|
|||||||||||||||||||
DP 5-2 The
circuit shown in Figure DP 5.2a has four unspecified circuit
parameters: is, R1, R2, and R3. To design this
circuit, we must specify the values of these four parameters. The graph shown
in Figure DP 5-2b describes a relationship between the current i and the voltage v. Specify values
of is, R1, R2, and R3 that cause the current i and the voltage v in Figure DP5-2a
to satisfy the relationship described by the graph in Figure DP 5-2b. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
First
Hint: Calculate the open-circuit voltage, voc,
and the Thévenin resistance, Rt,
of the part of the circuit to the left of the terminals in Figure DP 5-2a. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Second
Hint: The equation representing the straight line in Figure DP 5-2b
is That is,
the slope of the line is equal to –1 times the Thévenin
resistance and the “v-intercept”
is equal to the open-circuit voltage. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Third
Hint: There is more than one correct answer to this problem. Try
setting both R3 and R1 +R2 equal to twice the slope of
the graph in Figure DP 5-2b. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Figure
DP 5-2 |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
First let’s get the equation from the
plot. Use two point
form of line. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Use the points (-6, 0) and (0,
-3) as the two points. |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Now compare with equation |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
We can identify |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Since the units are Volts/mA
these are kΩ |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
and |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Now to get Rt
we would deactivate the power source and we would have |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
We have R1 and R2
in series so we add them and then they are in parallel with R3 so
we get |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
So |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
From result above first
condition is |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
To find open circuit voltage
we have |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
We can find the current in i3
by using current division |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
So is |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Our second condition is |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Recall Third
Hint: There is more than one correct answer to this problem. Try
setting both R3 and R1 +R2 equal to twice the slope of
the graph in Figure DP 5-2b. |
|||||||||||||||||||
This means |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Try |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Check Rt |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Using the other condition we
can get is |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|