Nguyên lý hoạt động của mạch so sánh

Mạch so sánh là một mạch điện tử dùng để so sánh hai tín hiệu điện áp và đưa ra một tín hiệu đầu ra cho biết tín hiệu nào có giá trị cao hơn. Mạch so sánh có thể hoạt động bằng cách sử dụng một bộ khuếch đại opera (op-amp) trong chế độ so sánh.

• Đầu vào: Mạch có hai tín hiệu đầu vào, thường là \(V_{+}\) (đầu vào dương) và \(V_{-}\) (đầu vào âm).
• Hoạt động: Khi \(V_{+}\) lớn hơn \(V_{-}\), mạch tạo ra tín hiệu đầu ra cao (thường là điện áp dương gần bằng điện áp cung cấp). Ngược lại, khi \(V_{-}\) lớn hơn \(V_{+}\), tín hiệu đầu ra sẽ có giá trị thấp (thường là điện áp âm hoặc 0V).
• Ứng dụng: Mạch so sánh không có trạng thái trung gian, tức là đầu ra của nó sẽ thay đổi đột ngột giữa hai mức (mức cao và mức thấp) tùy theo tín hiệu đầu vào.

Ứng dụng của mạch so sánh trong đời sống

Mạch so sánh có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, bao gồm:

1. Cảnh báo mức độ: Mạch so sánh có thể được sử dụng để giám sát mức độ của chất lỏng trong bể chứa. Khi mức chất lỏng đạt đến một mức nhất định, mạch so sánh sẽ kích hoạt một cảnh báo.
2. So sánh tín hiệu trong hệ thống điều khiển: Trong các hệ thống điều khiển tự động, mạch so sánh có thể được sử dụng để so sánh tín hiệu đầu vào với một giá trị tham chiếu và thực hiện các điều chỉnh cần thiết.
3. Mạch bảo vệ: Mạch so sánh cũng có thể được sử dụng trong các mạch bảo vệ để ngắt mạch khi điện áp vượt quá một giới hạn nhất định, bảo vệ các thiết bị khỏi sự hư hỏng.
4. Hệ thống đo lường: Mạch so sánh được sử dụng trong các hệ thống đo lường điện tử để so sánh giá trị đo được với một giá trị chuẩn hoặc giới hạn cụ thể.

Nhờ vào nguyên lý hoạt động đơn giản nhưng hiệu quả, mạch so sánh là một phần quan trọng trong nhiều thiết bị điện tử và hệ thống điều khiển hiện đại.

Để giải bài toán này, ta sẽ dựa vào công thức khuếch đại của mạch khuếch đại đảo và tính toán tín hiệu lối ra từ tín hiệu lối vào đã cho.

a. Xác định hệ số khuếch đại của mạch

Mạch khuếch đại đảo có hệ số khuếch đại \(A\) được tính theo công thức sau:

Trong đó:

• \(R_{1}\) là điện trở ở đầu vào (2 kΩ),
• \(R_{2}\) là điện trở ở đầu ra (20 kΩ).

Thay giá trị vào công thức:

Vậy hệ số khuếch đại của mạch là \(A = - 10\).

b. Vẽ tín hiệu lối ra

Tín hiệu lối vào là điện áp hình sin với biên độ 200 mV và tần số 2 Hz.

Biên độ tín hiệu lối vào là 200 mV, tần số là 2 Hz, và điện áp lối vào có dạng:

Khi tín hiệu lối vào đi qua mạch khuếch đại đảo với hệ số khuếch đại \(A = - 10\), tín hiệu lối ra sẽ là tín hiệu hình sin có biên độ được khuếch đại và đảo dấu. Do đó, tín hiệu lối ra có dạng:

Vậy tín hiệu lối ra là điện áp hình sin với biên độ 2 V và tần số 2 Hz, nhưng đảo dấu so với tín hiệu lối vào.

Nếu cần vẽ đồ thị tín hiệu này, bạn sẽ có một sóng sin với biên độ 2 V, tần số 2 Hz và pha bị đảo so với tín hiệu lối vào.

Olm chào em, cảm ơn đánh giá của em về chất lượng bài giảng của Olm, cảm ơn em đã đồng hành cùng Olm trên hành trình tri thức. Chúc em học tập hiệu quả và vui vẻ cùng Olm em nhé!

Olm chào em, cảm ơn đánh giá của em về chất lượng bài giảng của Olm, cảm ơn em đã đồng hành cùng Olm trên hành trình tri thức. Chúc em học tập hiệu quả và vui vẻ cùng Olm em nhé!

áo lên là áo gì vậy bạn