ dobierz wartość rezystancji R1 tak, aby napięcie wyjściowe przedstawionego układu Uo było równe 6 V.
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Poprawna odpowiedź, 1 kΩ, wynika z zastosowania zasady działania wzmacniacza operacyjnego w układzie nieodwracającym. W takim układzie wzmocnienie napięciowe, oznaczane jako K, można obliczyć z wzoru K = 1 + (R1/R2). Mając dane, że napięcie wyjściowe Uo wynosi 6 V, a napięcie Zenera Uz wynosi 3 V, możemy obliczyć wymagane wzmocnienie: K = Uo / Uz = 6 V / 3 V = 2. Podstawiając do wzoru na wzmocnienie, otrzymujemy równanie: 2 = 1 + (R1 / 1 kΩ). Po przekształceniu, uzyskujemy R1 = 1 kΩ. Zastosowanie diod Zenera w takich układach pozwala na stabilizację napięcia, co jest kluczowe w wielu zastosowaniach elektronicznych, takich jak zasilacze stabilizowane czy układy ochrony przed przepięciami. Wartość rezystancji R1 można również dostosować w innych zastosowaniach, gdzie wymagana jest regulacja napięcia wyjściowego, co podkreśla elastyczność tego rozwiązania.
Wybór innych wartości rezystancji R1 opiera się na nieprawidłowym zrozumieniu zasady działania wzmacniacza operacyjnego oraz relacji między napięciem wyjściowym a wartościami rezystancji. W przypadku odpowiedzi 3 kΩ, 6 kΩ i 1 kΩ, błędne podejście polega na niewłaściwym przeliczeniu wzmocnienia lub zastosowaniu nieodpowiednich wartości rezystancji, co prowadzi do niewłaściwego obliczenia wymaganego napięcia. Pamiętaj, że w układzie nieodwracającym kluczowe jest, aby zachować poprawne proporcje między rezystancjami, aby uzyskać właściwe wzmocnienie. Typowym błędem myślowym jest zignorowanie wpływu rezystancji R2 na całkowite wzmocnienie układu, co skutkuje niemożnością osiągnięcia żądanego napięcia wyjściowego. Kolejną pułapką jest myślenie, że zmiana R1 na inną wartość automatycznie poprawi wynik, podczas gdy w rzeczywistości każda zmiana w parametrach układu wymaga przeliczenia wzmocnienia. Dlatego kluczowe jest zrozumienie zależności między rezystancjami oraz ich wpływu na napięcie wyjściowe, co jest fundamentalne dla poprawnego projektowania układów elektronicznych oraz zgodności z najlepszymi praktykami inżynieryjnymi.