Tinkercad 中函数发生器和示波器的混淆标签

问题描述

在 Tinkercad 中,函数发生器的幅度定义和示波器的标度定义非常混乱。这是来自 Tinkercad 的函数生成器的 ss:

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在设备上,6.20 V 表示为峰峰值电压,请查看我标记的红线。但是在右侧面板上,我们将其输入为幅度,请查看我标记的绿线。哪个是真的?

而且我无法使用示波器推断出答案,因为关于示波器的信息不足。 (至少,我找不到足够的信息。)这是来自上面函数发生器的输入信号:

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答案并不明显,因为放在 10 V 上的 y_axis 的含义是不明确的。总共是 +/- 10 V20 V 一样吗,即每格电压是 2 V (第一个解释)?或者,它是否与 +/- 5 V 中的 10 V 一样,即每格电压为 1 V(第二种解释)?在一些 Youtube 讲座中,解释是第一个。但是,我不太确定。因为,如果 6.2 V 是幅度并且每格电压是 2 V,那么这是不矛盾的。但是如果 6.2 V 是峰峰值电压并且每格电压是 1 V,那么这也是不矛盾的。再说一遍,哪个是真的?

而且,在学习过程中,我意识到现实生活中的实验表明第二种解释应该是正确的。让我一步一步解释这个实验。

理论:全波整流电路

假设我们应用 V_in 作为幅度,峰峰值电压为 V_peaktopeak = 2 * V_in。对于我们有的输出信号,

V_out = (V_in - n * V_diode) * R_L / (R_L + r_d),

其中 n 是导通二极管的数量V_diode 是二极管的偏置,R_L负载电阻。选择足够大的负载电阻,使得 R_L >> r_d 和我们得到,

V_out = V_in - n * V_diode.

在实际实验中,r_d 介于 1 \ohm 和 25 \ohm 之间,我们选择 R_L数量级为千 \ohm。因此,我们可以安全地忽略 R_L / (R_L + r_d) 部分。

对于对应于我们所拥有的输出信号的直流电压,

V_DC = 2 * V_out / \pi = 0.637 * V_out.

实验电路图

这是电路图,

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如您所见,对于正半周期,四个二极管中只有两个处于导通状态。对于负半周期,另外两个处于导通状态。因此,该电路的 n 为 2。让我们在 Tinkercad 上构建这个实验。我没有使用面包板来显示电路方案和 Tinkercad 中内置的电路之间的更多相似之处。

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场景 #1 - 理论预期

让我们假设 6.2 V 是振幅。然后,V_in=6.2 V。而 V_peaktopeak12.4 V。作为我们计算的输出信号,

V_out = V_in - n * V_diode = 6.2 V - 2 * 0.7 V = 4.8 V.

对于 DC 等价物,我们理论上可以得到,

V_DC = 0.637 * V_out = 3.06 V.

但在万用表中,我们看到 1.06 V。这表明几乎 %60 百分比误差。

场景 #2 - 理论预期

让我们假设 6.2 V 是峰峰值电压。然后,V_in=3.1 V。而 V_peaktopeak6.2 V。作为我们计算的输出信号,

V_out = V_in - n * V_diode = 3.1 V - 2 * 0.7 V = 1.7 V.

对于 DC 等价物,我们理论上可以得到,

V_DC = 0.637 * V_out = 1.08 V.

在万用表中,我们看到 1.06 V。这些值彼此非常接近。

结论

基于这些结果,我们可以得出结论,6.2 V 是峰峰值电压,函数发生器的方案是正确的,函数发生器描述中的“Amplitude”标签错误的,y-示波器的刻度代表总电压一半为正,另一半为负。

但是

我不能确定,因为我将在我的电子实验室课上教授这些材料,所以我真的需要确定这个结论。因此,我在这里询问您的意见、结论或我遗漏的其他参考资料。

解决方法

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