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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA ¿Por qué necesitamos cálculos de radioaficionados? Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante La radioafición es arte. Al comenzar a fabricar cualquier diseño, incluso descrito en detalle en alguna parte (ya sea un amplificador, un receptor de radio, una fuente de alimentación, un decodificador de TV, etc.), la mayoría de las veces no es posible repetirlo exactamente, porque no hay partes necesarias, no estoy satisfecho con algunas soluciones constructivas o de circuito, quiero obtener parámetros y resultados ligeramente diferentes, algo para finalizar y mejorar. Por supuesto, puede actuar por ensayo y error, seleccionando elementos estructurales a ciegas, pero ¿no es más fácil armarse con un bolígrafo, una hoja de papel y descubrir qué debe cambiarse, qué debe suceder, en qué dirección? actuar y qué tipo de detalles se necesitan? Hagamos una reserva de inmediato de que aún se puede requerir un refinamiento experimental, pero su volumen será inconmensurablemente menor. Habiendo dominado y repetido diseños bien conocidos, un aficionado rara vez se detiene allí y comienza a desarrollar algo propio, original y único. ¡Aquí no puedes prescindir de cálculos elementales! Cómo configurar el modo de transistor correctamente, qué valor y potencia instalar resistencias, cuánta potencia disiparán los transistores y diodos, si el ancho de banda será amplio: estas y muchas, muchas otras preguntas pueden responderse haciendo cálculos elementales. No estoy hablando del cálculo de circuitos, la cantidad de vueltas de bobinas y transformadores; nadie ha podido adivinar a simple vista los datos óptimos de estos elementos. Las representaciones gráficas son extremadamente útiles y contienen mucha información; no en vano, las características de los transistores y muchos otros elementos se dan en los libros de referencia en forma de gráficos. Ahora suponga que en algún cálculo se encuentra con la fórmula V (a + b2), en la que debe sustituir a \u6,3d 0,3 yb \u1d 3. Inventa un análogo geométrico de esta fórmula y obtén la respuesta. El ejemplo no fue tomado por casualidad, es así como se suman las resistencias activa y reactiva. Mientras piensa, discutamos la pregunta: ¿con qué precisión debemos contar? Si ya ha sacado una calculadora para calcular la respuesta en el ejemplo propuesto, entonces no haga esto, pero divida XNUMX por XNUMX. La calculadora completará todos los dígitos después del punto decimal en triples. ¿Todos necesitan ser reescritos en respuesta? Eres más inteligente que una calculadora y no harás trabajo vacío. El resultado del cálculo debe redondearse, pero ¿qué debe escribirse: 0,3 o 0,33? Depende de la precisión con la que hagas los cálculos. El último dígito se descarta si es menor a 5, y si es mayor, al anterior se le suma 1. Por ejemplo, 0,33 se redondea a 0,3 y 0,37 a 0,4. En ambos casos, el error puede alcanzar la mitad del dígito no escrito, es decir 0,05. La precisión de la respuesta (error relativo) será 0,05 / 0,3 \u17d 0,3% en el primer caso (cuando escribió 1,5 en la respuesta) y solo 0,33% - en el segundo (cuando escribió XNUMX) Muy a menudo, los datos fuente bien escritos ya contienen información sobre su precisión. Tengo un resonador de cuarzo frente a mí que dice 27,000 MHz, y aunque la frecuencia se da en megahercios, estoy seguro de que el cristal está molido con una precisión de 0,5 kHz y el error relativo es inferior al 0,002 %. Si tiene una inscripción de 27 MHz, es difícil esperar la misma precisión. Se necesita una alta precisión para llegar a la frecuencia estandarizada del canal CB, pero ¿se necesita, por ejemplo, al calcular la resistencia de una resistencia? Por supuesto que no, porque las resistencias en sí se fabrican principalmente con tolerancias de 5, 10 o incluso 20 %. Lo mismo se aplica a los condensadores, y la dispersión de las características de los transistores es aún mayor. Me tomaré la libertad de decir que en la gran mayoría de los cálculos de ingeniería de radio, se pueden prescindir de dos cifras significativas y una precisión de 5 ... 10% es suficiente. Cuando es necesario ajustar algo con mayor precisión, se instalan condensadores y resistencias de corte, y las bobinas se suministran con circuitos magnéticos ajustables con "núcleos": recortadores. Ahora respondamos el problema anterior. Su analogía geométrica es un triángulo rectángulo (Fig. 1) y el teorema de Pitágoras. Las longitudes de los catetos son a y b, la respuesta es la longitud de la hipotenusa. Incluso es imposible dibujar un triángulo con los datos dados a escala, ¡es demasiado nítido! Y es bastante claro que la longitud de la hipotenusa c difiere muy poco de la longitud del cateto largo a. Si uno de los lectores impacientes ya resolvió el problema en una calculadora, vio la respuesta: 6,3071388, y este número debe redondearse. No resolveremos este problema en absoluto, ya que ahora nos queda claro que en la respuesta 6,3 con una precisión mejor que el 1%.
También existe un método algebraico que simplifica el cálculo. Tomemos a como unidad de medida. Y por qué no, porque es lo mismo cómo medir la longitud de una boa constrictor: en metros, en yardas o en loros, solo necesita saber los coeficientes para convertir una unidad en otra. Entonces, a medido en a es igual a uno. Pero b medido en a es b/a = 0,3/6,3 = 0,05 (redondeado). Este es un valor pequeño comparado con la unidad, denotemos x = b/a. Ahora es conveniente presentar la fórmula lado a lado y limitarnos solo a los dos primeros términos: (1 + x2)1/2 = 1 + x2/2. Es fácil calcular mentalmente que el segundo término es solo 2,5 10-3, y también se puede despreciar. Entonces, la respuesta en a es uno, y en los valores anteriores- 6,3. Pregunta para la autocomprobación, ¿cuál es la duración de los pulsos individuales (con respecto al período) en la salida del elemento lógico (Fig. 2), si cambia a un voltaje de 2 V y una señal sinusoidal con una amplitud de 4 V se aplica a la entrada?
Autor: V.Polyakov, Moscú
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