Giáo án và PPT công nghệ 12 điện - điện tử Kết nối bài 19: Khuếch đại thuật toán

BÀI 19. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời: Quan sát hình 19.1 và cho biết trong mạch có các linh kiện điện tử nào?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Giới thiệu chung

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu: Khuếch đại thuật toán là gì? Một IC khuếch đại thuật toán có bao nhiêu khuếch đại thuật toán? Em hãy nêu nguyên lí làm việc của khuếch đại thuật toán. 

Sản phẩm dự kiến:

1. Khái niệm

- Khuếch đại thuật toán là mạch tích hợp có hai lối vào, một lối ra và hệ số khuếch đại lớn.

- Một IC khuếch đại thuật toán có thể có một hoặc nhiều khuếch đại thuật toán.

2. 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.

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

- Khuếch đại thuật toán như Hình 19.4 SGK có hai điện áp lối vào đảo U₁ và không đảo U₂, Khi đó điện áp lối ra U₃ = A(U₂-U₁)

Hoạt động 2. Ứng dụng cơ bản của khuếch đại thuật toán

- GV chia lớp thành 6 nhóm, yêu cầu các nhóm hoàn thành các nhiệm vụ sau:

+ Nhóm 1: Tìm hiểu về khuếch đại đảo

+ Nhóm 2: Tìm hiểu khuếch đại không đảo.

+ Nhóm 3: Tìm hiểu cộng đảo.

+ Nhóm 4: Tìm hiểu cộng không đảo.

+ Nhóm 5: Tìm hiểu trừ

+ Nhóm 6: Tìm hiểu so sánh

Sản phẩm dự kiến:

1. Khuếch đại đảo

Mạch khuếch đại đảo thực hiện khuếch đại biên độ tín hiệu lối vào đảo U vào như công thức, dầu trừ thể hiện sự ngược pha của tín hiệu lối ra so với tín hiệu lối vào.

Hệ số khuếch đại của mạch phụ thuộc vào các điện trở. Trong đó G là hệ số khuếch đại của mạch được xác định như công thức.

2. Khuếch đại không đảo

Ngược lại với khuếch đại đảo, mạch khuếch đại không đảo có tín hiệu lối vào đưa U _vào tới chân không đảo và được khuếch đại như công thức:

Trong đó G là hệ số khuếch đại được xác định như công thức:

3. Cộng đảo

Mạch cộng đảo hai tín hiệu , tại lối vào đảo với các trọng số khác nhau như công thức: 

Trong đó, trọng số của mỗi tín hiệu được xác định bởi tỉ số giữa điện trở R_f với điện trở tương ứng R₁ và R₂.

Hình 19.9. Sơ đồ mạch cộng đảo

4. Cộng không đảo

Mạch cộng không đảo hai tín hiệu U vào 1 và U vào 2 tại lối vào không đảo với trọng số được xác định bởi các điện trở của mạch như công thức:

Trọng số của mỗi tín hiệu được xác định bởi các điện trở của mạch.

Hình 19.10. Sơ đồ mạch cộng không đảo

5. Trừ

Mạch trừ hai tín hiệu và tại lối vào đảo và không đảo với trọng số. Trường hợp tín hiệu vào không đảo trừ tín hiệu vào đảo được xác định bởi các điện trở của mạch như công thức:

Hình 19.11. Sơ đồ mạch trừ

6. So sánh

Mạch so sánh hai điện áp lối vào. Điện áp lối vào không đảo lớn hơn điện áp lối vào đảo thì điện áp lối ra xấp xỉ bằng nguồn dương và ngược lại điện sáp lối ra xấp xỉ nguồn âm.

Mạch so sánh đảo với điện áp U _vào tại lối vào đảo được so sánh với điện áp ngưỡng U _ngưỡng tại lối vào không đảo theo công thức:

U _vào > U _ngưỡng thì U_ra ≈ -U_cc

U _vào < U _ngưỡng thì U_ra ≈ U_cc

Mạch so sánh đảo với điện áp U _vào tại lối vào đảo và U _ngưỡng tại lối vào đảo theo công thức

U _vào > U _ngưỡng thì U_ra ≈ U_cc

U _vào < U _ngưỡng thì U_ra ≈ -U_cc

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học, GV yêu cầu HS hoàn thành các bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Khuếch đại thuật toán là: 

A. Mạch tích hợp có hai lối vào, một lối ra và hệ số khuếch đại lớn.

B. Mạch tích hợp có hai lối vào, một lối ra và hệ số khuếch đại nhỏ.

C. Mạch tích hợp có một lối vào, hai lối ra và hệ số khuếch đại lớn.

D. Mạch tích hợp có một lối vào, hai lối ra và hệ số khuếch đại nhỏ.

Câu 2: Một IC khuếch đại có thể có bao nhiêu thuật toán?

A. Chỉ có duy nhất một thuật toán 

B. Có 2 thuật toán 

C. Có 3 thuật toán 

D. Có một hoặc nhiều thuật toán 

Câu 3: Đâu không phải là ứng dụng của khuếch đại thuật toán?

A. Khuếch đại đảo 

B. Khuếch đại nghịch 

C. Cộng đảo 

D. Cộng không đảo 

Câu 4: Khuếch đại thuật toán có hai đầu vào, được kí hiệu là “–” và “+”. Ý nghĩa của các dấu này trên kí hiệu khuếch đại thuật toán là gì? 

A. Đầu vào đảo kí hiệu dấu “–” ; đầu vào không đảo kí hiệu dấu “+”. 

B. Đầu vào đảo kí hiệu dấu “+” ; đầu vào không đảo kí hiệu dấu “–”. 

C. Các kí hiệu này chỉ dành cho mạch khuếch đại đảo. 

D. Các kí hiệu này chỉ dành cho mạch khuếch đại không đảo. 

Câu 5: Ứng dụng của mạch so sánh: 

A. So sánh điện áp vào với giá trị điện áp ngưỡng 

B. So sánh tần số vào với giá trị tần số ra

C. So sánh biên dộ vào với giá trị biên độ ra 

D. So sánh các tín hiệu điện trở ở đầu vào

Sản phẩm dự kiến:

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS hoàn thành bài tập sau:

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