Giáo án Công nghệ 12 Điện - điện tử Cánh diều bài 19: Khuếch đại thuật toán

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm bốn đọc nội dung sgk và trình bày:

- GV giới thiệu một số loại IC khuếch đại thuật toán.

Hình 19.2. Một số IC khuếch đại thuật toán

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận: DKSP

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV chuyển sang nội dung  tiếp theo . 

1. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Khái niệm: mạch điện tử tích hợp nhiều tầng khuếch đại dòng một chiều (IC), có hệ số khuếch đại rất lớn, có hai đầu vào và một đầu ra.

1. Kí hiệu

Hình 19.1. Kí hiệu khuếch đại thuật toán

Trong đó: 

UVK: điện áp đầu vào không đảo (đánh dấu +)

UVĐ: điện áp đầu vào đảo (đánh dấu -) 

Ura: điện áp đầu ra

+E và -E: đầu cấp nguồn

1. Nguyên lí làm việc

- Khuếch đại thuật toán được thực hiện khuếch đại sự chênh lệch giữa điện áp lối vào và không đảo sau đó ra kết quả đưa tới lối ra.

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

- Hệ số khuếch đại A của khuếch đại thuật toán lớn, có thể tới 10⁶.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 4 nhóm, yêu cầu các nhóm hoàn thành các nhiệm vụ sau:

+ Nhóm 1: Tìm hiểu về khuếch đại và trả lời câu hỏi sau:

+ Nhóm 2: Tìm hiểu cộng và trả lời câu hỏi sau:

+ Nhóm 3: Tìm hiểu trừ và trả lời câu hỏi sau:

+ Nhóm 4: Tìm hiểu so sánh và trả lời câu hỏi sau:

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV chuyển sang nội dung tiếp theo.

1. ỨNG DỤNG CỦA KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Các loại mạch khuếch đại thuật toán:

- Mạch khuếch đại 

- Mạch cộng

- Mạch trừ

- Mạch so sánh,…

1. Khuếch đại

- Ứng dụng: tăng cường biên độ tín hiệu vào.

- Khuếch đại đảo: đặt tín hiệu ở lối vào đảo (-).

- Khuếch đại không đảo: đặt tín hiệu ở lối vào không đảo (+).

Hình 19.3. Mạch khuếch đại đảo và dạng sóng tín hiệu vào/ra.

- Khi qua mạch khuếch đại đảo:

+ Tín hiệu sau khuếch đại có đặc điểm đảo dấu và biên độ lớn hơn tín hiệu vào. Công thức:

Hình 19.4. Mạch khuếch đại không đảo và dạng sóng tín hiệu vào /ra.

- Khi qua mạch khuếch đại không đảo.

+ Tín hiệu sau khuếch đại có đặc điểm cùng dấu và biên độ lớn hơn tín hiệu vào. Công thức:

1. Mạch cộng

- Mạch cộng sử dụng khuếch đại thuật toán để thực hiện phép cộng đối với các tín hiệu điện áp đầu vào. 

- Mạch cộng đảo: tín hiệu đầu vào đảo (-)

+ Điện áp Ủa sẽ đảo dấu so với các điện áp vào, công thức:

Hình 19.5. Mạch cộng đảo dùng khuếch đại thuật toán.

Trong đó: R₁, R₂, R₃,.. R_n là các điện trở đầu vào.

R_ht là điện trở hồi tiếp của mạch.

Khi R_ht = R₁=R₂=…R_n, ta có: 

U_ra = - (U₁+U₂+…+U_n)

- Mạch cộng không đảo: tín hiệu đầu vào không đảo (+).

+ Điện áp ra (Ura) không đảo dấu so với các điện áp đầu vào theo công thức:

Khi các điện trở R₁ = R₂ = …= R_n thì

Hình 19.6. Mạch cộng không đảo dùng khuếch đại thuật toán.

Ví dụ: Trong mạch không đảo có hai lối vào, cho U₁ = U₂ = 3 và R₁ = R₂ = R = R_th = 100Ω

Áp dụng công thức ta có:

1. Mạch trừ

Ứng dụng: thực hiện phép trừ đối với các tín hiệu đầu vào.

Hình 19.7. Mạch trừ dùng khuếch đại thuật toán

Biểu thức điện áp ra của mạch trừ ở Hình 19.7.

Trong đó

R₁, R₂,… R_n là các điện trở đầu vào.

……………………….