Lý thuyết mạch điện tử 1

Tr ờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Khoa Điện tử - Viễn thông Lý thuyết mạch điện tử 1 Giới thiệu môn học  Mục tiêu chung:    Phát triển công cụ để thiết kế phân tích mạch Trang bị cho SV kiến thức mạch điện điện tử: dây nối, điện trở, tụ, cuộn, nguồn áp nguồn dịng độc lập hay phụ thuộc, khuếch đại thuật tốn, Trang bị cho SV phương pháp phân tích tính tốn mạch điện tử, giới thiệu phép biến đổi Laplace ứng dụng phân tích tính toán mạch điện tử Kết học t p mong đợi  Kết thúc mơn học, sinh viên có thể:         Xác định mạch tuyến tính biểu diễn chúng dạng sơ đồ mạch Áp dụng định lu t Kirchhoff's dòng áp, định lu t Ohm Đơn giản mạch dùng mạch t ơng đ ơng song song n i tiếp sử dụng phép biến đổi t ơng đ ơng Thevenin ậ Norton Thực phân tích vịng node Giải thích sở v t lý tụ điện cuộn cảm Xác định mơ hình hóa hệ th ng điện b c b c hai gồm tụ cuộn cảm Dự đoán trạng thái độ (transient behavior) mạch b c b c hai Áp dụng phép biến đổi Laplace phân tích mạch Thái độ nghề nghiệp   Qua học phần sinh viên nh n thức đ ợc vai trị, vị trí mơn học Lý thuyết mạch tảng để tiếp thu kiến thức chuyên sâu ngành Điện tử-Viễn thông Tầm quan trọng: môn sở ngành để thi Cao học Tài liệu tham khảo  Giáo trình:    Phương Xuân Nhàn, Hồ Anh Túy, Lý thuyết mạch – Tập 1, NXB KH&KT, 2012 James W Nilsson and Susan A Ridel, “Electric Circuits”, 8th edition, Prentice-Hall, 2008 Tham khảo:   Lessons in Electric Circuits (a free series of textbooks, http://www.faqs.org/docs/electric/ ) EE 215, Fundamentals of Electrical Engineering, EE Dept., UW Nội dung chi tiết             Ch ơng 1: Các thông s mạch Ch ơng 2: Các thành phần mạch điện Ch ơng 3: Mạch điện trở đơn giản Ch ơng 4: Các kỹ thu t phân tích mạch Ch ơng 5: Khuyếch đại thu t toán Kiểm tra kỳ Ch ơng 6: Điện cảm, điện dung hổ cảm Ch ơng 7: Đáp ứng mạch RL RC b c Ch ơng 8: Đáp ứng tự đáp ứng nhảy b c mạch RLC Ch ơng 9: Biến đổi Laplace (ch ơng 12 textbook) Ch ơng 10: Biến đổi Laplace phân tích mạch (ch ơng 13 textbook) Kiểm tra cuối kỳ Đánh giá học phần  Bài t p/Chuyên cần/vấn đáp thuyết trình : 20% Giữa kỳ : 20% Cu i kỳ : 60% Ch ơng Các thông s mạch điện (Circuit Variables) Mục tiêu ch ơng  Biết ứng dụng kỹ thu t điện tử  Biết sử dụng định nghĩa điện áp, dịng điện  Biết sử dụng định nghĩa công suất (power) l ợng (energy)  Sử dụng passive sign convention (PSC) để tính cơng suất thành phần mạch đ ợc cho dòng điện điện áp Tổng quan mạch điện   Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông liên quan đến hệ th ng phát, truyền đo tín hiệu điện Tín hiệu: hàm hay nhiều biến độc l p  Tín hiệu điện: Tín hiệu điện áp & Tín hiệu dịng điện  Kỹ thuật điện điện tử   Kết hợp mơ hình t ợng tự nhiên nhà v t lý với cơng cụ tốn học  V n dụng mơ hình để tạo hệ th ng gi ng với thực tế Hệ thống điện điện tử: hệ th ng truyền thông (communication), máy tính (computer), điều khiển (control), điện (power) hệ th ng xử lý tín hiệu (signal processing systems) 10 Dịng điện   Trong hầu hết mạch điện, electron (có điện tích âm) dịch chuyển Sự dịch chuyển điện tích âm theo chiều t ơng ứng với dòng điện theo chiều ng ợc lại Dòng điện: t c độ luồng điện tích dq i dt - i = dịng điện (A) - q = điện tích (C) - t = thời gian (s) 1C 1A  1s 27 Điện áp  Năng l ợng đơn vị điện tích tạo khoảng cách điện tích d ơng âm dw v dq - v = điện áp (V) - w = l ợng (J) - q = điện tích (C) Điện áp đ ợc đo hai điểm, điểm điện áp cao (+) điểm điện áp thấp (-) Biết điểm điểm điện áp cao điểm có điện áp thấp gọi cực tính (polarity) Th ờng dùng chữ s bên d ới để biểu diễn điểm 28 Bài t p 1.3  Công thức d ới biểu diễn giá trị dịng điện qua cực Tìm giá trị tổng điện tích (đơn vị: micro-coulombs) t0 0, i   5000t (A), t  20e 29 Ass Pro 1.4  The expression for the charge entering the uper terminal is given in the equation Find the maximum value of the current entering the terminal if a = 0.03679s-1  t  at q     e (C) a a a  Bài t p 1.4  Công thức d ới biểu diễn giá trị điện tích qua cực Tìm giá trị cực đại dòng điện a = 0.03679s-1  t  at q     e (C ) a a a  33 Tính tốn cơng suất   Cơng suất t c độ tiêu t n hay hấp thụ l ợng theo thời gian Công suất, p, thay đổi l ợng theo thời gian dw p dt - p = công suất - watts (w) - w = l ợng - joules (J) - t = thời gian - seconds (s)  Áp dụng quy t c dây chuyền (Chain rule):  L u ý: Cơng suất đ ợc hấp thụ (absorbed) hai cực đầu cu i phân ph i (delivered) từ dw dw dq p   v.i dt dq dt 34 Power and Energy    Often, the useful output signal of the electrical system is non-electrical  output of an image processing system?  output of a telephony system?  output of a light lamping? Often, the useful output signal of the electrical system is expressed in terms of power and energy Also, all practical devices have limitations on the amount of power that they can handle  Voltage and current calculation are not sufficient Passive sign convention  Việc thiết l p chuẩn cho điện áp, chiều dòng, dấu dòng điện áp hữu ích  Cực tính điện áp đ ợc biểu thị dấu cộng/trừ  Chiều dòng điện biểu diễn dấu mũi tên đặt kề dòng điện  Điện áp giảm (drop) từ ắ1” đến ắ2” i v  Passive sign convention:  Nếu dòng chạy theo chiều giảm áp, sử dụng dấu cộng biểu thức liên quan đến dòng áp Ng ợc lại, sử dụng dấu trừ 36 PSC ví dụ 37 Ví dụ ( c quy xe ôtô)  Điện trở hấp thụ hay phân ph i công suất?  Định lu t Ohm: i = v/R = 12V/3Ω = 4A 38 Ví dụ 2: c quy xe ôtô  c quy xe bị h ng? 30A   Mơ hình hệ th ng th t mơ hình mạch Tính cơng suất 39 Ví dụ 2: c quy xe ơtơ  c quy xe bị h ng? A   30A B Ta có, i=30A Xe bị h ng c quy? Tại vA : p=12V30A=360W Hấp thụ công suất  ắc quy bị hỏng Tại vB : p=12V(-30A)= - 360W Phát công suất 40 Bài t p 1.6  Dòng điện chạy qua cực đ ợc cho nh công thức d ới Giả sử điện áp cực t ơng ứng với dòng điện đư cho Tìm tổng l ợng qua cực i v t0 0, i   5000t ( A), t  20e t0 0, v   5000t (kV ), t  10e 41 ... robots Mạch điện Tất có: mạch điện điện tử 21 Mạch điện  Một mạch điện mơ hình tốn học xấp xỉ trạng thái hệ th ng điện thực tế  Ví dụ: c quy ơtơ 22 Mạch điện gì?    Mục tiêu c a lý thuyết. .. seconds (s) 1C 1A  1s Dòng điện   Trong hầu hết mạch điện, electron (có điện tích âm) dịch chuyển Sự dịch chuyển điện tích âm theo chiều t ơng ứng với dòng điện theo chiều ng ợc lại Dòng điện: t... luồng điện tích dq i dt - i = dòng điện (A) - q = điện tích (C) - t = thời gian (s) 1C 1A  1s 27 Điện áp  Năng l ợng đơn vị điện tích tạo khoảng cách điện tích d ơng âm dw v dq - v = điện