Mạch khuếch đại dùng OA mắc kiểu khuếch đại đảo có những đặc điểm gì? Nếu muốn điều chỉnh hệ số khuếch đại của mạch điện thì làm thế nào?
Đặc điểm của mạch khuếch đại đảo dùng OA
Nguyên lý hoạt động:
Đầu vào tín hiệu được đưa vào cực đảo (-) của Op-Amp thông qua một điện trở.
Đầu vào không đảo (+) được nối đất hoặc giữ ở mức điện áp tham chiếu.
Khuếch đại đảo: Mạch khuếch đại này làm đảo pha tín hiệu đầu ra so với đầu vào (tín hiệu đầu ra lệch pha 180° so với tín hiệu đầu vào).
Hệ số khuếch đại:
Hệ số khuếch đại AvA_v được tính bằng: Av=−RfRinA_v = - \frac{R_f}{R_in} Trong đó:
RfR_f: Điện trở hồi tiếp.
RinR_in: Điện trở đầu vào.
Dấu trừ biểu thị tín hiệu bị đảo pha.
Cách điều chỉnh hệ số khuếch đại
Thay đổi điện trở hồi tiếp (RfR_f): Tăng RfR_f sẽ làm tăng hệ số khuếch đại, giảm RfR_f sẽ làm giảm hệ số khuếch đại.
Thay đổi điện trở đầu vào (RinR_in): Tăng RinR_in sẽ làm giảm hệ số khuếch đại, giảm RinR_in sẽ làm tăng hệ số khuếch đại.
Ứng dụng thực tế
Mạch khuếch đại đảo được sử dụng trong các hệ thống âm thanh, cảm biến, hoặc các mạch xử lý tín hiệu để điều chỉnh độ lớn của tín hiệu.
Bài tập 2 trang 45 SGK Công nghệ 12
Trong mạch tạo xung đa hài tự dao động, nếu nguồn cấp là 4,5V thì thay các điện trở tải R1,R2R_1, R_2 bằng các điốt quang (LED) thì hiện tượng gì sẽ xảy ra?
Hoạt động cơ bản của mạch tạo xung đa hài tự dao động
Mạch sử dụng hai tranzito (hoặc cổng logic) cùng với các tụ điện và điện trở để tạo ra xung vuông liên tục.
Hai điện trở tải R1R_1 và R2R_2 chịu trách nhiệm giới hạn dòng qua các tranzito khi chúng dẫn điện.
Thay R1R_1 và R2R_2 bằng điốt quang (LED)
Khi thay điện trở bằng điốt quang, LED sẽ phát sáng mỗi khi dòng điện chạy qua nó, tương ứng với trạng thái dẫn của các tranzito.
LED sáng luân phiên, tạo ra hiệu ứng nhấp nháy liên tục, đồng bộ với xung đa hài.
Hiện tượng xảy ra
LED chỉ sáng nếu điện áp đủ lớn để vượt qua điện áp ngưỡng của LED (khoảng 2V đối với LED thông thường).
Với nguồn cấp 4,5V, LED sẽ sáng rõ ràng nếu được nối chính xác và dòng điện qua LED được giới hạn bởi các điện trở khác trong mạch.
Ứng dụng
Thay R1R_1 và R2R_2 bằng LED giúp trực quan hóa hoạt động của mạch xung đa hài, thường dùng để tạo hiệu ứng đèn nhấp nháy hoặc tín hiệu cảnh báo.
Bài tập 3 trang 45 SGK Công nghệ 12
Khi cần thay đổi chu kỳ của xung đa hài thì làm thế nào?
Công thức tính chu kỳ của xung đa hài
Chu kỳ TT của xung đa hài được xác định bởi giá trị của tụ điện CC và điện trở RR trong mạch: T=0.693⋅(R1+R2)⋅CT = 0.693 \cdot (R_1 + R_2) \cdot C Trong đó:
R1,R2R_1, R_2: Điện trở kết nối với các tụ điện.
CC: Giá trị tụ điện.
Cách thay đổi chu kỳ xung
Thay đổi giá trị điện trở R1R_1 hoặc R2R_2:
Tăng R1+R2R_1 + R_2 sẽ làm tăng chu kỳ TT, giảm tần số.
Giảm R1+R2R_1 + R_2 sẽ làm giảm chu kỳ TT, tăng tần số.
Thay đổi giá trị tụ điện CC:
Tăng CC sẽ làm tăng chu kỳ TT, giảm tần số.
Giảm CC sẽ làm giảm chu kỳ TT, tăng tần số.
Ứng dụng
Việc thay đổi chu kỳ giúp điều chỉnh tốc độ nhấp nháy của LED trong các mạch tín hiệu hoặc thay đổi tần số trong các ứng dụng phát sóng.
Bài tập 4 trang 45 SGK Công nghệ 12
Làm thế nào để đổi xung đa hài đối xứng thành xung đa hài không đối xứng?
Xung đa hài đối xứng
Xung đa hài đối xứng là xung có thời gian mức cao (THT_H) và thời gian mức thấp (TLT_L) bằng nhau.
Xung đa hài không đối xứng
Xung đa hài không đối xứng là xung có THT_H và TLT_L khác nhau. Điều này tạo ra tín hiệu xung với thời gian bật và tắt khác nhau, ứng dụng trong các mạch điều khiển như PWM (điều chế độ rộng xung).
Cách chuyển đổi
Điều chỉnh giá trị R1R_1 và R2R_2:
Tăng R1R_1 hoặc giảm R2R_2 sẽ làm tăng THT_H (thời gian mức cao).
Giảm R1R_1 hoặc tăng R2R_2 sẽ làm giảm THT_H, tăng TLT_L.
Sử dụng điốt để thay đổi thời gian nạp và xả tụ điện:
Nối một điốt song song với R1R_1 và R2R_2 để thay đổi thời gian nạp và xả của tụ.
Điốt cho phép dòng điện đi qua theo một chiều, làm cho quá trình nạp hoặc xả diễn ra nhanh hơn, tạo ra sự không đối xứng giữa THT_H và TLT_L.
Ứng dụng
Xung không đối xứng được sử dụng trong các mạch điều khiển động cơ, điều chỉnh độ sáng đèn LED, hoặc tạo tín hiệu xung đặc biệt trong các hệ thống tự động hóa.
Kết luận chung
Các bài tập về mạch khuếch đại và mạch tạo xung giúp hiểu rõ cách thức hoạt động, điều chỉnh và ứng dụng của các mạch điện tử cơ bản.
Mạch khuếch đại đảo dùng OA mang lại khả năng khuếch đại tín hiệu mạnh mẽ và điều chỉnh linh hoạt.
Mạch tạo xung đa hài cung cấp nền tảng cho việc tạo tín hiệu xung trong các ứng dụng thực tế như điều khiển, tín hiệu cảnh báo và truyền thông.
Việc thay đổi các linh kiện hoặc giá trị trong mạch cho phép điều chỉnh đặc tính xung một cách linh hoạt, phù hợp với yêu cầu ứng dụng cụ thể.
