Báo cáo bài tập lớn môn điện tử tương tự II đề tài khảo sát các loại mạch phối hợp trở kháng hình chữ l, t, π

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Báo cáo tập lớn Môn Điện tử tương tự II Đề tài: Khảo sát loại mạch phối hợp trở kháng hình chữ L, T, Π Sinh viên thực hiện: Số hiệu sinh viên: Lớp: Mã lớp tập: Nguyễn Thị Quỳnh Trang 20193147 Điện tử 03 – K64 133335 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Nam Phong Hà Nội, tháng 07/2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 03 DANH MỤC BẢNG BIỂU 04 MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG HÌNH CHỮ L 05 1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 05 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 06 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 07 MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG HÌNH CHỮ T 08 Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình chữ T .09 2 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình chữ T 10 MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG HÌNH Π 11 Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình Π 12 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình Π 13 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA LOẠI MẠCH L, T, Π 13 KHÁC BIỆT CỦA LOẠI MẠCH L, T, Π 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Hình 1.2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 06 Hình 1.3 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 07 Hình 2.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T 08 Hình 2.2 Mạch chữ T sau tách làm mạch chữ L 08 Hình 2.3 Mạch song song tương đương 09 Hình 2.4 Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình chữ T .09 Hình 2.5 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình chữ T 10 Hình 3.1 Mạch phối hợp trở kháng hình Π 11 Hình 3.2 Mạch hình Π sau tách làm mạch chữ L 11 Hình 3.3 Mạch nối tiếp tương đương 11 Hình 3.4 Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình Π 12 Hình 3.5 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình Π 13 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Ưu điểm nhược điểm loại mạch Π, T, L Bảng 5.1 Khác biệt loại mạch Π, T, L Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L 1.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Hình 1.1: Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Ta có: RL RL L1 RL 1 − + RL − + + + jω L1 R L C jω ω L1 C C1 jω ω L1 C Z L RL jω L1 R L C jω C1 Z¿ =Z C + = + = = = Z L + R L jωC jω L1 + R L jω L1 + R L j RL 1− ω L1 1  Phần thực RL ℜ { Z ¿ }= = RL +1 RL 1+Q P ω L1 2 RL RL −1  Khi phần ảo 0, ta có: ω C − + ω L =0 ω L1 C 1 2 RL RL  ω L =ωC + 1 ω L1 C R 2L R2L  L =C + 2 1 ω L1 C 2 RL RL  L = C (1+ 2 ) ω L1 1  C 1= P  Khi Q ≫ 1, ta có: L1 R L ( 1+ RL ω L ) = L1 R L (1+Q 2P ) ω L1 ℜ { Z ¿ }= = L1 L1 R2L RL R L ; C 1= Q P = 2 = RL R L ω L1 ω L1 2 ω L1 1.2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Hình 1.2: Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Ta có: ω L21 jω L1 +1 +1 Z C ( Z L1 + R L ) jωC ( jω L1 + R L ) jω L1 + R L RL R2L Z¿ = = = = = 2 Z C +Z L1 + R L jω L + jω L1 + R L 1−ω L1 C 1+ jω R L C 1 − ω L1 C1 + jω C + jω C1 − + jωC RL RL RL RL ( ¿ ¿ ( 2 2 RL +1)( jω L1 j ω L1 C1 − jωC 1+ − ) RL RL RL ( ) ( ( ω L1 ω3 L21 C 1 + ω C 1− + 2 RL RL RL ω L1 RL ω L1 2 ) ) ω L1 ω L1 ω L1 C 1 +1 +j +1 (−ω C 1+ − ) 2 RL RL RL RL ω L1 ω L21 C 1 + ω C 1− + R2L RL R2L (  Phần thực ℜ { Z ¿ }= ω L21 R ( L + 1) RL ω L1 ω3 L12 C 1 + ω C 1− + 2 RL RL RL  Khi phần ảo 0, ta có: −ω C 1+ Khi đó, ℜ { Z ¿ }= ( 2 ω L1 R L +1 RL ) RL ω L1 RL =( Q2S +1 ) R L ) ) − ω L1 C RL =0 ω C 1+ R  C 1(1+  C 1= ω L1 C L ω2 L21 R L1 L = ¿= ω L1 RL L1 R2L R 1+Q S L  Khi QS ≫ 1, ta có: ℜ { Z ¿ }= 1.3 ( ) ω L21 RL RL R2L 2 ω L1 ; C = L1 R L = 1 2 2 = R L ω L1 ω L1 RL Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Hình 1.3: Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Ta có: Z¿ = Z L ( Z C1 + R L ) Z L1 +Z C + R L jω L1 = ( + RL jωC )= R + L j ω L1 C jω L1 −j 1+ 2 +1 ω C1 R L ω C1 R L ¿ = 1 j j j j − − − − + R L ω2 L1 C R L ω L1 R L ω L1 C21 R2L ω L1 ω R2L C 1 j j j (1+ 2 )( + + − ) 2 ω C R L R L ω L1 C R L ω L ω R L C ¿ −1 1 + − + R 2L ω3 L1 C 21 R2L ω L1 ω R2L C1 jω L1 + + RL jω C1 + RL jω C1 ( 1+ Khi phần ảo 0, ta có: 2 ) −1 1 − + =0 2 ω L1 C R L ω L1 ω R L C 1 1+ 2 R ω C1 RL L  Khi đó, ℜ { Z ¿ }= ( RL )( ) ( ¿ 1+ ( ) R L =( 1+Q2S ) R L 2 ω C1 RL ) 1  L 1+ ω2 C2 R2 = R2 C 1 L L  L1=R L C1 1 = 2 ω C1 RL ω C1 2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T Hình 2.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T Tách mạch làm mạch chữ L, ta có: Hình 2.2 Mạch chữ T sau tách làm mạch chữ L Ta có: Q 1= X1 ;Q 2= R¿ RL Biến đổi mạch sang dạng song song, ta có: Hình 2.3 Mạch song song tương đương Ta có: Q 1= RI RI ;Q 2= XA XB 2 R¿ , p=R I =R ¿ (1+Q1 ) ; R L, p =R I =R L (1+Q2 )  Q 1= √ Q=Q +Q2= 2.1 √ RI RI −1 ; Q2= −1 R¿ RL √ √ RI RI −1+ −1 R¿ RL Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình chữ T Hình 2.4 Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình chữ T Ta có X =ω L1 X =ω L2 X ω L1 X ω L2 = ; Q2= = R¿ R¿ RL R L Q R¿ Q R  L1 = ; C = L ω ω  Q 1= 1 Tụ C p chia thành hai tụ C A C B, tương ứng có X A = ω C X B= ω C : A R R I I  Q1= X =R I ω C A ; Q2= X =R I ω C B A B B Q1 Q2 ;C B = RI ω RI ω Q1 Q Q 1+Q + =  C=C A +C B= RI ω RI ω RI ω  C A= 2.2 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình chữ T Hình 2.5 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình chữ T 1 Ta có X = ω C X = ωC : X1 X2 ω L2 = ; Q 2= = R¿ ω C1 R ¿ R L ωC R L 1  C 1= Q R ω ; C = Q R ω ¿ L  Q 1= Cuộn cảm LP chia thành hai cuộn cảm L A LB với X A =ω L A X B=ω LB nên ta có: Q 1= RI RI RI RI = ; Q 2= = X A ω LA X B ω LB RI RI ; L B= ω Q1 ω Q2 1  L= L + L A B RI RI LA LB ω Q ω Q2 RI ω =  L= L + L = R RI Q1 +Q2 A B I + ω Q1 ω Q2  LA= 10 Mạch phối hợp trở kháng hình Π Hình 3.1 Mạch phối hợp trở kháng hình  Tách mạch làm mạch chữ L, ta có: Hình 3.2 Mạch hình Π sau tách làm mạch chữ L Ta có: Q 1= RL R¿ ; Q 2= X1 X2 Biến đổi mạch sang dạng nối tiếp tương đương, ta có: Hình 3.3 Mạch nối tiếp tương đương Q 1= XA XB ; Q 2= RI RI 11  R¿ ,s =RI = RL R¿ ; R L, s=R I = 2 1+Q1 1+Q2 √ √ R R  Q1= ¿ −1 ; Q2= L −1 RI √ RI √ R R  Q=Q +Q 2= ¿ −1+ L −1 3.1 RI RI  Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình Π Hình 3.4 Mạch low-pass hình Π Ta có: Q 1= RL R¿ =R¿ ω C ; Q2 = =R L ω C X1 X2 C 1= Q1 Q ; C 2= R¿ω RL ω 1 Với X = ω C X = ωC X ωL X ωL A B Vì X A =ω L1 X B=ω L2 nên Q1= R = R ; Q2 = R = R I I I I  L1= RI Q RI Q ; L 2= ω ω L=L1 + L2= RI (Q +Q ) ω 12 3.2 Mạch phối hợp trở kháng high-pass hình Π Hình 3.5 Mạch high-pass hình Π Ta có: Q 1= RL R L R¿ R = ¿ ; Q 2= = X ω L1 X ω L2 R R ¿ ¿  L = ω Q ; L2 = ω Q 1 Với X A = ω C X B= ω C , ta có:  Q 1= XA XB 1 = ; Q2 = = RI ω C1 RI RI ω C R I C 1= 1 ; C 2= ω R I Q1 ω R I Q2 1 ( 1  C=C 1+C 2= ω R Q + ω R Q = ω R Q + Q I I I ) Ưu điểm nhược điểm loại mạch L, T, Π Ưu điểm   Mạch L Cấu trúc đơn giản, dễ hiểu Mạch L mạch thụ động hệ thống điện trở sử dụng để giảm công  Mạch T Bộ suy hao loại pi lý tưởng để sử dụng ứng dụng vô tuyến, mạch điện tử, thông tin liên 13  Mạch Π Bộ suy hao có tần số đáp ứng mượt mà làm suy giảm tất tần số tương tự nhóm mà chúng  Nhược điểm     suất tín hiệu lạc đường hình dung trở kháng giống hệt truyền vi ba để để hoạt động nguồn cung làm suy yếu tín  Hệ số Q tốt cấp tải đầu vào hiệu mạnh Mạch phối hợp trở cung cấp phù kháng low-pass hình hợp trở kháng chữ L làm giảm sóng  Hệ số Q tốt hài, tiếng ồn tín hiệu khơng mong muốn khác, thường cần thiết thiết kế RF L-pad trở  Hiệu suất mạch  Hiệu suất mạch kháng liên tục, nên thấp hơp so với thấp hơp so với mức công suất mạch chữ L mạch chữ L nhỏ, suy hao  Cấu trúc phức  Cấu trúc phức biến đổi tất tạp tạp lượng không hướng đến tải thành nhiệt độ Trong số trường hợp, giá trị tính tốn điện cảm điện dung lớn nhỏ để thực tế dải tần số định Hệ số Q bé Mạch phụ thuộc nhiều vào môi trường Bảng 4.1 Ưu điểm nhược điểm loại mạch Π, T, L Khác biệt loại mạch Π, T, L Đáp ứng tần số Pha Biên độ Mạch L Mạch T Flat frequency response 14 Mạch Π Flat frequency response Bảng 5.1 Khác biệt loại mạch Π, T, L TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Behzad Razavi, RF Microelectronics Prentice Hall Communications Engineering and Emerging Technologies, 2011 [2] https://www.theengineeringknowledge.com/introduction-to-l-padattenuator/ [3] https://dbpedia.org/page/T_pad [4] M Şengül and G Yeşilyurt, "Real frequency design of Pi and T matching networks with complex terminations," 2017 10th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2017, pp 1328-1331 [5] https://www.electronicdesign.com/technologies/analog/whitepaper/2113 3206/back-to-basics-impedance-matching 15 ... L loại 06 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 07 MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG HÌNH CHỮ T 08 Mạch phối hợp trở kháng low-pass hình chữ T .09 2 Mạch phối hợp trở kháng. .. LOẠI MẠCH L, T, Π 13 KHÁC BIỆT CỦA LOẠI MẠCH L, T, Π 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại Hình 1.2 Mạch phối hợp. .. hợp trở kháng hình chữ L loại 06 Hình 1.3 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L loại 07 Hình 2.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T 08 Hình 2.2 Mạch chữ T sau tách làm mạch