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 = 200 được phân cực bằng cầu chia áp từ V_CC = 18 V: R₁ = 68 kΩ từ V_CC đến cực nền và R₂ = 22 kΩ từ cực nền xuống đất. Điện trở cực thu là R_C = 3,3 kΩ và điện trở cực phát là R_E = 1,5 kΩ. Lấy V_BE = 0,7 V và dùng mạch tương đương Thévenin của cầu chia áp (không bỏ qua dòng điện cực nền). Tìm dòng điện cực thu I_C theo mA.

V_CC = 18 VR₁ = 68 kΩR₂ = 22 kΩR_C = 3,3 kΩR_E = 1,5 kΩβ = 200

I_C = mA

2.Diode và transistorKhó

Một transistor NPN có β = 150 đóng cắt một điện trở tải 100 Ω nối giữa V_CC = 24 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. Lấy V_BE = 0,7 V và V_CE(sat) = 0,2 V. Tìm điện trở nền lớn nhất R_B, theo kΩ, vẫn vừa đủ đưa transistor vào bão hòa.

V_CC = 24 VR_C = 100 Ωβ = 150V_in = 3,3 VV_BE = 0,7 VV_CE(sat) = 0,2 V

R_B = kΩ

3.Mạch khuếch đại thuật toánTrung bình

Op-amp là lý tưởng và chạy từ nguồn ±15 V; đầu ra của nó bão hòa ở ±14 V. Mạch khuếch đại không đảo được kích bằng sóng sin. Tìm biên độ đầu vào lớn nhất V_in,max (giá trị đỉnh) để đầu ra không bị cắt.

R₁ = 22 kΩR_f = 100 kΩV_sat = ±14 V

V_in,max = V

4.Mạch khuếch đại thuật toánKhó

Bộ tích phân dùng op-amp lý tưởng với nguồn ±15 V; đầu ra của nó bão hòa ở ±14 V. Tụ điện chưa được tích điện khi một đầu vào không đổi V_in = 2,3 V được đặt vào tại t = 0. Tìm điện áp đầu ra V_out tại t = 5 ms.

V_in = 2,3 VR = 1 kΩC = 2,2 µFV_sat = ±14 Vt = 5 ms

V_out = V

5.Quá độ RC và RLTrung bình

Cuộn cảm không có dòng điện trước khi khóa đóng tại t = 0. Tìm điện áp v_L trên cuộn cảm tại t = 10 ms.

V_s = 10 VR = 10 ΩL = 47 mHt = 10 ms

v_L = 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 = 80 ms.

V_s = 20 VR₁ = 4,7 kΩR₂ = 3,3 kΩC = 68 µFt = 80 ms

v_C = V

7.Điện trở nối tiếp và song songTrung bình

Tìm dòng điện I_R2 qua R₂.

V₁ = 6 VR₁ = 3 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 12 ΩR₄ = 10 Ω

I_R2 = A

8.Điện trở nối tiếp và song songKhó

Tìm dòng điện I_R2 qua R₂.

V₁ = 15 VR₁ = 2 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 12 ΩR₄ = 15 ΩR₅ = 10 ΩR₆ = 10 Ω

I_R2 = A

9.Bộ biến đổi DC-DCTrung bình

Một bộ buck biến 12 V thành 4,8 V cho tải 25 Ω. Nó chuyển mạch ở 40 kHz với L = 330 µH. Tìm dòng đỉnh của cuộn cảm I_max.

Vin = 12 VVo = 4,8 Vf = 40 kHzL = 330 µHR = 25 Ω

I_max = A

10.Bộ biến đổi DC-DCKhó

Một bộ biến đổi buck-boost lý tưởng biến 15 V thành −45 V cho tải 10 Ω ở 25 kHz. Tụ đầu ra là 220 µF. Tìm độ gợn điện áp ra đỉnh–đỉnh ΔV_o theo mV.

Vin = 15 VVo = −45 Vf = 25 kHzC = 220 µFR = 10 Ω

ΔV_o = mV

11.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạngTrung bình

Một cầu có bốn nhánh 100 Ω và V_s = 6 V. Cảm biến R₂ tăng thêm ΔR = 1 Ω. Dùng xấp xỉ thay đổi nhỏ, tìm đầu ra V_ab theo mV.

V_s = 6 VR = 100 ΩΔR = 1 Ω

V_ab = mV

12.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạngKhó

Một load cell (một cầu đầy đủ gồm các cảm biến biến dạng) có đầu ra định mức 1,5 mV/V tại tải định mức 100 kg. Nó được kích thích bằng 12 V. Tìm đầu ra V_o của nó dưới tải 40 kg.

1,5 mV/VF_rated = 100 kgV_s = 12 VF = 40 kg

V_o = mV

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

Hãy rút gọn F = A′BC + ABC + AC′ + A′B′ về dạng tổng các tích tối thiểu. Biểu thức rút gọn chứa bao nhiêu literal L?

F = A′BC + ABC + AC′ + A′B′

L =

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

Một flip-flop T kích hoạt theo sườn lên bắt đầu với Q = 0 và nhận các đầu vào như hình. Hãy nhấp vào sườn xung nhịp đầu tiên mà Q chuyển từ 1 về lại 0.

Q₀ = 0T

1sườn xung nhịp 1
2sườn xung nhịp 2
3sườn xung nhịp 3
4sườn xung nhịp 4
5sườn xung nhịp 5
6sườn xung nhịp 6
7sườn xung nhịp 7

3Dung dịch

1.Diode và transistor

Đáp số: I_C = 2,326 mA

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.

Mạch tương đương Thévenin của cầu chia áp

V_TH = 18·22/(68 + 22) = 4,4 V

R_TH = 68·22/(68 + 22) = 16,62 kΩ

Dòng điện cực nền

KVL quanh vòng cực nền; dòng điện cực phát là (β + 1)·I_B.

I_B = (4,4 − 0,7)/(16,62 + 201·1,5) = 11,63 µA

Dòng điện cực thu

I_C = 200·11,63 µA = 2,326 mA

I_E = 201·11,63 µA = 2,338 mA

Đáp số

I_C = 2,326 mA

2.Diode và transistor

Đáp số: R_B = 1,639 kΩ

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 thu khi bão hòa

I_C(sat) = (24 − 0,2)/100 = 238 mA

Dòng điện cực nền tối thiểu

I_B(min) = I_C(sat)/β = 238/150 = 1587 µA

Điện trở nền

R_B = (3,3 − 0,7)/I_B = 2,6 V/1,587 mA = 1,639 kΩ

Đáp số

R_B = 1,639 kΩ

Mọi điện trở nền nhỏ hơn cũng làm transistor bão hòa; trong thực tế bạn chọn điện trở nhỏ hơn vài lần.

3.Mạch khuếch đại thuật toán

Đáp số: V_in,max = 2,525 V

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 khuếch đại

A_v = 1 + R_f/R₁ = 1 + 100/22 = 5,545

Đầu vào lớn nhất trước khi bị cắt

V_in,max = V_sat/|A_v| = 14/5,545 = 2,525 V

Đáp số

V_in,max = 2,525 V

4.Mạch khuếch đại thuật toán

Đáp số: V_out = −5,227 V

Dòng điện đầu vào và tốc độ tăng

kΩ nhân µF cho ra mili giây.

RC = 1 kΩ · 2,2 µF = 2,2 ms

tốc độ tăng = −V_in/(RC) = −2,3/2,2 = −1,045 V/ms

Đầu ra tại thời điểm đã cho

Giá trị lý tưởng nằm trong ±V_sat, nên bộ tích phân chưa bị cắt.

V_out = −V_in·t/(RC) = −2,3·5/2,2 = −5,227 V

Đáp số

V_out = −5,227 V

5.Quá độ RC và RL

Đáp số: v_L = 1,191 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.

Hằng số thời gian và dòng điện cuối

Rất lâu sau khi khóa đóng, cuộn cảm hoạt động như ngắn mạch, nên dòng điện cuối chỉ do R quyết định.

τ = L/R = 47 mH / 10 Ω = 4,7 ms

i(∞) = V_s/R = 10/10 = 1 A

Điện áp cuộn cảm

Tại t = 0, toàn bộ điện áp nguồn xuất hiện trên cuộn cảm; sau đó nó giảm dần về không.

v_L(t) = V_s·e^−t/τ = 10·e^−10/4,7 = 1,191 V

Đáp số

v_L = 1,191 V

6.Quá độ RC và RL

Đáp số: v_C = 5,776 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) = 20·3,3/(4,7 + 3,3) = 8,25 V

Hằng số thời gian sau khi công tắc mở

τ = R₂·C = 3,3·68 = 224,4 ms

Sự phóng điện

v_C(t) = 8,25·e^−80/224,4 = 5,776 V

Đáp số

v_C = 5,776 V

7.Điện trở nối tiếp và song song

Đáp số: I_R2 = 0,6911 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 = 12 + 10 = 22 Ω

R₂ ∥ 22 = 5·22/(5+22) = 4,074 Ω

R_eq = R₁ + 4,074 = 3 + 4,074 = 7,074 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 = 6/7,074 = 0,8482 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 = 6 − 0,8482·3 = 3,455 V

I_R2 = V_A/R₂ = 3,455/5 = 0,6911 A

Đáp số

I_R2 = 0,6911 A

8.Điện trở nối tiếp và song song

Đáp số: I_R2 = 0,6265 A

Gộp các điện trở từ đầu xa

R₅ + R₆ = 10 + 10 = 20 Ω

R₄ ∥ 20 = 8,571 Ω

R₃ + 8,571 = 20,57 Ω

R₂ ∥ 20,57 = 10,14 Ω

R_eq = R₁ + 10,14 = 2 + 10,14 = 12,14 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 = 15/12,14 = 1,235 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 = 15 − 1,235·2 = 12,53 V

I_R2 = V_A/R₂ = 12,53/20 = 0,6265 A

Đáp số

I_R2 = 0,6265 A

9.Bộ biến đổi DC-DC

Đáp số: I_max = 0,3011 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 = 4,8/12 = 0,4

Dòng trung bình và dòng gợn

I_o = 4,8/25 = 0,192 A

ΔI_L = V_L·D/(L·f) = 7,2·0,4/(330·10⁻⁶·40·10³) = 0,2182 A

Dòng đỉnh

I_max = 0,192 + 0,2182/2 = 0,3011 A

Đáp số

I_max = 0,3011 A

10.Bộ biến đổi DC-DC

Đáp số: ΔV_o = 613,6 mV

Chu kỳ làm việc

D = 45/(15 + 45) = 0,75

Dòng điện qua tải

I_o = 45/10 = 4,5 A

Độ gợn đầu ra

ΔV_o = 4,5·0,75/(25·10³·220·10⁻⁶) = 613,6 mV

Đáp số

ΔV_o = 613,6 mV

11.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Đáp số: V_ab = 15 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 = 1/100 = 0,01

Đầu ra tuyến tính hóa

V_ab ≈ 6·0,01/4 = 15 mV

Đáp số

V_ab = 15 mV

Giá trị chính xác là 14,93 mV; xấp xỉ tốt khi ΔR/R còn nhỏ.

12.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Đáp số: V_o = 7,2 mV

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.

Đầu ra toàn thang đo

1,5·12 = 18 mV

Đầu ra ở tải này

V_o = 18·40/100 = 7,2 mV

Đáp số

V_o = 7,2 mV

13.Logic số: cổng, bìa K và flip-flop

Đáp số: L = 6

Đại số Boole: các quy tắc rút gọn biểu thức là X + X′ = 1 và X·X′ = 0, X + X = X, hấp thụ X + X·Y = X, quy tắc kết hợp X·Y + X·Y′ = X, X + X′Y = X + Y và định lý đồng thuận XY + X′Z + YZ = XY + X′Z. Các luật De Morgan biến (X·Y)′ thành X′ + Y′ và (X + Y)′ thành X′·Y′. Một bìa Karnaugh áp dụng các quy tắc này bằng hình ảnh: mỗi nhóm hai ô kề nhau là một lần dùng XY + XY′ = X.

Các minterm của biểu thức

A′BC → m(3)

ABC → m(7)

AC′ → m(4, 6)

A′B′ → m(0, 1)

Nhóm và đọc kết quả

F = BC + AC′ + A′B′

Đếm các literal

L = 6

Đáp số

L = 6

Có một cách nhóm khác cùng kích thước; nó có cùng số literal.

14.Logic số: cổng, bìa K và flip-flop

Đáp số: sườn xung nhịp 3

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.

Q sau mỗi sườn

Một flip-flop T đảo ở mỗi sườn lên khi T = 1 và giữ nguyên khi T = 0.

1: T = 1 → Q = 1

2: T = 0 → Q = 1

3: T = 1 → Q = 0

4: T = 1 → Q = 1

5: T = 0 → Q = 1

6: T = 0 → Q = 1

7: T = 1 → Q = 0

Lần đầu tiên đổi từ 1 xuống 0

sườn xung nhịp 3

Đáp số

sườn xung nhịp 3

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1