Giải BT SGK Công nghệ 12 Kết nối tri thức BÀI 19. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Giải BT SGK Công nghệ 12 Kết nối tri thức BÀI 19. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

BÀI 19. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

PHẦN I. CÁC CÂU HỎI TRONG SGK

KHỞI ĐỘNG

CH: Quan sát Hình 19.1 và cho biết trong mạch có các linh kiện điện tử nào?

I. GIỚI THIỆU CHUNG

LUYỆN TẬP

CH1: Mạch khuếch đại đảo ở Hình 19.13 có R₁ = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ.

a) Xác định hệ số khuếch đại của mạch.

b) Vẽ tín hiệu lối ra nếu tín hiệu lối vào là điện áp hình sin, biên độ 100 mV, tần số 1 Hz.

CH2: Mạch trừ ở Hình 19.14 có R1 = R3 = 2 , R2 = R4 =10 . Tính điện áp Ura nếu Uvào1 = 1V, Uvào2 = 5V

CH3: Mạch cộng không đảo ở Hình 19.15 có R1 = R2 = 1 kΩ, Rf = Rg = 10 kΩ. Tính điện áp Ura nếu Uvào1 = 1 V, Uvào2 = 5V

CH4: Mạch cộng đảo ở Hình 19.16 có Rf = 3 kΩ, R1 = 1 kΩ, R2 = 1,5 kΩ. Tính điện áp Ura trong bảng 19.1

CH5: Một mạch so sánh đảo ở Hình 19.17 có Ucc = 12V, -Ucc = -12V. Tính điện áp Ura trong bảng 19.2.

VẬN DỤNG

CH: Sử dụng các nguồn tài liệu để tìm thêm ứng dụng của khuêhsc đại thuật toán trong thực tế

PHẦN I. CÁC CÂU HỎI TRONG SGK

KHỞI ĐỘNG
CH: Quan sát Hình 19.1 và cho biết trong mạch có các linh kiện điện tử nào?

Quan sát Hình 19.1, mạch sử dụng các linh kiện điện tử cơ bản như:

Điện trở (resistors) dùng để điều chỉnh dòng điện và tạo ra các mức điện áp.

Khuếch đại thuật toán (op-amp) là thành phần chính, có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu.

Nguồn cấp điện áp để cung cấp năng lượng cho mạch.

I. GIỚI THIỆU CHUNG

LUYỆN TẬP

CH1:
Mạch khuếch đại đảo ở Hình 19.13 có \(R1=1 kΩR_1 = 1 \, k\Omega, R2=10 kΩR_2 = 10 \, k\Omega.\)

a) Hệ số khuếch đại của mạch KK được tính bằng công thức:
\(K=−R2R1K = -\frac{R_2}{R_1}\)
Thay số:
\(K=−10 kΩ1 kΩ=−10K = -\frac{10 \, k\Omega}{1 \, k\Omega} = -10\)

b) Tín hiệu lối ra UraU_{ra} là tín hiệu hình sin ngược pha với tín hiệu lối vào và được khuếch đại với hệ số ∣K∣|K|. Biên độ tín hiệu ra:
\(Ura=K×Uvaˋo=−10×100 mV=−1 VU_{ra} = K \times U_{vào} = -10 \times 100 \, mV = -1 \, V\)

Tín hiệu ra sẽ là hình sin với biên độ 1 V và ngược pha 180 độ so với tín hiệu vào.

CH2:
Mạch trừ ở Hình 19.14 có \(R1=R3=2 kΩR_1 = R_3 = 2 \, k\Omega, R2=R4=10 kΩR_2 = R_4 = 10 \, k\Omega.\)

Điện áp lối ra \(Ura\) được tính bằng công thức:
\(Ura=R4R3×(Uvaˋo2−Uvaˋo1)U_{ra} = \frac{R_4}{R_3} \times (U_{vào2} - U_{vào1})\)
Thay số:
\(Ura=10 kΩ2 kΩ×(5 V−1 V)=5×4 V=20 VU_{ra} = \frac{10 \, k\Omega}{2 \, k\Omega} \times (5 \, V - 1 \, V) = 5 \times 4 \, V = 20 \, V\)

CH3:
Mạch cộng không đảo ở Hình 19.15 có \(R1=R2=1 kΩR_1 = R_2 = 1 \, k\Omega, Rf=Rg=10 kΩR_f = R_g = 10 \, k\Omega.\)

Điện áp lối ra UraU_{ra} được tính bằng công thức:
\(Ura=(1+RfRg)×(Uvaˋo1R1+Uvaˋo2R2)U_{ra} = (1 + \frac{R_f}{R_g}) \times (\frac{U_{vào1}}{R_1} + \frac{U_{vào2}}{R_2})\)
Thay số:
\(Ura=(1+1010)×(11+51)=2×6=12 VU_{ra} = (1 + \frac{10}{10}) \times (\frac{1}{1} + \frac{5}{1}) = 2 \times 6 = 12 \, V\)

CH4:
Mạch cộng đảo ở Hình 19.16 có \(Rf=3 kΩR_f = 3 \, k\Omega, R1=1 kΩR_1 = 1 \, k\Omega, R2=1,5 kΩR_2 = 1,5 \, k\Omega\).

Điện áp lối ra \(Ura\) được tính bằng công thức:
\(Ura=−Rf×(Uvaˋo1R1+Uvaˋo2R2)U_{ra} = -R_f \times (\frac{U_{vào1}}{R_1} + \frac{U_{vào2}}{R_2})\)

Tính từng giá trị UraU_{ra} theo bảng 19.1:

1. \(Uvaˋo1=1 V,Uvaˋo2=1 VU_{vào1} = 1 \, V, U_{vào2} = 1 \, V: Ura=−3×(11+11,5)=−3×(1+0,6667)=−5 VU_{ra} = -3 \times (\frac{1}{1} + \frac{1}{1,5}) = -3 \times (1 + 0,6667) = -5 \, V\)

2. \(Uvaˋo1=2 V,Uvaˋo2=1 VU_{vào1} = 2 \, V, U_{vào2} = 1 \, V: Ura=−3×(21+11,5)=−3×(2+0,6667)=−8 VU_{ra} = -3 \times (\frac{2}{1} + \frac{1}{1,5}) = -3 \times (2 + 0,6667) = -8 \, V\)

3. \(Uvaˋo1=1,5 V,Uvaˋo2=2 VU_{vào1} = 1,5 \, V, U_{vào2} = 2 \, V:\)
   \(Ura=−3×(1,51+21,5)=−3×(1,5+1,3333)=−8,5 VU_{ra} = -3 \times (\frac{1,5}{1} + \frac{2}{1,5}) = -3 \times (1,5 + 1,3333) = -8,5 \, V\)

4. \(Uvaˋo1=1 V,Uvaˋo2=1,5 VU_{vào1} = 1 \, V, U_{vào2} = 1,5 \, V:\)
   \(Ura=−3×(11+1,51,5)=−3×(1+1)=−6 VU_{ra} = -3 \times (\frac{1}{1} + \frac{1,5}{1,5}) = -3 \times (1 + 1) = -6 \, V\)

CH5:
Mạch so sánh đảo ở Hình 19.17 có \(Ucc=12 V,−Ucc=−12 VU_{cc} = 12 \, V, -U_{cc} = -12 \, V.\)

Điện áp lối ra \(Ura\) phụ thuộc vào \(U_{vào}\) và \(U_{ngưỡng}\).

1. \(Uvaˋo=1 V,Ungưỡng=0,5 VU_{vào} = 1 \, V, U_{ngưỡng} = 0,5 \, V: Uvaˋo>UngưỡngU_{vào} > U_{ngưỡng}, nên Ura=−12 VU_{ra} = -12 \, V.\)\(Uvaˋo=3 V,Ungưỡng=−3 VU_{vào} = 3 \, V, U_{ngưỡng} = -3 \, V: Uvaˋo>UngưỡngU_{vào} > U_{ngưỡng}, nên Ura=−12 VU_{ra} = -12 \, V. Uvaˋo=−5 V,Ungưỡng=0 VU_{vào} = -5 \, V,\)\( U_{ngưỡng} = 0 \, V: Uvaˋo<UngưỡngU_{vào} < U_{ngưỡng}, nên Ura=12 VU_{ra} = 12 \, V.\)
2. \(Uvaˋo=2,5 V,Ungưỡng=3 VU_{vào} = 2,5 \, V, U_{ngưỡng} = 3 \, V: Uvaˋo<UngưỡngU_{vào} < U_{ngưỡng}, nên Ura=12 VU_{ra} = 12 \, V.\)

VẬN DỤNG
CH: Sử dụng các nguồn tài liệu để tìm thêm ứng dụng của khuếch đại thuật toán trong thực tế.

Khuếch đại thuật toán có nhiều ứng dụng trong thực tế:

Mạch khuếch đại tín hiệu trong hệ thống âm thanh.

Bộ lọc tín hiệu để loại bỏ nhiễu hoặc chọn dải tần số cụ thể.

Mạch so sánh điện áp trong các hệ thống điều khiển tự động.

Mạch tích phân và vi phân trong xử lý tín hiệu.

Điều chế tín hiệu trong hệ thống truyền thông.

Mạch cảm biến trong các ứng dụng đo lường (nhiệt độ, áp suất, độ sáng).

Tìm kiếm học tập môn Công nghệ 12