TopStudy

Đáp án và lời giải

Giải Công nghệ 12 Cánh diều Bài 19. Khuếch đại thuật toán có đáp án

Về trang đề

Câu 1

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Hiểu biết của em về mạch khuếch đại thuật toán:

Đó là khối khuếch đại điện áp tích hợp có độ lợi rất cao (thường là hàng nghìn hoặc hàng triệu), được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử do tính linh hoạt và hiệu suất cao.

Câu 2

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Khuếch đại thuật toán có kí hiệu như sau:

Hình minh hoạ

Câu 3

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Nguyên lí làm việc của khuếch đại thuật toán:

- Khi có tín hiệu đưa đến đầu vào không đảo thì tín hiệu ra cùng dấu với tín hiệu vào.

- Khi có tín hiệu đưa đến đầu vào đảo thì tín hiệu ra đào dấu với tín hiệu vào.

Hệ số khuếch đại của khuếch đại thuật toán có thể lên tới 106^{6}.

Câu 4

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ứng dụng của mạch khuếch đại đảo và không đảo:

MạchỨng dụng
Mạch khuếch đại đảo+ Mạch lọc tích cực + Mạch tạo dao động + Mạch so sánh + Mạch tích hợp
Mạch khuếch đại không đảo+ Khuếch đại tín hiệu điện áp DC hoặc AC + Mạch lọc thụ động (passive filters) + Mạch theo dõi điện áp

Câu 5

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đặc điểmMạch khuếch đại đảoMạch khuếch đại không đảo
Cấu tạoRf kết nối với đầu vào đảo, Vin kết nối với đầu vào đảoRf kết nối với đầu vào không đảo, Vin kết nối với đầu vào không đảo
Độ lợiA = -Rf/RinA = 1 + Rf/Rin
Pha đầu raĐảo ngược 180 độGiữ nguyên pha
Ứng dụngKhuếch đại, lọc, tạo dao động, ...Khuếch đại, lọc, theo dõi điện áp, .......

Câu 6

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ứng dụng của mạch cộng là: thực hiện phép cộng đối với các tín hiệu điện áp ở đầu vào.

Câu 7

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Phân biệt mạch cộng đảo và mạch cộng không đảo như sau:

Đặc điểmMạch cộng đảoMạch cộng không đảo
Cấu tạoĐầu vào đảoĐầu vào không đảo
Độ lợiAv = -Rf / RinAv = 1 + Rf / Rin
Pha đầu raĐảo ngược 180 độGiữ nguyên pha
Ứng dụngÍt phổ biếnRộng rãi

Câu 8

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ứng dụng của mạch trừ tín hiệu là: thực hiện phép trừ đối với các tín hiệu điện áp ở đầu vào.

Câu 9

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Biểu thức điện áp ra của mạch trừ ở Hình 19.7 như sau:Ura=U2(R4R2+R4)(1+R3R1)−R3R1U1{U}_{ra}={U}_{2}(\frac{{R}_{4}}{{R}_{2}+{R}_{4}})(1+\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}})-\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}}{U}_{1}

Câu 10

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ứng dụng của mạch so sánh được sử dụng trong:

- Mạch điện tử.

- Thiết bị điện tử

- Các hệ thống tự động hóa.

Câu 11

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Phân biệt mạch so sánh đảo và mạch so sánh không đảo như sau:

Đặc điểmMạch so sánh đảoMạch so sánh không đảo
Cấu tạoRf kết nối với đầu vào đảo, V1 kết nối với đầu vào đảo, Vref kết nối với đầu vào không đảoRf kết nối với đầu vào không đảo, V1 kết nối với đầu vào không đảo, Vref kết nối với đầu vào đảo
Cách thức hoạt độngSo sánh V1 với Vref qua đầu vào đảoSo sánh V1 với Vref qua đầu vào không đảo
Ứng dụngTín hiệu biên độ nhỏ, tạo dao động, lọc, so sánh điện áp - dòng điệnTín hiệu biên độ lớn, theo dõi điện áp, đệm, so sánh điện áp - tần số

Câu 12

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Áp dụng công thức tính điện áp ra: Ura=−1000200.4=−20(V){U}_{ra}=-\frac{1000}{200}.4=-20(V)

Hình minh hoạ

Câu 13

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có: Uvaˋo_{vào}= 4V

Áp dụng công thức tính Ura_{ra}: Ura=(1+R2R1).Uvao=(1+500200).4=14V{U}_{ra}=(1+\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}).{U}_{vao}=(1+\frac{500}{200}).4=14V

Hình minh hoạ

Câu 14

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Áp dụng công thức ta có:

Ura=(1+RhtR).(U1+U2+U33) {U}_{ra}=(1+\frac{{R}_{ht}}{R}).(\frac{{U}_{1}+{U}_{2}+{U}_{3}}{3})\

=(1+200100)(3+2+63)=(1+\frac{200}{100})(\frac{3+2+6}{3})

= 11 (V)

Vậy điện áp ở đầu ra là: 11 V.

Câu 15

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Áp dụng công thức ta có:

Ura=U2(R4R2+R4).(1+R3R1)−R3R1U1{U}_{ra}={U}_{2}(\frac{{R}_{4}}{{R}_{2}+{R}_{4}}).(1+\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}})-\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}}{U}_{1}

=5(200100+200)(1+200100)=5(\frac{200}{100+200})(1+\frac{200}{100})

= 10 (V)

Vậy điện áp ở đầu ra là: 10 V.

Câu 16

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Theo bài ra ta có: Uvaˋo_{vào} = 1V

Mà Un_{n} = 2V nên:

Un_{n} > Uvaˋo_{vào}

Ura_{ra}= +E = +9V

Câu 17

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ứng dụng của mạch khuếch đại thuật toán trong thực tế:

Các loại ứng dụngỨng dụng thực tế
Ứng dụng cơ bản- Khuếch đại âm thanh: Op-amp được sử dụng rộng rãi trong các bộ khuếch đại âm thanh, giúp tăng cường tín hiệu âm thanh từ micro, guitar, hay các nguồn âm khác để phát ra loa với âm lượng lớn. - Bộ lọc tín hiệu: Nhờ khả năng xử lý tín hiệu hiệu quả, Op-amp được dùng để chế tạo các bộ lọc, loại bỏ tạp âm và nhiễu, giúp tín hiệu trở nên rõ ràng hơn. - Mạch dao động: Op-amp đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các tín hiệu dao động với tần số mong muốn, ứng dụng trong các bộ tạo xung, đồng hồ, và các thiết bị điện tử khác. - So sánh điện áp: Op-amp được sử dụng để so sánh hai điện áp, đưa ra tín hiệu báo hiệu khi có sự chênh lệch, ứng dụng trong các mạch điều khiển, bảo vệ thiết bị.
Ứng dụng nâng cao- Máy trợ thính: Op-amp khuếch đại âm thanh phù hợp với mức độ thính lực của người khiếm thính, giúp họ nghe rõ hơn. - Máy đo điện tim (ECG): Op-amp thu nhận và khuếch đại tín hiệu điện tim yếu ớt từ cơ thể, giúp chẩn đoán các bệnh tim mạch. - Bộ chuyển đổi tín hiệu: Op-amp có thể chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số và ngược lại, đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thu thập dữ liệu, điều khiển tự động. - Hệ thống xử lý ảnh: Op-amp được sử dụng để tăng cường độ sáng, độ tương phản, và xử lý các chi tiết hình ảnh trong các thiết bị chụp ảnh, camera.