Điện tử 1: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 14 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.

Bài mới Quay lại môn học

Trong cửa sổ in, hãy chọn “Lưu dưới dạng PDF” để giữ một bản trên thiết bị của bạn.

1Công thức và phương pháp

Diode và transistor

Diode (sụt áp không đổi): V_D = 0,7 V when conducting
Vùng tích cực: V_BE = 0,7 V, I_C = β·I_B, I_E = (β + 1)·I_B
Phân cực cố định: I_B = (V_CC − 0,7)/R_B
Phân cực bằng cầu chia áp: I_B = (V_TH − 0,7)/(R_TH + (β + 1)R_E)
Thévenin của cầu chia áp: V_TH = V_CC·R₂/(R₁ + R₂), R_TH = R₁∥R₂
Vòng cực thu: V_CE = V_CC − I_CR_C − I_ER_E
Bão hòa: I_C(sat) = (V_CC − V_CE(sat))/R_C, I_B ≥ I_C(sat)/β

Mạch khuếch đại thuật toán

Bộ khuếch đại đảo: V_out = −(R_f/R_in)·V_in
Bộ khuếch đại không đảo: V_out = (1 + R_f/R₁)·V_in
Bộ khuếch đại cộng: V_out = −R_f(V₁/R₁ + V₂/R₂)
Op-amp lý tưởng: V₊ = V₋, I_in = 0

Quá độ RC và RL

Hằng số thời gian: τ = RC | τ = L/R
Đáp ứng: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
Tụ điện ở chế độ một chiều: hở mạch; v_C không thể nhảy vọt
Cuộn cảm ở chế độ một chiều: ngắn mạch; i_L không thể nhảy vọt
Đã ổn định: t ≈ 5τ

Phương pháp

Tìm giá trị ban đầu ngay sau khi đóng cắt: điện áp tụ điện và dòng điện cuộn cảm không thể nhảy vọt.
Tìm giá trị cuối rất lâu sau khi đóng cắt: tụ điện hoạt động như hở mạch, cuộn cảm như ngắn mạch.
Tìm hằng số thời gian: τ = RC hoặc τ = L/R, dùng điện trở mà tụ điện hoặc cuộn cảm nhìn thấy.
Dùng x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ.

Điện trở nối tiếp và song song

Điện trở nối tiếp: R_eq = R₁ + R₂ + …
Điện trở song song: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + …
Hai điện trở song song: R_eq = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
Định luật Ohm: V = I·R
Công suất: P = V·I = I²R = V²/R

Phương pháp

Bắt đầu từ đầu của mạng xa các cực nhất.
Gộp các điện trở nối tiếp bằng cách cộng chúng, và các điện trở song song bằng 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
Vẽ lại mạch sau mỗi bước.
Lặp lại cho đến khi chỉ còn một điện trở giữa hai cực.

Bộ biến đổi DC-DC

Buck: V_o = D·V_in
Boost: V_o = V_in/(1 − D)
Buck-boost đảo: |V_o| = V_in·D/(1 − D)
Cân bằng công suất lý tưởng: V_inI_in = V_oI_o
Độ gợn cuộn cảm: ΔI_L = V_L,on·D/(L·f); buck V_in − V_o, boost and buck-boost V_in
Dòng cuộn cảm trung bình: buck I_o; boost và buck-boost I_o/(1 − D)
Độ gợn đầu ra: buck ΔI_L/(8fC); boost và buck-boost I_o·D/(fC)
Ranh giới CCM: buck (1 − D)R/(2f); boost D(1 − D)²R/(2f); buck-boost (1 − D)²R/(2f)

Phương pháp

Xác định bộ biến đổi (buck, boost hay buck-boost) và chu kỳ làm việc D từ tỷ số điện áp.
Dùng cân bằng volt-giây trên cuộn cảm: điện áp cuộn cảm trung bình trong một chu kỳ bằng không.
Tìm điện áp cuộn cảm khi khóa đóng, rồi ΔI_L = V_L·D/(L·f).
Với độ gợn đầu ra, tìm điện tích chảy vào và ra khỏi tụ điện; với ranh giới CCM, đặt dòng cuộn cảm trung bình bằng ΔI_L/2.

Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Điện áp bộ chia: V_a = V_sR₂/(R₁ + R₂), V_b = V_sR₄/(R₃ + R₄)
Lượng ra: V_ab = V_a − V_b
Cân bằng: R₁/R₂ = R₃/R₄
Cầu dây trượt: R/R_x = l/(100 − l)
Điện trở Thévenin: R_th = R₁∥R₂ + R₃∥R₄
Hệ số cảm biến: ΔR/R = GF·ε
Đầu ra của cầu: một phần tư V_s·GF·ε/4, một nửa V_s·GF·ε/2, đầy đủ V_s·GF·ε
Thay đổi nhỏ, một nhánh: V_ab ≈ V_s·ΔR/(4R)
Ứng suất: σ = E·ε

Phương pháp

Coi cầu như hai bộ chia áp mắc song song trên cùng một nguồn.
Để cầu cân bằng, đặt R₁/R₂ = R₃/R₄ rồi giải tìm điện trở chưa biết.
Với cầu không cân bằng, tìm V_a và V_b từ các bộ chia áp rồi lấy hiệu; dùng mạch tương đương Thévenin khi đồng hồ đo làm tải đầu ra.
Với cảm biến biến dạng (strain gauge), đổi biến dạng sang ΔR/R = GF·ε rồi dùng V_s·GF·ε/4, /2 hoặc ×1 cho cầu một phần tư, nửa cầu hoặc cầu đầy đủ.

Logic số: cổng, bìa K và flip-flop

Các cổng cơ bản: A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Các quy tắc Boole: X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan: (X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Thứ tự của bìa Karnaugh: 00, 01, 11, 10 (Gray code)
Nhóm 2ᵏ ô: mất k biến
Bộ ghép kênh 4-sang-1: F = A′B′I₀ + A′BI₁ + AB′I₂ + ABI₃
Flip-flop: D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Bộ đếm: n bit: 2ⁿ trạng thái; mod-N: n nhỏ nhất thỏa 2ⁿ ≥ N; f_out = f_clk/N
Bộ đếm gợn sóng: f_max = 1/(n·t_pd)
Bộ đếm vòng và Johnson: n và 2n trạng thái

Phương pháp

Với một mạch, hãy làm từ các đầu vào đến đầu ra từng cổng một và ghi giá trị trên mọi dây, hoặc viết biểu thức của nó rồi điền bảng chân trị.
Để rút gọn, hãy đặt các số 1 (và các điều kiện tùy định là X) vào một bìa Karnaugh với hàng và cột theo mã Gray: 00, 01, 11, 10.
Hãy phủ các số 1 bằng càng ít nhóm và càng lớn càng tốt gồm 1, 2, 4, 8 hoặc 16 ô, cuộn qua mép; mỗi nhóm là một số hạng tích gồm các biến không đổi. Hãy nhóm các số 0 cho dạng POS.
Với flip-flop và bộ đếm, hãy đọc các đầu vào tại mỗi sườn xung nhịp tích cực, ghi trạng thái sau mỗi sườn, và nhớ rằng bộ đếm n bit quay vòng sau 2ⁿ trạng thái.

2Bài tập

1.Diode và transistorTrung bình

Một transistor NPN có β = 120 được phân cực bằng điện trở nền R_B = 150 kΩ từ nguồn V_CC = 15 V. Điện trở cực thu là R_C = 1,2 kΩ và cực phát được nối đất. Lấy V_BE = 0,7 V và giả sử transistor ở vùng tích cực. Tìm điện áp cực thu–cực phát V_CE.

V_CC = 15 VR_B = 150 kΩR_C = 1,2 kΩβ = 120V_BE = 0,7 V

V_CE = V

2.Diode và transistorKhó

Một transistor NPN có β = 50 đóng cắt một điện trở tải 220 Ω nối giữa V_CC = 12 V và cực thu của nó. Cực phát được nối đất. Cực nền được điều khiển từ ngõ ra logic 3,3 V qua điện trở nền R_B = 10 kΩ. Lấy V_BE = 0,7 V và V_CE(sat) = 0,2 V. Tìm dòng điện cực thu I_C theo mA khi ngõ vào ở mức cao. Trước hết hãy xác định xem transistor có bão hòa không.

V_CC = 12 VR_C = 220 Ωβ = 50V_in = 3,3 VV_BE = 0,7 VV_CE(sat) = 0,2 VR_B = 10 kΩ

I_C = mA

3.Mạch khuếch đại thuật toánTrung bình

Chọn điện trở hồi tiếp R_f để bộ khuếch đại không đảo này có độ lợi điện áp bằng 5.

R₁ = 4,7 kΩA_v = 5

R_f = kΩ

4.Mạch khuếch đại thuật toánKhó

Hai tầng op-amp lý tưởng được mắc nối tiếp: một mạch khuếch đại đảo (R₁, R_f1) theo sau là một mạch khuếch đại không đảo (R₂ nối đất, R_f2 trong hồi tiếp). Cả hai chạy từ nguồn ±15 V. Tìm độ khuếch đại điện áp tổng A_v = V_out/V_in.

R₁ = 1 kΩR_f1 = 2 kΩR₂ = 10 kΩR_f2 = 2 kΩ

A_v =

5.Quá độ RC và RLTrung bình

Nguồn Vₛ nạp tụ điện qua R₁, và R₂ được mắc song song với C. Tụ điện chưa tích điện khi khóa đóng tại t = 0. Tìm điện áp tụ điện v_C tại t = 10 ms.

V_s = 20 VR₁ = 10 kΩR₂ = 1 kΩC = 33 µFt = 10 ms

v_C = V

6.Quá độ RC và RLKhó

Công tắc đã đóng trong một thời gian dài, nên mạch ở trạng thái xác lập. Tại t = 0 công tắc mở. Tìm điện áp tụ điện v_C tại t = 10 ms.

V_s = 20 VR₁ = 6,8 kΩR₂ = 2,2 kΩC = 10 µFt = 10 ms

v_C = V

7.Điện trở nối tiếp và song songTrung bình

Tìm dòng điện I_R2 qua R₂.

V₁ = 12 VR₁ = 8 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 6 Ω

I_R2 = A

8.Điện trở nối tiếp và song songKhó

Tìm điện trở tương đương R_eq mà nguồn V₁ nhìn thấy.

V₁ = 12 VR₁ = 30 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 5 ΩR₅ = 15 ΩR₆ = 8 Ω

R_eq = Ω

9.Bộ biến đổi DC-DCTrung bình

Một bộ buck biến 24 V thành 7,2 V cho tải 20 Ω. Nó chuyển mạch ở 500 kHz với L = 33 µH. Tìm dòng đỉnh của cuộn cảm I_max.

Vin = 24 VVo = 7,2 Vf = 500 kHzL = 33 µHR = 20 Ω

I_max = A

10.Bộ biến đổi DC-DCKhó

Một bộ buck-boost đảo lý tưởng biến 36 V thành −36 V cho tải 8 Ω ở 20 kHz. Tìm điện cảm nhỏ nhất L_crit để dẫn liên tục.

Vin = 36 VVo = −36 Vf = 20 kHzR = 8 Ω

L_crit = µH

11.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạngTrung bình

Một cầu có bốn nhánh 200 Ω và V_s = 10 V. Cảm biến R₂ tăng thêm ΔR = 0,4 Ω. Dùng xấp xỉ thay đổi nhỏ, tìm đầu ra V_ab theo mV.

V_s = 10 VR = 200 ΩΔR = 0,4 Ω

V_ab = mV

12.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạngKhó

Một cầu một phần tư với một cảm biến hoạt động (GF = 2,12) được kích thích bằng 2,5 V. Dưới tải, đầu ra chỉ 1,988 mV. Tìm biến dạng ε theo µε.

V_s = 2,5 VGF = 2,12V_o = 1,988 mV

ε = µε

13.Logic số: cổng, bìa K và flip-flopTrung bình

Trong bìa Karnaugh này, đúng một số 1 không có số 1 kề, nên nó vẫn là một nhóm một ô (một minterm đầy đủ bốn literal) trong dạng SOP tối thiểu. Các ô kề qua mép bìa cũng được tính. Hãy nhấp vào ô đó.

F = Σm(0, 7, 11, 15)

1AB = 00, CD = 00
2AB = 00, CD = 01
3AB = 00, CD = 11
4AB = 00, CD = 10
5AB = 01, CD = 00
6AB = 01, CD = 01
7AB = 01, CD = 11
8AB = 01, CD = 10
9AB = 11, CD = 00
10AB = 11, CD = 01
11AB = 11, CD = 11
12AB = 11, CD = 10
13AB = 10, CD = 00
14AB = 10, CD = 01
15AB = 10, CD = 11
16AB = 10, CD = 10

14.Logic số: cổng, bìa K và flip-flopKhó

Một bộ đếm gợn sóng (không đồng bộ) 8 bit được xây dựng từ các flip-flop có độ trễ lan truyền 5 ns mỗi cái. Mọi đầu ra phải ổn định trước sườn xung nhịp tiếp theo. Hãy tìm tần số xung nhịp tối đa f_max.

n = 8t_pd = 5 ns

f_max = MHz

3Dung dịch

1.Diode và transistor

Đáp số: V_CE = 1,272 V

Điểm phân cực của BJT: trong vùng tích cực V_BE = 0,7 V, I_C = β·I_B và I_E = (β + 1)·I_B. Tìm I_B từ vòng cực nền bằng KVL, rồi I_C, rồi V_CE từ vòng cực thu–cực phát. Cầu chia áp ở cực nền được thay bằng mạch tương đương Thévenin V_TH = V_CC·R₂/(R₁ + R₂), R_TH = R₁∥R₂; điện trở cực phát xuất hiện lớn gấp (β + 1) lần trong vòng cực nền.

Dòng điện cực nền

I_B = (V_CC − V_BE)/R_B = (15 − 0,7)/150 kΩ = 95,33 µA

Dòng điện cực thu

I_C = β·I_B = 120·95,33 µA = 11,44 mA

Điện áp cực thu–cực phát

V_CE = 15 − 11,44 mA·1,2 kΩ = 1,272 V

Đáp số

V_CE = 1,272 V

2.Diode và transistor

Đáp số: I_C = 13 mA

BJT làm khóa: để bật hoàn toàn một tải, transistor được đưa vào bão hòa, nơi V_CE = V_CE(sat) và dòng điện cực thu do tải quyết định: I_C(sat) = (V_CC − V_CE(sat))/R_C. Bão hòa cần dòng cực nền ít nhất I_B = I_C(sat)/β. Nếu dòng điện cực nền nhỏ hơn, transistor ở lại vùng tích cực và I_C = β·I_B.

Dòng điện cực nền

I_B = (3,3 − 0,7)/10 kΩ = 260 µA

Bão hòa hay tích cực?

β·I_B nhỏ hơn I_C(sat), nên transistor ở vùng tích cực.

β·I_B = 13 mA

I_C(sat) = (12 − 0,2)/220 = 53,64 mA

Dòng điện cực thu

I_C = β·I_B = 13 mA

Đáp số

I_C = 13 mA

Transistor ở vùng tích cực, nên tải chưa được bật hoàn toàn.

3.Mạch khuếch đại thuật toán

Đáp số: R_f = 18,8 kΩ

Quy tắc của op-amp lý tưởng: với hồi tiếp âm, op-amp điều khiển ngõ ra sao cho hai ngõ vào ở cùng điện áp (V₋ = V₊), và không có dòng điện chạy vào cả hai ngõ vào. Viết KCL tại ngõ vào đảo với hai sự kiện này sẽ cho ra ngõ ra.

Độ lợi của bộ khuếch đại không đảo

V₋ = V₊ = V_in, và dòng điện qua R₁ cũng chạy qua R_f, nên V_out = V_in·(1 + R_f/R₁).

A_v = 1 + R_f/R₁

R_f = (5 − 1)·4,7 = 18,8 kΩ

Đáp số

R_f = 18,8 kΩ

4.Mạch khuếch đại thuật toán

Đáp số: A_v = −2,4

Độ khuếch đại của mỗi tầng

A₁ = −R_f1/R₁ = −2/1 = −2

A₂ = 1 + R_f2/R₂ = 1 + 2/10 = 1,2

Độ khuếch đại tổng

A_v = A₁·A₂ = −2·1,2 = −2,4

Đáp số

A_v = −2,4

5.Quá độ RC và RL

Đáp số: v_C = 0,5154 V

Quá độ bậc nhất: trong mạch có một tụ điện hoặc một cuộn cảm, mọi điện áp và dòng điện biến thiên theo hàm mũ từ giá trị ban đầu đến giá trị cuối: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, với τ = RC hoặc τ = L/R. Sau khoảng 5τ mạch đã ổn định.

Mạch tương đương Thévenin nhìn từ tụ điện

Ngắn mạch nguồn để tìm R_th; hở mạch tụ điện để tìm điện áp mà nó sẽ ổn định ở đó.

R_th = R₁ ∥ R₂ = 10·1/(10 + 1) = 0,9091 kΩ

v_C(∞) = 20·1/(10 + 1) = 1,818 V

Hằng số thời gian

τ = R_th·C = 0,9091·33 = 30 ms

Đường cong nạp

v_C(t) = 1,818·(1 − e^−10/30) = 0,5154 V

Đáp số

v_C = 0,5154 V

6.Quá độ RC và RL

Đáp số: v_C = 3,103 V

Điện áp ban đầu của tụ điện

Ở trạng thái xác lập, tụ điện là mạch hở, nên R₁ và R₂ tạo thành bộ chia áp. Điện áp tụ điện không thể nhảy khi công tắc mở.

v_C(0) = 20·2,2/(6,8 + 2,2) = 4,889 V

Hằng số thời gian sau khi công tắc mở

τ = R₂·C = 2,2·10 = 22 ms

Sự phóng điện

v_C(t) = 4,889·e^−10/22 = 3,103 V

Đáp số

v_C = 3,103 V

7.Điện trở nối tiếp và song song

Đáp số: I_R2 = 0,9882 A

Điện trở nối tiếp và song song: khi nối tiếp, cùng một dòng điện chạy qua mỗi điện trở và R = R₁ + R₂ + …. Khi song song, mỗi điện trở có cùng điện áp và 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Mạch hình thang được rút gọn từng cặp một cho đến khi còn một điện trở tương đương duy nhất.

Gộp các điện trở từ đầu xa

Bắt đầu từ đầu xa nguồn nhất và làm ngược về phía nguồn. Các điện trở có cùng dòng điện thì mắc nối tiếp; các điện trở nối giữa cùng hai nút thì mắc song song.

R₃ + R₄ = 15 + 6 = 21 Ω

R₂ ∥ 21 = 3·21/(3+21) = 2,625 Ω

R_eq = R₁ + 2,625 = 8 + 2,625 = 10,63 Ω

Dòng điện từ nguồn

Nguồn chỉ thấy R_eq, nên định luật Ohm cho ra dòng điện nó cung cấp. Dòng điện đó chạy qua R₁.

I_R1 = V₁/R_eq = 12/10,63 = 1,129 A

Dòng điện qua R₂

Trừ độ sụt áp trên R₁ để có điện áp tại nút A, cũng là điện áp trên R₂.

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 12 − 1,129·8 = 2,965 V

I_R2 = V_A/R₂ = 2,965/3 = 0,9882 A

Đáp số

I_R2 = 0,9882 A

8.Điện trở nối tiếp và song song

Đáp số: R_eq = 32,26 Ω

Gộp các điện trở từ đầu xa

R₅ + R₆ = 15 + 8 = 23 Ω

R₄ ∥ 23 = 4,107 Ω

R₃ + 4,107 = 9,107 Ω

R₂ ∥ 9,107 = 2,257 Ω

R_eq = R₁ + 2,257 = 30 + 2,257 = 32,26 Ω

Đáp số

R_eq = 32,26 Ω

9.Bộ biến đổi DC-DC

Đáp số: I_max = 0,5127 A

Bộ biến đổi DC-DC: một khóa S đóng trong phần D của mỗi chu kỳ T = 1/f. Ở trạng thái xác lập, điện áp trung bình trên cuộn cảm bằng không (cân bằng volt-giây), cho các tỷ số biến đổi lý tưởng ở chế độ dẫn liên tục: buck V_o = D·V_in, boost V_o = V_in/(1 − D), buck-boost đảo |V_o| = V_in·D/(1 − D). Một bộ biến đổi lý tưởng giữ nguyên công suất: V_in·I_in = V_o·I_o. Khi S đóng, dòng cuộn cảm tăng thêm ΔI_L = V_L·D·T/L, với V_L = V_in − V_o cho buck và V_in cho boost và buck-boost. Độ gợn đầu ra là ΔV_o = ΔI_L/(8fC) cho buck và I_o·D/(fC) cho boost và buck-boost. Dòng cuộn cảm vừa chạm không (ranh giới CCM) khi dòng cuộn cảm trung bình bằng ΔI_L/2.

Chu kỳ làm việc

D = 7,2/24 = 0,3

Dòng trung bình và dòng gợn

I_o = 7,2/20 = 0,36 A

ΔI_L = V_L·D/(L·f) = 16,8·0,3/(33·10⁻⁶·500·10³) = 0,3055 A

Dòng đỉnh

I_max = 0,36 + 0,3055/2 = 0,5127 A

Đáp số

I_max = 0,5127 A

10.Bộ biến đổi DC-DC

Đáp số: L_crit = 50 µH

Chu kỳ làm việc

D = 36/(36 + 36) = 0,5

Điều kiện ranh giới

Đặt dòng cuộn cảm trung bình bằng một nửa dòng gợn và giải theo L.

L_crit = (1 − D)²·R/(2f)

Điện cảm tới hạn

L_crit = (1 − 0,5)²·8/(220·10³) = 50 µH

Đáp số

L_crit = 50 µH

11.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Đáp số: V_ab = 5 mV

Cầu Wheatstone: hai bộ chia áp dùng chung một nguồn V_s. Bộ chia bên trái R₁–R₂ cho V_a = V_s·R₂/(R₁ + R₂) và bộ chia bên phải R₃–R₄ cho V_b = V_s·R₄/(R₃ + R₄); đầu ra là V_ab = V_a − V_b. Cầu cân bằng (V_ab = 0, không có dòng qua đồng hồ) khi R₁/R₂ = R₃/R₄, tức R₁·R₄ = R₂·R₃. Nhìn từ đầu ra, cầu là một nguồn Thévenin với R_th = R₁∥R₂ + R₃∥R₄.

Thay đổi tương đối

ΔR/R = 0,4/200 = 0,002

Đầu ra tuyến tính hóa

V_ab ≈ 10·0,002/4 = 5 mV

Đáp số

V_ab = 5 mV

Giá trị chính xác là 4,995 mV; xấp xỉ tốt khi ΔR/R còn nhỏ.

12.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Đáp số: ε = 1500 µε

Cảm biến biến dạng (strain gauge): một cảm biến thay đổi điện trở theo biến dạng: ΔR/R = GF·ε, trong đó hệ số cảm biến GF khoảng 2 với lá kim loại. Trong cầu có mọi nhánh bằng R, một cảm biến hoạt động (cầu một phần tư) cho V_o ≈ V_s·GF·ε/4. Hai cảm biến hoạt động có biến dạng ngược chiều ở các nhánh kề nhau (nửa cầu) cho V_s·GF·ε/2, và bốn cảm biến (cầu đầy đủ) cho V_s·GF·ε. Ứng suất suy ra từ định luật Hooke, σ = E·ε. Các cảm biến lực (load cell) nêu độ nhạy theo mV/V: đầu ra ở đầy tải trên mỗi vôn kích thích.

Giải phương trình cầu một phần tư

ε = 4·0,001988/(2,5·2,12) = 0,0015

Theo microstrain

ε = 1500 µε

Đáp số

ε = 1500 µε

13.Logic số: cổng, bìa K và flip-flop

Đáp số: AB = 00, CD = 00

Bìa Karnaugh: các ô được sắp xếp theo mã Gray (00, 01, 11, 10), nên các ô kề nhau, kể cả những ô qua mép, khác nhau đúng một biến. Hãy nhóm các số 1 thành hình chữ nhật gồm 1, 2, 4, 8 hoặc 16 ô, lớn nhất có thể và ít nhóm nhất có thể, cho đến khi mọi số 1 đều được phủ. Mỗi nhóm là một số hạng tích: các biến không đổi bên trong nó. Một nhóm 2ᵏ ô mất k biến. Các điều kiện tùy định (X) có thể dùng để làm nhóm lớn hơn nhưng không bắt buộc phải được phủ. Nhóm các số 0 thay vào đó sẽ cho dạng POS tối thiểu.

Các ô kề của mỗi số 1

Một số 1 có số 1 kề có thể thuộc một nhóm hai ô hoặc lớn hơn.

m0: m1, m2, m4, m8 → 0

Số 1 cô lập

m0 = A′B′C′D′ → AB = 00, CD = 00

Đáp số

AB = 00, CD = 00

14.Logic số: cổng, bìa K và flip-flop

Đáp số: f_max = 25 MHz

Flip-flop và bộ đếm: một flip-flop chỉ thay đổi ở sườn tích cực của xung nhịp. D sao chép đầu vào của nó (Q⁺ = D); T đảo khi T = 1; JK giữ nguyên với 00, đặt về 0 với 01, đặt lên 1 với 10 và đảo với 11. Một bộ đếm nhị phân n bit có 2ⁿ trạng thái và đếm theo modulo 2ⁿ; một bộ đếm mod-N đếm 0, 1, …, N − 1 rồi về lại 0, và cần số flip-flop n nhỏ nhất thỏa 2ⁿ ≥ N. Mỗi tầng của bộ đếm gợn sóng chia đôi tần số, nên đầu ra cuối của bộ đếm mod-N chạy ở f_clk/N. Một bộ đếm Johnson gồm n flip-flop có 2n trạng thái, bộ đếm vòng có n.

Thời gian ổn định trong trường hợp xấu nhất

T = 8·5 ns = 40 ns

Tần số tối đa

f_max = 1/40 ns = 25 MHz

Đáp số

f_max = 25 MHz

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1