Câu hỏi tự luận Công nghệ 12 Điện - Điện tử Cánh diều Bài 19: Khuếch đại thuật toán

PHẦN II. CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

CHỦ ĐỀ 7. ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ

BÀI 19: KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Khuếch đại thuật toán là gì? Nêu định nghĩa và kí hiệu?

Trả lời: 

- Khuếch đại thuật toán là một loại mạch điện tử sử dụng các linh kiện bán dẫn để khuếch đại tín hiệu điện, thường là tín hiệu tương tự.

=> Định nghĩa: Khuếch đại thuật toán là một mạch điện tử có khả năng khuếch đại tín hiệu đầu vào một cách chính xác và có thể điều chỉnh, với độ lợi (gain) được xác định bởi các điện trở bên ngoài.

- Kí hiệu: 

Câu 2: Liệt kê các thành phần chính của một mạch khuếch đại thuật toán?

Trả lời: 

- Op-Amp (Operational Amplifier): Linh kiện chính chịu trách nhiệm khuếch đại tín hiệu.

- Điện trở: Sử dụng để thiết lập độ lợi và cấu hình mạch.

- Nguồn cung cấp: Cung cấp điện áp cho opamp hoạt động.

- Tụ điện: Có thể được sử dụng để lọc nhiễu hoặc điều chỉnh băng thông.

- Mạch hồi tiếp: Thiết lập để kiểm soát độ lợi và ổn định mạch.

Câu 3: Mạch khuếch đại có chức năng gì trong hệ thống điện tử?

Trả lời: 

Câu 4: Nêu các ứng dụng phổ biến của khuếch đại thuật toán trong đời sống?

Trả lời: 

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Giải thích nguyên lý làm việc của khuếch đại thuật toán?

Trả lời: 

- Khuếch đại thuật toán hoạt động dựa trên nguyên lý rằng sự chênh lệch giữa hai đầu vào (đầu vào dương và đầu vào âm) sẽ được khuếch đại.

Đầu vào dương (+): Nhận tín hiệu cần khuếch đại.

Đầu vào âm (−): Nhận tín hiệu hồi tiếp từ đầu ra hoặc một tín hiệu khác.

Độ lợi: Tín hiệu đầu ra được tính bằng tích của độ lợi và sự chênh lệch giữa hai đầu vào. Độ lợi có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các điện trở trong mạch.

Câu 2: Phân tích sự khác nhau giữa mạch cộng và mạch trừ trong khuếch đại thuật toán?

Trả lời: 

Câu 3: Nêu vai trò của mạch so sánh trong các ứng dụng điện tử?

Trả lời: 

Câu 4: So sánh mạch khuếch đại và mạch so sánh về cấu tạo và chức năng?

Trả lời: 

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Hãy mô tả quy trình thiết kế một mạch khuếch đại sử dụng khuếch đại thuật toán?

Trả lời: 

Bước 1: Xác định yêu cầu: Đầu tiên, xác định các thông số cần thiết như độ lợi, băng thông, và loại tín hiệu đầu vào.

Bước 2: Chọn loại khuếch đại: Chọn loại khuếch đại thuật toán phù hợp với yêu cầu thiết kế (ví dụ: op-amp 741, LM358).

Bước 3: Tính toán giá trị điện trở: Sử dụng công thức độ lợi để tính toán giá trị các điện trở cần thiết cho mạch hồi tiếp.

Bước 4: Thiết kế sơ đồ mạch: Vẽ sơ đồ mạch điện, bao gồm các linh kiện như op-amp, điện trở, tụ điện.

Bước 5: Lắp ráp mạch: Lắp ráp mạch trên breadboard hoặc PCB.

Bước 6: Kiểm tra và điều chỉnh: Kiểm tra tín hiệu đầu ra và điều chỉnh giá trị điện trở nếu cần thiết để đạt được độ lợi mong muốn.

Câu 2: Nếu em muốn sử dụng mạch cộng để xử lý tín hiệu âm thanh, em sẽ cần lưu ý điều gì?

Trả lời: 

- Chất lượng tín hiệu: Đảm bảo rằng các tín hiệu đầu vào có chất lượng tốt để tránh nhiễu và méo tín hiệu.

- Độ lợi: Tính toán độ lợi phù hợp để không làm mất đi các chi tiết âm thanh quan trọng.

- Tần số: Kiểm tra băng thông của mạch để đảm bảo rằng nó có thể xử lý các tần số âm thanh mà bạn muốn khuếch đại.

- Tương thích: Đảm bảo rằng các mức điện áp đầu vào tương thích với mạch khuếch đại để tránh hư hại cho các linh kiện.

Câu 3: Trình bày một ví dụ cụ thể về ứng dụng của mạch trừ trong thực tế và phân tích tác động của nó?

Trả lời: 

Câu 4: Hãy giải thích cách mà mạch so sánh có thể được sử dụng trong hệ thống điều khiển tự động?

Trả lời: 

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Phân tích các thách thức trong việc thiết kế mạch khuếch đại thuật toán và đề xuất giải pháp khắc phục?

Trả lời: 

*Thách thức:

+ Nhiễu tín hiệu: Tín hiệu đầu vào có thể bị nhiễu từ môi trường bên ngoài.

+ Biến thiên nhiệt độ: Độ lợi của op-amp có thể thay đổi theo nhiệt độ, ảnh hưởng đến độ chính xác.

+ Tính ổn định: Mạch có thể không ổn định nếu không thiết kế hồi tiếp phù hợp.

*Giải pháp:

+ Sử dụng các linh kiện chất lượng cao và thiết kế mạch với các biện pháp lọc để giảm nhiễu.

+ Thực hiện bù nhiệt độ bằng cách sử dụng các linh kiện có hệ số nhiệt độ thấp.

+ Thiết kế mạch hồi tiếp một cách cẩn thận để đảm bảo tính ổn định của mạch.

----------------------------------

----------------------- Còn tiếp -------------------------