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 cầu chia áp từ V_CC = 15 V: R₁ = 33 kΩ từ V_CC đến cực nền và R₂ = 8,2 kΩ từ cực nền xuống đất. Điện trở cực thu là R_C = 2,7 kΩ và điện trở cực phát là R_E = 1 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 điện áp cực thu–cực phát V_CE.

V_CC = 15 VR₁ = 33 kΩR₂ = 8,2 kΩR_C = 2,7 kΩR_E = 1 kΩβ = 120

V_CE = V

2.Diode và transistorKhó

Một transistor NPN có β = 150 đóng cắt một điện trở tải 220 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 5 V qua điện trở nền R_B = 100 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 = 24 VR_C = 220 Ωβ = 150V_in = 5 VV_BE = 0,7 VV_CE(sat) = 0,2 VR_B = 100 kΩ

I_C = mA

3.Mạch khuếch đại thuật toánTrung bình

Mạch khuếch đại vi sai dùng op-amp lý tưởng với nguồn ±15 V, với R₃ = R₁ và R₄ = R₂. Tìm điện áp ngõ ra V_out.

V₁ = −1 VV₂ = 2,5 VR₁ = R₃ = 4,7 kΩR₂ = R₄ = 2 kΩ

V_out = 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 = 2,4 V được đặt vào tại t = 0. Tìm điện áp đầu ra V_out tại t = 10 ms.

V_in = 2,4 VR = 2,2 kΩC = 2,2 µFV_sat = ±14 Vt = 10 ms

V_out = 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 = 100 ms.

V_s = 20 VR₁ = 3,3 kΩR₂ = 2,2 kΩC = 47 µFt = 100 ms

v_C = V

6.Quá độ RC và RLKhó

Ngay trước khi khóa đóng tại t = 0, tụ điện giữ 5 V với cực tính như hình. Mất bao lâu để v_C đạt 15,5 V? Tìm t.

V_s = 20 VR = 1 kΩC = 68 µFv_C(0) = 5 V

t = ms

7.Điện trở nối tiếp và song songTrung bình

Tìm dòng điện I_R2 qua R₂.

V₁ = 6 VR₁ = 6 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 4 Ω

I_R2 = A

8.Điện trở nối tiếp và song songKhó

Tìm dòng điện I_R1 do nguồn cung cấp, chạy qua R₁.

V₁ = 6 VR₁ = 20 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 4 ΩR₅ = 15 ΩR₆ = 15 Ω

I_R1 = A

9.Bộ biến đổi DC-DCTrung bình

Một bộ biến đổi buck lý tưởng biến 36 V thành 21,6 V ở 40 kHz với L = 100 µH. Tìm dòng gợn đỉnh–đỉnh của cuộn cảm ΔI_L.

Vin = 36 VVo = 21,6 Vf = 40 kHzL = 100 µH

ΔI_L = A

10.Bộ biến đổi DC-DCKhó

Một bộ buck-boost đảo lý tưởng biến 15 V thành −15 V cho tải 50 Ω ở 25 kHz. Tìm điện cảm nhỏ nhất L_crit để dẫn liên tục.

Vin = 15 VVo = −15 Vf = 25 kHzR = 50 Ω

L_crit = µH

11.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạngTrung bình

Một cầu có bốn nhánh 350 Ω được cấp 12 V. Khi cảm biến R₂ thay đổi, đầu ra chỉ V_ab = 117,7 mV. Tìm độ thay đổi chính xác ΔR của R₂.

V_s = 12 VR = 350 ΩV_ab = 117,7 mV

ΔR = Ω

12.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạngKhó

Một cảm biến biến dạng 350 Ω với hệ số cảm biến 2,12 được dán vào một thanh thép. Dưới tải, điện trở của nó tăng thêm 0,4452 Ω. Tìm biến dạng ε theo microstrain (µε).

R = 350 ΩGF = 2,12ΔR = 0,4452 Ω

ε = µε

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

Hãy dùng bìa Karnaugh để tìm dạng tổng các tích (SOP) tối thiểu của F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 7, 8, 10). Tổng cộng nó chứa bao nhiêu literal L (một biến có dấu phẩy được tính là một literal)?

F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 7, 8, 10)

L =

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

Một flip-flop JK 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 = 0JK

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: V_CE = 7,028 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.

Mạch tương đương Thévenin của cầu chia áp

V_TH = 15·8,2/(33 + 8,2) = 2,985 V

R_TH = 33·8,2/(33 + 8,2) = 6,568 kΩ

Dòng điện cực nền

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

I_B = (2,985 − 0,7)/(6,568 + 121·1) = 17,92 µA

Dòng điện cực thu

I_C = 120·17,92 µA = 2,15 mA

I_E = 121·17,92 µA = 2,168 mA

Điện áp cực thu–cực phát

V_CE = 15 − 2,15·2,7 − 2,168·1 = 7,028 V

Đáp số

V_CE = 7,028 V

2.Diode và transistor

Đáp số: I_C = 6,45 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 = (5 − 0,7)/100 kΩ = 43 µA

Bão hòa hay tích cực?

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

β·I_B = 6,45 mA

I_C(sat) = (24 − 0,2)/220 = 108,2 mA

Dòng điện cực thu

I_C = β·I_B = 6,45 mA

Đáp số

I_C = 6,45 mA

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

3.Mạch khuếch đại thuật toán

Đáp số: V_out = 1,489 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.

Điện áp tại các đầu vào

R₃ và R₄ mang cùng một dòng điện, nên chúng tạo thành bộ chia áp; hồi tiếp làm V₋ = V₊.

V₊ = V₂·R₄/(R₃ + R₄) = 2,5·2/(4,7 + 2) = 0,7463 V

V₋ = V₊

KCL tại đầu vào đảo

(−1 − 0,7463)/4,7 = (0,7463 − V_out)/2

V_out = (R₂/R₁)·(V₂ − V₁) = (2/4,7)·(2,5 − (−1)) = 1,489 V

Đáp số

V_out = 1,489 V

4.Mạch khuếch đại thuật toán

Đáp số: V_out = −4,959 V

Dòng điện đầu vào và tốc độ tăng

kΩ nhân µF cho ra mili giây.

RC = 2,2 kΩ · 2,2 µF = 4,84 ms

tốc độ tăng = −V_in/(RC) = −2,4/4,84 = −0,4959 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) = −2,4·10/4,84 = −4,959 V

Đáp số

V_out = −4,959 V

5.Quá độ RC và RL

Đáp số: v_C = 6,404 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 = 3,3·2,2/(3,3 + 2,2) = 1,32 kΩ

v_C(∞) = 20·2,2/(3,3 + 2,2) = 8 V

Hằng số thời gian

τ = R_th·C = 1,32·47 = 62,04 ms

Đường cong nạp

v_C(t) = 8·(1 − e^−100/62,04) = 6,404 V

Đáp số

v_C = 6,404 V

6.Quá độ RC và RL

Đáp số: t = 81,87 ms

Giá trị đầu, giá trị cuối, hằng số thời gian

Điện áp tụ điện không thể nhảy vọt, nên nó bắt đầu từ giá trị đã tích và hướng tới điện áp nguồn.

v_C(0) = 5 V, v_C(∞) = V_s = 20 V

τ = R·C = 1 kΩ · 68 µF = 68 ms

v_C(t) = 20 + (5 − 20)·e^−t/τ

Giải tìm thời gian

15,5 = 20 + (−15)·e^−t/τ → e^−t/τ = (15,5 − 20)/(5 − 20) = 0,3

t = τ·ln((5 − 20)/(15,5 − 20)) = 68·ln(3,333) = 81,87 ms

Đáp số

t = 81,87 ms

7.Điện trở nối tiếp và song song

Đáp số: I_R2 = 0,4737 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 = 5 + 4 = 9 Ω

R₂ ∥ 9 = 4·9/(4+9) = 2,769 Ω

R_eq = R₁ + 2,769 = 6 + 2,769 = 8,769 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 = 6/8,769 = 0,6842 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 − 0,6842·6 = 1,895 V

I_R2 = V_A/R₂ = 1,895/4 = 0,4737 A

Đáp số

I_R2 = 0,4737 A

8.Điện trở nối tiếp và song song

Đáp số: I_R1 = 0,2446 A

Gộp các điện trở từ đầu xa

R₅ + R₆ = 15 + 15 = 30 Ω

R₄ ∥ 30 = 3,529 Ω

R₃ + 3,529 = 18,53 Ω

R₂ ∥ 18,53 = 4,532 Ω

R_eq = R₁ + 4,532 = 20 + 4,532 = 24,53 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 = 6/24,53 = 0,2446 A

Đáp số

I_R1 = 0,2446 A

9.Bộ biến đổi DC-DC

Đáp số: ΔI_L = 2,16 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 = 21,6/36 = 0,6

Điện áp cuộn cảm trong thời gian đóng

Khi S đóng, cuộn cảm nằm giữa V_in và V_o.

V_L = 36 − 21,6 = 14,4 V

Dòng gợn

ΔI_L = V_L·D/(L·f) = 14,4·0,6/(100·10⁻⁶·40·10³) = 2,16 A

Đáp số

ΔI_L = 2,16 A

10.Bộ biến đổi DC-DC

Đáp số: L_crit = 250 µH

Chu kỳ làm việc

D = 15/(15 + 15) = 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)²·50/(225·10³) = 250 µH

Đáp số

L_crit = 250 µH

11.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Đáp số: ΔR = 14 Ω

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.

Điện áp nút

V_a = 6 + 0,1177 = 6,118 V

Giải bộ chia áp

R₂ = 350·6,118/(12 − 6,118) = 364 Ω

ΔR = 364 − 350 = 14 Ω

Đáp số

ΔR = 14 Ω

12.Cầu Wheatstone và cảm biến biến dạng

Đáp số: ε = 600 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.

Thay đổi điện trở tương đối

ΔR/R = 0,4452/350 = 0,001272

Biến dạng

ε = 0,001272/2,12 = 0,0006 = 600 µε

Đáp số

ε = 600 µε

13.Logic số: cổng, bìa K và flip-flop

Đáp số: L = 9

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.

Nhóm các số 1

Mỗi nhóm là một hình chữ nhật gồm 2ᵏ ô; các ô ở mép kề với các ô ở mép đối diện.

B′D′

A′C′D′

A′BCD

Dạng SOP tối thiểu

F = B′D′ + A′C′D′ + A′BCD

L = 9

Đáp số

L = 9

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 JK: 00 giữ nguyên, 01 đặt về 0 (Q = 0), 10 đặt lên 1 (Q = 1), 11 đảo.

1: J = 0, K = 0 → Q = 0

2: J = 1, K = 1 → Q = 1

3: J = 1, K = 1 → Q = 0

4: J = 1, K = 1 → Q = 1

5: J = 0, K = 0 → Q = 1

6: J = 1, K = 0 → Q = 1

7: J = 0, K = 0 → Q = 1

Lần đầu tiên đổi từ 1 xuống 0

sườn xung nhịp 3

Đáp số

sườn xung nhịp 3

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1