Với giải Hoạt động trang 53 Chuyên đề Vật lí 11 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Chuyên đề Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Chuyên đề Vật lí 11 Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra

Hoạt động trang 53 Chuyên đề Vật Lí 11: Thực hiện dự án tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra theo các bước sau:

Bước 1: Xác định nhiệm vụ: Tìm hiểu về tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán và nguyên tắc hoạt động của thiết bị đầu ra là mạch op-amp-relays, mạch op-amp-LEDs và mạch op-amp-CMs.

Bước 2: Xác định hình thức báo cáo kết quả tìm hiểu được về bộ khuếch đại thuật toán và nguyên tắc hoạt động của 3 thiết bị đầu ra trên.

Bước 3: Xây dựng kế hoạch và thời gian thực hiện việc tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán và nguyên tắc hoạt động của 3 thiết bị trên.

Bước 4: Thống nhất tiêu chí đánh giá dự án đảm bảo nêu được tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán (op-amp) lí tưởng và nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp-relays, LEDs, CMs.

Bước 5: Thực hiện theo kế hoạch đã đề ra để hoàn thành sản phẩm như dự kiến.

Bước 6: Báo cáo và đánh giá dự án đã thực hiện.

Lời giải:

Các em có thể tham khảo đặc điểm của các mạch op-amp-relays, mạch op-amp-LEDs và mạch op-amp-CMs.

1. Mạch op-amp-relay

Relay là công tắc được kích hoạt bằng điện, được sử dụng để đóng hoặc ngắt dòng điện trong một mạch điện. Hình 9.1 mô tả một loại relay thông dụng là relay điện từ: Khi đặt vào hai tiếp điểm 6 và 7 một hiệu điện thế thì trong cuộn dây 1 có dòng điện. Khi này, cuộn dây 1 trở thành một nam châm điện tác dụng lực từ lên thanh sắt chuyển động 2 làm ngắt 3 – 5, đóng 3 – 4. Các tiếp điểm 3 và 4 khi được kết nối sẽ đóng mạch điện thứ hai.

Mạch op-amp – relay với chức năng đóng ngắt mạch có sơ đồ khối như Hình 9.2: Khi giá trị của một đại lượng vật lí ghi nhận bởi cảm biến thay đổi thì mạch op-amp hoạt động, hiệu điện thế giữa đầu ra của op-amp và đất được đặt vào hai tiếp điểm cấp nguồn relay (lúc này có giá trị khác không) nên làm relay hoạt động đóng mạch điện thứ hai. Muốn relay chỉ đóng mạch khi hiệu điện thế đầu ra có giá trị dương thì mắc thêm một diode giữa op-amp và relay như Hình 9.3.

2. Mạch op-amp-LED

LED (light-emitting diode) là một linh kiện điện tử, có đặc điểm là phát ra ánh sáng khi hai cực của nó được nối với nguồn điện một chiều có hiệu điện thế từ 2 – 4 V (Hình 9.5a). Trong mạch điện, LED được kí hiệu như Hình 9.5b.

Các LED công suất nhỏ chỉ cần dòng điện có cường độ khoảng vài chục miliampe để hoạt động bình thường nên dòng điện từ đầu ra của op-amp có thể đáp ứng yêu cầu này. Mạch op-amp – LED với chức năng báo hiệu có sơ đồ khối như Hình 9.6: Khi giá trị của đại lượng vật lí ta đang quan tâm thay đổi thì cảm biến sẽ ghi nhận, mạch op-amp hoạt động và đèn LED trong Hình 9.7 sẽ sáng lên nếu hiệu điện thế đầu ra U_ra của op-amp so với đất có giá trị dương phù hợp. Giá trị của điện trở bảo vệ R được xác định dựa trên giá trị của U_ra và giá trị định mức của LED được sử dụng.

3. Mạch op-amp-CM

Hiệu điện thế đầu ra của op-amp có thể được sử dụng để đo một số đại lượng vật lí như nhiệt độ, cường độ ánh sáng

Mạch op-amp - CM với chức năng đo các đại lượng vật lí thông qua hiệu điện thế U_ra giữa đầu ra của op-amp và đất có sơ đồ khối như Hình 9.9: Khi giá trị của đại lượng vật lí cần đo thay đổi và được cảm biến ghi nhận, mạch op-amp hoạt động, giá trị của U_ra ghi bởi vôn kế cũng thay đổi theo. Để chuyển số chỉ của vôn kế thành số chỉ của đại lượng cần đo một cách chính xác nhất, ta cần thực hiện quá trình hiệu chuẩn. Ví dụ: Nếu trong Hình 9.9 là cảm biến đo nhiệt độ thì để hiệu chuẩn ta cần thêm một nhiệt kế để xác định giá trị nhiệt độ t (°C) mà cảm biến đang ghi nhận tương ứng với số chỉ U (V) của vôn kế. Từ các cặp số liệu (t, U) thu nhận được trong phạm vi đo của vôn kế, ta vẽ được một đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa U và t gọi là đường cong hiệu chuẩn (Hình 9.10). Từ đường cong này, với mỗi giá trị của U ta sẽ tìm được nhiệt độ t tương ứng.

Nếu sử dụng vôn kế chỉ thị kim, ta có thể xác định trực tiếp giá trị của nhiệt độ khi hiệu chuẩn như sau: Ghi giá trị nhiệt độ đo được bằng nhiệt kế chuẩn trên mặt vôn kế tại vị trí kim dừng, thực hiện với nhiều giá trị nhiệt độ khác nhau sẽ tạo ra nhiều vạch chỉ thị nhiệt độ trên toàn thang đo của vôn kế.