Bài giảng kỹ thuật điện tử chương 10 ĐHBK

KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 CHƯƠNG 10 347 OPAMP –CÁCMẠCHỨNG DỤNG 10.1.TỞNG QUAN VỀ OPAMP: 10.1.1.VỊ TRÍ OPAMP TRONG THẾ GIỚI NGÀY NAY: Năm 1934, Harry Black thường xuyên dùng xe lửa làm phương tiện di chuyển từ nhà thành phố Newyork đến làm việc phịng thí nghiệm thuộc cơng ty Bell - New Jersey Trong thời gian ngồi xe lửa, Harry suy nghỉ vấn đề cần phải giải liên quan đến đường dây dài điện thoại Tín hiệu truyền đường dây cần phải khuếch đại khuếch đại không tin cậy giới hạn khả hoạt động đường dây điện thoại Đầu tiên, độ lợi khuếch đại thấp vấn đề xử lý nhanh phương pháp hiệu chỉnh Kế tiếp, khuếch đại hiệu chỉnh xác q trình sản xuất, độ lợi trơi nhiều q trình hoạt động; biên độ âm nhỏ hay tiếng nói bị sái dạng Có nhiều cải tiến hồn thiện ổn định khuếch đại, ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ điện áp nguồn cung cấp tác động lớn đến đường dây điện thoại, đưa đến tượng trơi khơng kiểm sốt độ lợi khuếch đại Các phần tử thụ động có đặc tính làm trơi độ lợi nhiều so với các phần tử tác động Đây tốn cần phải giải Chính Harry tìm giải pháp vấn đề khoảng thời gian ngồi xe lửa, tuyến đường từ nhà đến văn phòng làm việc Giải nghiệm tạo khuếch đại có độ lợi lớn giá trị yêu cầu Một phần tín hiệu hồi tiếp ngõ vào, để độ lợi mạch phụ thuộc vào phần tử thụ động hồi tiếp phần tử tác động khuếch đại (mạch khuếch đại có phần tử hồi tiếp) Mạch điện gọi hồi tiếp âm, nguyên lý hoạt động tảng tất op amps đại ngày Tại thời điểm này, mạch hồi tiếp tạo nhà thiết kế không để ý đến hiệu Thời gian trơi qua chứng minh suy nghĩ Harry đúng, vấn đề mà Harry khơng giải thích tượng dao động Một mạch khuếch đại thiết kế với độ lợi vịng hở lớn đơi dao động hoạt động điều kiện vịng kín Nhiều người nghiên cứu tìm tịi tượng bất ổn hiểu thấu đáo vấn đề vào năm 1940 Nhưng việc giải vấn đề ổn định cần nhiều thời gian để tính tốn tóan phức tạp, nhiều năm trôi qua người chưa tạo giải nghiệm đơn giản dễ hiểu Năm 1945 H.W.Bode biểu diễn hệ thống giải tích ổn định hệ thống hồi tiếp phương pháp đồ thị Cho đến nay, giải tích hồi tiếp thực phép tính nhân, chia, tính tốn hàm chuyển (transfer functions – hay hàm truyền) công việc cần nhiều thời gian cố gắng Chúng ta nên nhớ giai đoạn năm 1970, kỹ sư khơng tính tốn máy tính Giản đồ Bode biểu diễn logarit, chuyển sang phương pháp tốn học mạnh mẻ để tính tốn ổn định hệ thống hồi tiếp phương pháp giải tích đồ thị đơn giản dễ hiểu Việc thiết kế hệ thống hồi tiếp phức tạp, sau khơng lâu số kỹ sư điện đề nghị phương pháp dùng đến hộp đen Bất kỳ kỹ sư điện dùng phương pháp Bode xác định tính ổn định cho mạch hồi tiếp, từ áp dụng hồi tiếp cho máy móc thiết bị phát triển Việc thiết kế hệ thống hồi tiếp mạch điện tử thực không cần đến nhiều thời điểm này, thời đại máy tính chuyển đổi đời hệ thồng hồi tiếp sử dụng nhiều Các máy tính dạng máy tính tương đồng (analog computer), hay máy tính tương tự Các máy tính sử dụng phương trình lập trình trước liệu nhập để tính tốn điều khiển tác động Sự lập trình kết nối với chuổi mạch nối tiếp để thực thi phép tính liệu; cuối kết nối làm giãm tính thơng dụng máy tính tương dồng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 348 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 Thành phần máy tính tương đồng linh kiện gọi khuếch đại thuật tốn (operational amplifier) cấu hình dùng thực thi phép tính: cộng, trừ, nhân, chia liệu tín hiệu ngõ vào Tên gọi tắt linh kiện khuếch đại thuật toán Op Amp Op Amp dùng để khuếch đại với độ lợi khuếch đại vòng hở giá trị lớn, khuếch đại vịng kín, khuếch đại tạo thành phép tính tốn học ghi nhận phần tử thụ động bên Các khuếch đại có kích thước lớn tạo thành từ đèn điện tử chân không cần điện áp nguồn cung cấp có giá trị cao dẫn đến giá thành cao sử dụng lãnh vực thương mại Ngày nay, máy tính tương đồng có mục tiêu tổng quát tìm thấy trường đại học phịng thí nghiệm lớn với mục tiêu nghiên cứu hoạt động Cần thực hoạt động song song tín hiệu chuyển đổi thí nghiệm Op Amps tìm phương thức ứng dụng tín hiệu Khi áp dụng tín hiệu mở rộng, yêu cầu sử dụng Op Amps phát triển, dẫn đến cần thiết máy tính tương đồng: Op Amp tiếp tục tồn tính quan trọng áp dụng analog đa Ngay máy tính số thay máy tính tương tự (khi cần đo lường theo thời gian thực) yêu cầu Op Amps gia tăng áp dụng đo lường cịn có nhu cầu Các tín hiệu tác động tạo thành đèn chân không tiếp đến transistor.Trong suốt khoảng thời gian thập niên 1950, đèn chân khơng có kích thước nhỏ hoạt động với điện áp nguồn thấp nhà sản xuất thu gọn kích thước đưa vào thiết bị dân dụng, module Op Amps lúc có tên riêng “brick” Kích thước đèn chân không linh kiện giảm dần Op Amps thu nhỏ kích thước cịn kích thước đèn octal chân không (đèn cực chân không) Khi cáctransistor đưa vào lãnh vực thương mại thập niên 1960, kích thước Op Amps thu gọn đến vài inches3 (1 inch3 16,4 cm3) gọi “brick” Tên gọi “brick” gọi cho module điện tử sử dụng phương pháp kết khối dùng phương pháp hổn hợp, không dùng phương pháp tạo khối dùng mạch tích hợp IC (intergrated circuit) Hầu hết Op Amps chế tạo với ứng dụng riêng, khơng có mục tiêu chung tổng quát Các IC trang bị vào năm cuối thập niên 1950 đầu thập niên 1960, thập niên 1960 nhà sản xuất Fairchild cho linh kiện Op Amp µA709 Robert J.Widler thiết kế để dùng lãnh vực thương mại Bất lợi linh kiện µA709 vấn đề ổn định, linh kiện cần bồi hoàn (bù) từ mạch Tiếp theo linh kiện µA741 Op Amps có bồi hồn bên trong, khơng dùng mạch ngồi, hoạt động theo tính trình bày tài liệu kỹ thuật (data sheet) Tuy nhiên µA741 không chấp nhận sử dụng nhiều so với µA709 Tiếp sau phiên khác Op Amps thiết kế liên tục với đặc tính độ tin cải thiện không ngừng Các Op Amp ngày hoạt động ổn định dảy tần số (frequency spectrum) từ kHz đến GHz Dảy điện áp nguồn cung cấp đảm bảo cho hoạt động từ 0,9 V đến 1000 V Op Amps thật trở thành IC analog đa cho họat động dạng analog Op Amps hoạt động driver ,bộ so sánh (comparator), khuếch đại (amplifier), dời mức (level shifter) , dao động (oscilator), lọc (filter), tạo tín hiệu điều khiển, actuatordriver, nguồn dịng (current source), nguồn áp (voltage source) áp dụng khác Vấn đề thường đặt cho người thiết kế là: cách giải nhanh chọn mạch hiệu chỉnh dùng tổ hợp từ Op Amps, cách tính nhanh thơng số cho phần tử thụ động cần thiết mạch dùng làm hàm chuyển (hàm truyền) Quá trình giải nhiều môn học: Mạch Điện Tử , Điều Khiển Tự Động Với phần trình bày tóm tắt q trình lịch sử hình thành phát triển linh kiện Op Amps, có tầm nhìn khái qt hiểu phạm vi áp dụng công dụng linh kiện Op Amps Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 349 10.1.2.MƠ HÌNH CỦA OP AMPS: 10.1.2.1 MƠ HÌNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI: Bộ khuếch đại linh kiện có tính làm tăng biên độ tín hiệu Thành phần khuếch đại nguồn áp phụ thuộc điện áp ngõ vào Mơ hình đơn giản khuếch đại điện áp trình bày hình H.10.1 Từ mơ hình này, rút nhận xét sau: H.10.1 Khi ngõ hở mạch, điện áp ngõ xác định theo quan hệ: v2 K.v1 (10.1) Trong đó, K hệ số nhân; gọi Độ Lợi mạch hở (Open circuit Gain) Điện trở Ri Ro gọi là: Điện trở ngõ vào Điện Trở ngõ khuếch đại Với yêu cầu hoạt động tốt cho khhuếch đại, giá trị Ri lớn giá tri Ro bé Trong khuếch đại lý tưởng, Ri = Ro = Mạch tương đương Khuếch đại lý tưởng trình bày hình H.10.2 H.10.2 THÍ DỤ 10.1 Cho mạch khuếch đại hình H.10.3 Xác định v2 độ lợi A v theo hai trường hợp : Vs a./ Ngõ khuếch đại hở mạch b./ Tải ngõ khuếch đại điện trở RT H.10.3 GIẢI a./ Trường hợp khuếch đại hở mạch ngõ ra: Áp dụng cầu phân áp mạch ngõ vào, ta có quan hệ sau: v1 Suy ra: v2 Ri Ri R s K.v1 vs K.Ri Ri R s (10.2) vs (10.3) Độ lợi điện áp Av xác định theo quan hệ: Av v2 vs K.Ri Ri R s (10.4) Từ quan hệ (1.4) cho thấy Độ lợi (hay độ khuếch đại) điện áp mạch hở giảm thấp phụ thuộc vào giá trị nội trở Rs cuả Nguồn áp cấp đến ngõ vào khuếch đại Giá trị Rs thấp giá trị Av lớn Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 350 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 b./ Trường hợp tải RT lắp ngõ khuếch đại: Áp dụng cầu phân áp mạch ngõ vào, ta có quan hệ sau: v1 Ri Ri R s vs (10.5) Tương tự, áp dụng cầu phân áp mạch ngõ ra, ta có quan hệ sau: H.10.4 v2 RT RT Ro Kv1 (10.6) Từ (1.5) (1.6) suy quan hệ sau: AV v2 vs Ri Ri R s RT R T Ro (10.7) Tóm lại, theo quan hệ (1.7) cho thấy độ lợi điện áp phụ thuộc giá trị Điện trở Tải RT 10.1.2.2 MƠ HÌNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG CÓ HỒI TIẾP: Với khuếch đại lý tưởng có mạch tương đương trình bày hình H.10.2 cấp nguồn áp vs ngõ vào khuếch đại; ngõ nối vào điện trở tải RT; điện trở hồi tiếp Rf, nối hai điểm A từ đầu ngõ vào đến điểm B đầu ngõ , xem hình H.1.5 Bây khảo sát độ lợi điện áp mạch khuếch đại có hồi tiếp Áp dụng phương pháp giải mạch dùng phương trình điện nút A, ta có: Hay: v1 v s Rs v1 Tại B ta có: v2 Rs v1 v Rf v2 Rf Rf H.10.5 (10.8) vs Rs (10.9) K.v1 (10.10) Từ (10.9) (10.10) suy ra: v2 K Tóm lại: AV Rs v2 vs Rf K Rs vs Rs K Rf 1 Rs Rf K Rf K Rs Rf R sR f K Rs Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 352 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 H.10.7 Đế chân IC ( DIP Socket) IC Opamp có chân Với IC Op Amp LM741 với kiểu vỏ DIP 300 chân đánh số thứ tự từ đến xếp theo thứ tự tứ đến theo chiếu dương lượng giác Vị trí chân qui định xếp hàng chân phía trái nhìn xuống từ phía thân IC H.10.8: Chức chân IC LM741 Vị trí chân cịn qui định theo vị trí dấu chấm phía đầu thân IC (xem hình H.10.7) Mỗi chân IC mang tên theo chức năng, xem hình H.10.8 Ký hiệu biểu diễn cho IC Opamp trình bày H.10.9 Năm 1968, nhà sản xuất Fairchild Semiconductor sản xuất opamp mA741 với ứng dụng rộng rãi tổng quát lãnh vực thương mại Linh kiện có kiểu vỏ MINIDIP có chân DIP danh từ viết tắt từ thuật ngữ Dual In–line Packages, có nghĩa tất đầu linh kiện phía bố trí đường thẳng (các đầu phía thẳng hàng với nhau) H10.9 Khi khảo sát Opamp, cần quan tâm đến đầu sau : Đầu cấp nguồn điện DC để Opamp họat động: đầu Vcc+ đầu Vcc- Ngõ vào không đảo (noninverting input) Ngõ vào đảo (inverting input) Ngõ (output) Thơng thường đánh dấu đầu cung cấp nguồn điện để Opamp họat động ký hiệu V+ (hay Vcc+ ) ; V- (hay Vcc-) Trên ngõ vào khối Opamp, tín hiệu vào cấp ví trí có đánh dấu + ngõ vào khơng đảo; ngược lại tín hiệu cấp vào vị trí có đánh dấu – ứng với ngõ vào đảo Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 352 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 H.10.7 Đế chân IC ( DIP Socket) IC Opamp có chân Với IC Op Amp LM741 với kiểu vỏ DIP 300 chân đánh số thứ tự từ đến xếp theo thứ tự tứ đến theo chiếu dương lượng giác Vị trí chân qui định xếp hàng chân phía trái nhìn xuống từ phía thân IC H.10.8: Chức chân IC LM741 Vị trí chân cịn qui định theo vị trí dấu chấm phía đầu thân IC (xem hình H.10.7) Mỗi chân IC mang tên theo chức năng, xem hình H.10.8 Ký hiệu biểu diễn cho IC Opamp trình bày H.10.9 Năm 1968, nhà sản xuất Fairchild Semiconductor sản xuất opamp mA741 với ứng dụng rộng rãi tổng quát lãnh vực thương mại Linh kiện có kiểu vỏ MINIDIP có chân DIP danh từ viết tắt từ thuật ngữ Dual In–line Packages, có nghĩa tất đầu linh kiện phía bố trí đường thẳng (các đầu phía thẳng hàng với nhau) H10.9 Khi khảo sát Opamp, cần quan tâm đến đầu sau : Đầu cấp nguồn điện DC để Opamp họat động: đầu Vcc+ đầu Vcc- Ngõ vào không đảo (noninverting input) Ngõ vào đảo (inverting input) Ngõ (output) Thơng thường đánh dấu đầu cung cấp nguồn điện để Opamp họat động ký hiệu V+ (hay Vcc+ ) ; V- (hay Vcc-) Trên ngõ vào khối Opamp, tín hiệu vào cấp ví trí có đánh dấu + ngõ vào khơng đảo; ngược lại tín hiệu cấp vào vị trí có đánh dấu – ứng với ngõ vào đảo Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 353 10.1.2.4 ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN TRÊN CÁC ĐẦU CỦA OP AMP: Khi khảo sát điện áp đầu Opamp, cần chọn nút làm nút điện chuẩn (0V) Trong trường hợp nút chuẩn chọn giao điểm cực dương cực âm hai nguồn DC có điện áp Vcc tạo thành nguồn kép cung cấp vào hai đầu V+ V- opamp , xem hình H10.10 Các tín hiệu điện áp cấp ngõ vào đảo không đảo opamp đấu chung đầu nút chuẩn Các quan hệ điện áp ngõ với điện áp cấp đến ngõ vào xây dựng sau: vo Với: A.(vin Vcc vo Vin ) (10.15) Vcc (10.16) Quan hệ (10.15) xác định điện áp ngõ theo độ chêch lệch điện áp ngõ vào opamp vin vin vin Quan hệ (10.16) xác định giới hạn giá trị điện áp ngõ A hệ số khuếch đại điện áp vòng hở Vcc A v in Vcc A Một cách tổng quát, cung cấp nguồn điện kép có giá trị Vcc cho Op Amp, điện áp ngõ vo thỏa tính chất sau: Opamp họat động theo chế độ khuếch đại tuyến tính vo Vcc H.10.11: Đặc tính chuyển điện áp Op Amp Khi giá trị vo nằm ngòai khỏang giá trị cho quan hệ (10.16), Opamp họat động theo chế độ bảo hòa Tại trạng thái điện áp ngõ vo = +Vcc (bảo hòa dương) hay vo = Vcc (bảo hòa âm) độc lập giá trị vin vin vin Đặc tính làm việc Opamp mơ tả quan hệ áp ngõ vo theo v in v in v in theo hình H.10.11 Đặc tính làm việc cịn gọi đặc tính chuyển điện áp (Voltage Transfer characteristic) Chúng ta cần ý tính chất sau, giả sử Opamp có hệ số khuếch đại điện áp vịng hở A = 10000 =104, cấp điện áp nguồn cho Opamp có giá trị Vcc = 20 V (giá xác trị tối đa cho phép số Opamp) giá trị tương ứng v in v in v in định sau: vin Vcc A 20V 10000 2mV Với kết thấy vùng khuếch đại tuyến tính mở rộng phạm vi vin từ - 2mV đến +2mV Lúc xem Vin+ vin vin vin Vin Vin- Vin (10.17) Với kết tìm được, cho thấy điều kiện thật ngõ vào opamp Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 354 Vấn đề đặt : làm trì điều kiện ngõ vào opamp mạch điện họat động Câu trả lời cho vấn đề là: dùng tín hiệu ngõ hồi tiếp trở ngõ vào đảo opamp, trình phản hồi tín hiệu theo mơ tả gọi hồi tiếp âm; tín hiệu nhận ngõ đưa trừ với tín hiệu ngõ vào không đảo Bây xét đến thành phần dòng điện đầu opamp, xem hình H.10.12 Áp dụng định luật Kirchhoff ta có kết sau: iin+ + iin- + ic+ + ic- + io = (10.18) Với giả thiết ràng buộc dòng điện ngõ vào Opamp nhỏ so với dòng điện đầu khác cịn lại Opamp, có mơ hình Opamp lý tưởng với dòng điện ngõ vào triệt tiêu, iin+ = iin- Với giả thiết cho thấy tổng trở nhập opamp có giá trị lớn Dảy giá trị tổng trở nhập từ vài trăm K đến vài ngàn M Quan hệ iin+ = iin- ln áp dụng để giải tích mạch sử dụng opamp Từ giả thiết trên,quan hệ (10.18) viết lại sau: H.10.12: io ic ic (10.19) Tóm lại , bỏ qua ảnh hưởng dòng điện ngõ vào opamp; dòng điện ngõ opamp ln tổng giá trị dịng điện từ nguồn cung cấp vào opamp 10.1.3 MÔ HÌNH TỐN HAY MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA OP AMP: 10.1.3.1.MƠ HÌNH TĨAN CỦA OPAMP KHI HỌAT ĐỘNG TRONG VÙNG KHUẾCH ĐẠI: Trong phần trình bày mạch tương đương opamp thực tế hoạt động vùng khuếch đại tuyến tính iin + NGÕ VÀO + + Ri iin- + - - NGÕ RA KÝ HIỆU CỦA OPAMP io Ro + - Vin+ + + A.(vin+ -vin-) - Vo Vin- - - H.10.13: Mơ Hình Tốn ( hay mạch tương đương) IC Op Amp Ri = M ; A = 105 ; Đây mô hình tóan học mơ tả cấu trúc Op Amp gần giống thực tế, sử dụng số phần mềm dùng mơ phỏng, hình H10.13 Để đơn giản cho trình khảo sát đề nghị gọi tên cho mơ hình mơ hình tốn dạng xác.Trong mơ hình này, ta có: Ri : tổng trở nhập Opamp A: độ khuếch đại điện áp vòng hở Ro: tổng trở ngõ Opamp Trên mạch tương đương có nguồn áp phụ thuộc giá trị điện áp ngõ v in v in v in vào độ khuếch đại điện áp vòng hở A Với IC Opamp LM741, giá trị phần tử mạch tương đương để tham khảo tóm tắt sau: R0 = 75 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 355 10.1.3.2.MƠ HÌNH TĨAN CỦA OPAMPLÝ TƯỞNG: iin + NGÕ VÀO + + Vin+ Ri iin- + - + - + - NGÕ RA KÝ HIỆU CỦA OPAMP io RO = Trong hình H.10.14 trình bày mơ hình mạch tương đương Opamp lý tưởng thỏa giả thiết đặt sau: Ri = A= Ro = + A.(vin+ -vin-) - Vo Vin- - - H.10.14: Mô hìnhTốn (hay mạch tương đương) Với thơng số thoả mãn điều kiện sau: v in v in iin+ = iin- = v in (10.20) (10.21) Op Amp lý tưởng 10.2 CAC ́ MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG OP-AMP : 10.2.1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÓ HỒI TIẾP : 10.2.1.1.MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẦU VÀO KHÔNG ĐẢO (NON-INVERTING OPAMP): Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu vào khơng đảo trình bày hình H.10.15 Trong đó: RF : điện trở hồi tiếp RG : điện trở nối đến nút điện chuẩn (OV) từ ngõ vào đảo Điện trở gọi điện trở vào Opamp Gọi Av độ lợi (hay độ khuếch đại) điện áp mạch khuếch đại Opamp Ta có định nghĩa tổng quát sau: AV Vo Vin (10.22) Gọi Vb điện b so với nút chuẩn, áp dụng phương trình điện nút b cho ta quan hệ sau: Vb RG Vb Vo RF iin (10.23) Áp dụng giả thiết Opamp lý tưởng ta có: iin Vin (10.24) Va Vb Vin Vb (10.25) Từ quan hệ (10.24) (10.25) , suy quan hệ: Vin RG Vin Vo RF Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 356 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 Tóm lại: Vin Hay: AV RG Vo Vin RF Vo RF RF RG (10.26) CHÚ Ý: Từ quan hệ (10.26) rút nhận xét sau: Khi Opamp cung cấp nguồn kép, đặc tính chuyển điện áp Opamp có dạng hình H.10.11 Nếu điện áp ngõ vào Vin = K (hằng số), nói khác Vin điện áp chiều độc lập biến thời gian Theo (10.26) điện áp nhận ngõ điện áp chiều có giá trị Vo = K.AV giá trị Vo phải nằm phạm vi giới hạn sau đây: Vcc Vo +Vcc H.10.16 Trong hình H.10.26 trình bày mạch khuếch đại đầu vào không đảo dùng Opamp mang mã số LM324, cung cấp nguồn kép 12V DC (tạo nguồn V1 V2) Khi nguồn áp V3 (trên ngõ vào) thay đổi giá trị từ -12V đến +12V, điện áp Vo ngõ thay đổi tương ứng Đặc tính chuyển mơ tả quan hệ Vo theo Vin trình bày hình H.10.17 H.10.17: Đặc tính chuyển DC Opamp LM324 mô tả quan hệ Vo thay đổi Vin Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 373 R4 BÀI TẬP 10.15: Cho mạch điện hình H.10.52 với Op Amp lý tưởng Xác định : a./ Giá trị điện trở R4 cho: vo 1,8v1 7,2v i1 14, 4v b./ Tính theo [µA] giá trị dịng i1 ; i ; i3 ; i i7 lúc: i3 BÀI TẬP 10.16: a./ Tìm vo khi: v1 = V v2 = V v3 = V v4 = V b./ Nếu nguồn áp: v1 , v2 v4 trì khơng đổi với giá trị v3 mạch Opamp bảo hòa - V2 10 V +20V Vout1 V3 - i7 R7 9k 0 R1 20 k R6 180 k R2 18 k +20 V - R3 V2 30 k ++ R4 20 k 0 V4 -20V R5 20 k + OUT R7 47 k Vo - 0 H.10.53 R1 3k R2 13 k Vout2 OUT -20V V2 V3 OUT ++ V1 +20 V -20V -5 V Vo R6 3.6 k H.10.52 Cho mạch điện hình H.10.53 với Op Amp lý tưởng - + OUT + + R3 k V1 V1 14.7 V +5 V - R2 k v1 = 0,5 V v2 = 0,25 V v3 = 0,15 V ++ i4 R1 k i2 180 k R5 R3 1.5 k R5 4.7 k BÀI TẬP 10.17: Cho mạch điện hình H.10.54 với Op Amp lý tưởng Xác định điện áp ngõ Vout1 Vout2 R4 2k H.10.54 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KHOA ĐIỆN ĐIỆN-TỬ PHỊNG THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN VÀ THỰC TẬP ĐIỆN BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỆN – CÁC PP GIẢI MẠCH DC 1.1 CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN: · Giới thiệu sơ đồ tổng quát mạch điện bao gồm: Nguồn, Tải, Dây dẫn, Thiết bị chuyển đổi · Định nghĩa Nguồn · Định nghĩa Tải 1.2 CẤU TRÚC MẠCH ĐIỆN: · Nhánh: định nghĩa , sơ đồ minh họa · Nút: định nghĩa, sơ đồ minh họa · Vòng: định nghĩa,sơ đồ minh họa · Mắt lưới: định nghĩa,sơ đồ minh họa 1.3 CÁC ĐẠI LƯƠNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN: 1.3.1 Qui ước ký hiệu cho dòng, áp, công suất, điện 1.3.2 Qui ước dấu áp đặt ngang qua hai đầu phần tử hướng dòng qua phần tử 1.3.3 Dòng điện : định nghĩa qui ước 1.3.4 Điện áp : 1.1 đến 1.6 · Định nghĩa điện tạo điểm điện trường · Định nghĩa hiệu điện hai điểm · Định nghĩa điện áp 1.3.5.Công suất : định nghĩa Qui ước dấu cho công suất phần tử tiêu thụ công suất phần tử phát công suất 1.3.6 Điện năng: định nghĩa 1.4 CÁC PHẦN TỬ NGUỒN: 1.4.1 Nguồn áp lý tưởng: · Định nghĩa, ký hiệu · Qui ước ký hiệu điện áp dùng hai chữ số · Khái niệm công suất phát thu nguồn áp 1.4 Nguồn dòng lý tưởng: · Định nghĩa, ký hiệu · Qui ước ký hiệu điện áp dùng hai chữ số · Khái niệm cơng suất phát thu nguồndịng 1.5 CÁC PHẦN TỬ TẢI: 1.5.1 Phần tử R · Hiện tượng vật lý đặc trưng cho tính chất điện trở · Định luật Ohm · Công suất tức thời tiêu thụ R · Đơn vị đo BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) 1.5.2 Phần tử L · Nhắc lại tượng tự cảm · Cơng thức Faraday · Điện tích trữ từ trường cuộn cảm · Đơn vị đo 1.5.3 Phần tử C · Nhắc lại phân cực điện môi tượng điện hưởng 1.1 đến 1.6 · Quan hệ điện dung,điện lượng điện áp đặt ngang qua hai đầu tụ · Điện tích trữ điện trường tụ · Đơn vị đo 1.6 CÁC ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF : 1.6.1.Định luật Kirchhoff ( định luật Kirchhoff dòng nút) · Phát biểu theo dạng đại số, phạm vi áp dụng · Phát biểu theo dạng số học, phạm vi áp dụng 1.6.2.Định luật Kirchhoff ( định luật Kirchhoff áp vòng) · Phát biểu theo dạng đại số · Phương pháp xây dựng định luật K2 vịng 1.6.3 Các thí dụ áp dụng định luật Kirchhoff CHƯƠNG (tt) TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỆN – CÁC PP GIẢI MẠCH DC 1.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐƠN GIẢN: 1.7.1 Ghép Tổng trở nối tiếp, công thức chia áp · Chúng minh quan hệ · Thí dụ áp dụng 1.7.2 Ghép Tổng trở song song, cơng thức chia dịng · Chúng minh quan hệ · Thí dụ áp dụng 1.7.3 Biến đổi tổng trở Y sang D D sang Y · Trình bày quan hệ · Thí dụ áp dụng 1.7 đến 1.9 1.8 PHƯƠNG PHÁP DÒNG NHÁNH (PP ĐIỆN THẾ NÚT): 1.8.1 Trình tự thực · Cơ sớ phương pháp dòng nhánh · Các giả thiết áp dụng phương pháp dòng nhánh · Qui tắc tổng quát xác định dòng nhánh theo điện nút tổng trở tải nhánh 1.8.2 Thí dụ áp dụng 1.9 PHƯƠNG PHÁP DÒNG VÒNG (PP DÒNG MẮT LƯỚI): 1.9.1 Trình tự thực · Cơ sớ phương pháp dòng mắt lưới · Các giả thiết áp dụng phương pháp dòng mắt lưới · Qui tắc tổng quát xác định định luật K2 mắt lưới theo dịng mắt lưới chứa mạch 1.9.2 Thí dụ áp dụng BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG (tt) TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỆN – CÁC PP GIẢI MẠCH DC 1.10 MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG THÉVÉNIN - NORTON: (Nội dung trình bày đủ để giúp sinh viên hiểu phương pháp phân cực cho linh kiện bán dẫn transistor ) 1.10.1 Định nghĩa mạch tươngđương 1.10.2 Mạch Thévénin Mạch Norton 1.10 · Luật đầu mạch Thévénin · Luật đầu mạch Norton đến · Quan hệ phần từ mạch Thévenin Norton · Thí dụ áp dụng giải mạch dùng mạch tương đương Thévenin 1.10.3 Phương pháp xác định trực tiếp mạch Thévénin (trường hợp mạch không chứa nguồn phụ thuộc) 1.11 · Trình bày phương pháp · Thí dụ áp dụng 1.11 GIỚI THIỆU NGUYÊN LÝ XẾP CHỒNG · Khái niệm vấn đề hủy nguồn áp hay hủy nguồn dịng · Trình tự thực giải mạch dùng ngunlý xếp chồng · Đặc điểm phương pháp giải mạch dùng nguyên lý xếp chồng GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỆN – CÁC PP GIẢI MẠCH DC Nội Dung Các Bài Tập cần nhấn mạnh buổi giải Bài Tập gồm: · Watt Kế : cấu tạo sơ lược, công dụng , ý nghĩa ký hiệu · Đo công suất tác dụng mạch DC dùng Watt kế Phân biệt trường hợp mạch đo chứa phần tử Tải không chứa nguồn, trường hợp mạch đo chứa phần tử Tải Nguồn Áp · Áp dụng phương pháp điện nút giải mạch cho trường hợp siêu nút (super node) (trường hợp nhánh hai nút chứa nguồn áp) · Áp dụng phương pháp dòng mắt lưới giải mạch cho trường hợp siêu mắt lưới (super mesh) (trường hợp mắt lưới chứa nguồn dòng, dòng tạo nguồn dòng dòng nhánh dòng mắt lưới) CHƯƠNG DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN-GIẢI MẠCH AC XÁC LẬP DÙNG SỐ PHỨC 2.1 đến 2.3 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HÀM SIN : 2.1.1 Biểu thức tức thời áp (hay dịng) hình sin : đại lượng đặc trưng, qui ước phạm vi góc pha ban đầu 2.1.2 Độ lệch pha : định nghĩa 2.1.3 Vector phase quay Fresnel, phương pháp biểu diễn hàm sin vector 2.1.4 Khái niệm công suất trung bình giá trị áp, dịng hiệu dụng BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) 2.2 MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN ĐƠN GIẢN: 2.2.1.Mạch trở R: · Quan hệ dòng áp tức thời phần tử trở R · Định luật Ohm (viết theo giá trị áp dòng hiệu dụng) · Giản đồ vector 2.2.2.Mạch càm L: · Quan hệ dòng áp tức thời phần tử cảm L · Định luật Ohm (viết theo giá trị áp dòng hiệu dụng) · Giản đồ vector 2.2.3.Mạch dung C: 2.1 đến 2.3 · Quan hệ dòng áp tức thời phần tử dung C · Định luật Ohm (viết theo giá trị áp dòng hiệu dụng) · Giản đồ vector 2.2.4.Mạch RLC nối tiếp: · Phương pháp vẽ giản đồ vector mạch RLC nối tiếp · Tam giác điện áp , Tam giác tổng trở Tam giác công suất · Hệ số công suất, qui ước thuật ngữ: HSCS sớm, HSCS trễ 2.3 NGUYÊN LÝ BẢO TỒN CƠNG SUẤT: 2.3.1.Dịng tác dụng dịng phản kháng: 2.3.2.Ngun lý bảo tồn cơng suất: · Phát biểu (khơng chứng minh) · Thí dụ áp dụng ngun lý bảo tồn cơng suất CHƯƠNG (tt) DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN-GIẢI MẠCH AC XÁC LẬP DÙNG SỐ PHỨC 2.4 MẠCH HÌNH SIN GHÉP NHIỀU NHÁNH SONG SONG: 2.4 đến 2.5 2.4.1 Phương pháp vẽ giản đồ vector mạch RLC ghép song song 2.4.2 Hệ số công suất mạch Tải ghép song song nhiều nhánh 2.4.3 Áp dụng phương pháp hình chiếu thẳng góc hệ thức vector xuống trục để giới thiệu nguyên lý bảo toàn cơng suất 2.4.4 Thí dụ giải mạch ghép song song 2.5 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ CÔNG SUẤT MẠCH TẢI: 2.5.1 Tổn thất điện đường dây truyền tải 2.5.2 Phương pháp nâng Hệ Số công suất dùng tu ghép song song · Xét trường hợp Tải có tính cảm · Xét trường hợp tải có tính dung · Thí dụ tính điện dung tụ bù nâng hệ số công suất BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG (tt) DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN-GIẢI MẠCH AC XÁC LẬP DÙNG SỐ PHỨC 2.6.Tổng quan vế Số Phức : (NHẮC LẠI) 6.1 Giới thiệu toán tử j với định nghĩa ( j2 = -1 ) 2.6.2.Các phươngpháp biểu diễn số phức · Dạng vng góc (Decsartes) · Dạng lượng giác · Dạng số mủ (Công thức Euler) · Dạng cực · Phương pháp đổi số phức từ dạng vng góc sang dạng cực 2.6.3 Số phức liên hợp z * số phức z · Định nghĩa số phức liên hợp z * · Các quan hệ số phức z * với số phức z 2.6.4 Các phép tính số phức · Phép cộng trừ (áp dụng dạng vng góc) 2.6 đến 2.7 · Phép nhân chia (áp dụng dạng số mủ hay dạng cực) · Áp dụng số phức liên hợp thực phép chia số phức · Quan hệ áp pha áp dây nguồn áp pha thứ tự thuận thứ tự nghịch 2.7 BIỂU DIỄN MẠCH HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC: 2.7.1 Áp phức dịng phức 2.7.2 Biểu diển phần tử mạch số phức (tam giác tổng trở mặt phằng phức) 2.7.3 Tổng dẫn phức 2.7.4 Các định luật Kirchhoff viết dạng phức 2.7.5 Công suất phức (tam giác công suất mặt phằng phức) Định nghĩa công suất phức tiêu thụ mạch biết trước áp dòng phức 2.7.6 Nguyên lý bào tồn cơng suất phức BÀI TẬP CHƯƠNG DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN-GIẢI MẠCH AC XÁC LẬP DÙNG SỐ PHỨC Nội Dung Các Bài Tập cần nhấn mạnh buổi giải Bài Tập gồm: · Watt Kế : cấu tạo sơ lược, công dụng , ý nghĩa ký hiệu · Đo công suất tác dụng mạch DC dùng Watt kế Phân biệt trường hợp mạch đo chứa phần tử Tải không chứa nguồn, trường hợp mạch đo chứa phần tử Tải Nguồn Áp · Áp dụng phương pháp điện nút giải mạch cho trường hợp siêu nút (super node) (trường hợp nhánh hai nút chứa nguồn áp) · Áp dụng phương pháp dòng mắt lưới giải mạch cho trường hợp siêu mắt lưới (super mesh) (trường hợp mắt lưới chứa nguồn dòng, dòng tạo nguồn dòng dòng nhánh dòng mắt lưới) BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG 3.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ÁP PHA CÂN BẰNG: 3.1.1 Định nghĩa: 3.1.2 Phân loại : · Nguồn áp pha thứ tự thuận: biểu diễn áp phức vector phase · Nguồn áp pha thứ tự nghịch: biểu diễn áp phức vector phase 3.1.3 Các phương pháp đấu nguồn áp 3.1.3.1 Phương pháp đấu Y · Qui tắc đấu Y · Các sơ đồ nguyên lý dùng biểu diễn nguồn áp pha đấu Y · Định nghĩa áp dây áp pha · Quan hệ áp pha áp dây nguồn áp pha thứ tự thuận thứ tự nghịch 3.1 đến 3.2 3.1.3.2 Phương pháp đấu D · Qui tắc đấu D · Các sơ đồ nguyên lý dùng biểu diễn nguồn áp pha đấu D · Định nghĩa áp pha nguồn áp dây cấp đến tải 3.2 MẠCH PHA NGUỒN Y TẢI Y: 3.2.1 Phương pháp giải mạch trường hợp tổng quát (Tải pha đấu Y không cân , tổng trở đường dây không cân bằng) · Áp dụng phương pháp điện nút chọn trung tính nguồn làm nút chuẩn 3.2.2 Phương pháp giải mạch trường hợp đặc biệt (Tải pha cân bằng, tổng trở đường dây cân ) · Áp dụng phương pháp thaythế mạch pha cân thành mạch pha tương đương · Các thành phần công suất tiêu thụ Tải mạch pha cân Các biểu thức tính cơng suất mạch pha cân · Thí dụ áp dụng MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG (tt) 3.3 MẠCH PHA NGUỒN Y TẢI : 3.3.1 Phương pháp giải mạch trường hợp tổng quát (Tải pha đấu D không cân , tổng trở đường dây không cân bằng) · Áp dụng phương pháp dòng mắt lưới 10 3.3 đến 3.5 · Biến đổi tổng trở D sang Y áp dụng phương pháp điện nút 3.3.2 Phương pháp giải mạch trường hợp đặc biệt (Tải pha cân bằng, tổng trở đường dây không đáng kể ) · Quan hệ dòng pha Tải dòng dây nguồn · Các thành phần công suất tiêu thụ Tải mạch pha cân Các biểu thức tính cơng suất mạch pha cân · Thí dụ áp dụng BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) 3.4 MẠCH PHA NGUỒN TẢI Y: Phương pháp giải mạch trường hợp tổng quát (Tải pha đấu Y không cân , tổng trở đường dây không cân bằng) · Áp dụng phương pháp biến đổi nguồn pha đấu D dạng Y, sau đưa tốn vể dạng nguyồn Y tải Y (mục 3.2) 10 3.3 đến 3.5 3.5 MẠCH PHA NGUỒN TẢI : Phương pháp giải mạch trường hợp tổng quát (Tải pha đấu Y không cân , tổng trở đường dây không cân bằng) · Áp dụng phương pháp biến đổi nguồn pha đấu D dạng Y, sau đưa toán vể dạng nguyồn Y tải D (mục 3.3) · Áp dụng phương pháp biến đổi nguồn pha đấu D dạng Y biến đổi Tải pha đấu D dạng Y sau đưa toán vể dạng nguyồn Y tải Y (mục 3.2) MẠCH ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG (tt) 3.3 MẠCH PHA NGUỒN Y TẢI : 3.3.1 Phương pháp giải mạch trường hợp tổng quát (Tải pha đấu D không cân , tổng trở đường dây không cân bằng) · Áp dụng phương pháp dòng mắt lưới 11 3.3 đến 3.4 · Biến đổi tổng trở D sang Y áp dụng phương pháp điện nút 3.3.2 Phương pháp giải mạch trường hợp đặc biệt (Tải pha cân bằng, tổng trở đường dây không đáng kể ) · Quan hệ dòng pha Tải dòng dây nguồn · Các thành phần công suất tiêu thụ Tải mạch pha cân Các biểu thức tính cơng suất mạch pha cân · Thí dụ áp dụng CHƯƠNG MÁY BIẾN ÁP PHA 4.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP: 4.1.1 Định nghĩa: 4.1.2 Cấu tạo : 4.1.3 Các thông số định mức máy biến áp 12 4.1 đến 4.3 (4.31;4.32) · Định nghĩa phân loại thông số định mức · Định nghĩa Hệ Số Tải Kt 4.2 CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ : 4.2.1 Từ thông – qui tắc bàn tay phải định hướng từ trường tạo dòng điện qua dây dẫn 4.2.2 Tương đồng mạch điện với mạch từ – Định luật Ohm mạch từ 4.2.3 Định luật Ampère – Sức từ động 4.2.4 Định luật Cảm Ứng Điện Từ · Công thức Faraday · Định luật Lenz 4.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN ÁP : 4.3.1 Các thông số định mức BUỔI (2 TIẾT) 12 LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP 4.1 đến 4.3 (4.31;4.32) DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) 4.3.2 Trạng Thái Khơng Tải 4.3.2.1 Q trình điện từ 4.3.2.2 Mạch điện tương đương biến áp lúc không tải 4.3.2.3 Các phương trình đặc tính biến áp Biều thức điện động hiệu dụng E1 , E2 - Tỉ số biến áp Kba 4.3.2.4 Giản đồ vector phase Quan hệ thành phần dòng điện mạch tương đương phía sơ cấp lúc khơng tải CHƯƠNG (tt) MÁY BIẾN ÁP PHA 4.3.3 Thí nghiệm Khơng Tải 4.3.3.1 Trình tự điều kiện cần có thực TN Khơng Tải 4.3.3.2 Mạch tương đương gần biến áp TN Không Tải 4.3.3.3.Phương pháp xử lý số liệu đo TN Khơng Tải 4.3.4 Trạng Thái MangTải 4.3.4.1 Q trình điện từ 4.3.4.2 Mạch điện tương đương biến áp lúc mang tải Các phương trình đặc tính biến áp lúc mang tải 4.3.4.3 Cơ sở dùng qui đổi mạch thứ cấp phía sơ cấp · Các thơng số qui đổi · Mạch tương đương xác qui đổi thứ sơ cấp 13 4.33 đến 4.4 · Mạch tương đương gần qui đổi thứ sơ cấp 4.3.5 Thí nghiệm Ngắn Mạch 4.3.5.1 Trình tự điều kiện cần có thực TN Ngắn mạch 4.3.5.2 Mạch tương đương gần biến áp TN Ngắn mạch 4.3.5.3.Phương pháp xử lý số liệu đo TN Ngắn mạch 4.4 GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT: 4.4.1 Các thành phần tổn hao mang tải 4.4.1.1 Giản đồ phân bố lượng 4.4.1.2 Định nghĩa Hiệu suất 4.4.1.3 Biểu thức hiệu suất theo hệ số Tải Kt 4.4.2 Khảo sát hiệu suất biến áp Tải thay đổi · Hiệu suất cực đại · Đặc tuyến Hiệu suất theo hệ số Tải đặc tuyến cho trường hợp Po CHƯƠNG 14 5.1 đến 5.2 f(K t ) : ý dang Pn Po Pn ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 5.1 TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN QUAY: 5.1.1 Qui tắc phân bố từ trường máy điện quay 5.1.2 Từ trường không biến thiên theo thời gian Từ trường đập mạch 5.1.3 Từ trường quay trịn · Hình ảnh đặc trưng cho từ trường quay tròn · Phương pháp tạo từ trường quay tròn nguồn áp pha · Quan hệ tần số f , số đôi cực p tốc độ từ trừơng n1 5.2 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA : 5.2.1 Cấu tạo nhiệm vụ thành phần 5.2.2 Điều kiện để động cảm ứng hoạt động BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG (tt) ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 5.3 CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ : 5.3.1 Sức điện động cảm ứng dẫn di chuyển dẫn r cắt đường sức từ trường ( e 15 5.3 đến 5.4 (5.41; 5.42) ur ur lv B ) · Trình bày tượng Vật lý · Qui tắc bàn tay trái định hướng sức điện động e · Ý nghĩa hướng sức điện động e 5.3.2 Lực điện từ – Qui tắc bàn tay trái định hướng lực điện từ 5.4 CÁC TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ KĐB PHA : 5.4.1 Giải thích tổng quát nguyên tắc hoạt động: · Áp dụng chuyển động tương đối để giải thích nguyên tắc hoạt động động · Định nghĩa hệ số trượt s · Khảo sát tần số dòng điện rotor lúc quay Suy quan hệ f2 s.f1 5.4.2 Trạng Thái Rotor Đứng yên không quay: 5.4.2.1 Áp dụng mô hình mạch tương đương biến áp (chưa qui đổi) suy mơ hình mạch tương đương pha động không đồng lúc Rotor không quay 5.4.2.2 Các phương trình đặc tính: Biểu thức điện động pha hiệu dụng E1 , E2 - Tỉ số biến đổi Kbđ CHƯƠNG (tt) ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 5.4.3 Trạng Thái Rotor quay: 5.4.3.1 Áp dụng mô hình mạch tương đương 1pha động khơng đồng lúc Rotor khơng quay suy mơ hình mạch tương đương 1pha động lúc Rotor quay 5.4.3.2 Các phương trình đặc tính lúc rotor quay 5.4.3.3 Cơ sở qui đổi mạch rotor phía stator 16 5.4 đến 5.5 · Qui đổi mạch rotor từ tần số f2 sang tần số f1 · Qui đổi mạch rotor tần số f1 stator 5.4.3.4 Mạch tương đương pha qui đổi rotor stator · Mạch tương đương xác · Mạch tương đường gần 5.5 GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT: 5.5.1 Các thành phần tổn hao động mang tải 5.5.1.1 Các thông số định mức 5.5.1.2 Giản đồ phân bố lượng.Biểu thức Hiệu suất 5.5.2 Các thành phần cơng suất phía rotor: · Cơng suất điện từ · Tổn hao đồng rotor · Công suất Cơ (chưa trừ tổn hao ma sát + quạt gió) · Quan hệ thành phần cơng suất phía rotor 10 BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG (tt) 16 5.6 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 5.6 MOMEN VÀ ĐẶC TÍNH CƠ: 5.6.1 Momen Cơ – Momen điện từ 5.6.1.1 Biểu thức momen 5.6.1.2 Chứng minh momen momen điện từ 5.6.2 Đặc tính · Đặc tính xác định theo momen điện từ · Độ trượt tới hạn - Momen cực đại · Momen mở máy (khởi động) BÀI TẬP CƠ BẢN CHƯƠNG 17 BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG VÀ CHƯƠNG CHƯƠNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ PHA 6.1 CẤU TẠO : · Các thành phần tạo thành Máy phát điện kích từ trực tiếp : Stator (phần ứng) ; Rotor (Phần cảm) ; hệ thống vành trượt chổi than · Cấu tạo máy phát điện kích từ đầu trục (brushless alternator) · Nhiệm vụ từ thành phần tạo thành máy phát điện đồng · Giới thiệu từ trường quay tạo động sơ cấp máy phát điện đồng 6.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: 6.2.1 Phương pháp phân bố dây quấn phần ứng 6.2.2 Nguyên tắc hoạt động tổng quát 18 6.1 đến 6.3 · Quá trình điện từ · Biểu thức từ trường quay · Quan hệ tốc độ động sơ cấp n1 ; số đôi cực p tần số f nguồn điện sinh dây quấn phần ứng · Sức điện động pha hiệu dụng: trình bày quan hệ Epha 4, 44.f.Npha K dq m Epha KE m n1 6.3 PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG: 6.3.1 Định nghĩa phản ứng phần ứng · Khảo sát phản ứng phần ứng với Tải Thuần Trở · Khảo sát phản ứng phần ứng với Tải Thuần Cảm · Khảo sát phản ứng phần ứng với Tải Thuần Dung · Điện kháng đồng Tổng trở đồng pha 6.3.2 Mạch tương đương pha máy phát điện đồng CHƯƠNG (tt) 19 6.4 đến 6.5 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ PHA 6.4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ: 8.4.1 Đặc tính Khơng Tải 8.4.2 Đặc Tính Tải (hay đặc tính ngồi) 8.4.3 Đặc tính Điều Chỉnh 8.4.4 Các thành phần tổn hao, giản đồ lượng hiệu suất 11 BUỔI (2 TIẾT) 19 LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP 6.4 đến 6.5 DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) 6.5 ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP : 8.5.1 Định nghĩa Độ Thay đổi điện áp Phần trăm thay đổi điện áp 8.5.2 Biểu thức sức điện động pha theo tính chất Tải (xác định dựa vào mạch tương đương pha giản đồ vector) · Trường hợp Tải có tính cảm · Trường hợp Tải có tính dung BÀI TẬP CƠ BẢN CHƯƠNG CHƯƠNG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7.1 CẤU TẠO : · Các thành phần tạo thành Máy điện DC: Stator (Phần Cảm) ; Rotor (Phần Ứng); hệ thống cổ góp chổi than · Đặc điểm Rotor máy điện DC 7.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: 7.2.1 Trường hợp Máy Phát Điện DC · Q trình điện từ (mơ hình khảo sát ứng với mơ hình máy phát điện DC kích từ độc lập) · Biểu thức sức điện động phần ứng ( E KE kt m n ) 7.2.2 Trường hợp Động Cơ Điện DC · Quá trình điện từ (mơ hình khảo sát ứng với mơ hình động DC kích từ độc lập) 20 · Biểu thức sức phản điện phần ứng ( E 7.1 đến 7.3 KE kt m n ) 7.3 PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN DC VÀ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG: 7.3.1 Phân loại máy phát điện DC · Máy phát điện kích từ độc lập · Máy phát điện kích từ song song · Các loại máy phát điện DC khác giới thiệu không khảo sát 7.3.2 Phân loại động DC · Động DC kích từ độc lập · Động kích từ song song · Các loại động DC khác giới thiệu không khảo sát 7.3.3 Mạch tương đương phương trình đặc tính máy phát điện DC · Máy phát điện kích từ độc lập · Máy phát điện kích từ song song 7.3.4 Mạch tương đương phương trình đặc tính động DC · Động DC kích từ độc lập · Động DC kích từ song song 12 BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG (tt) MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7.4 HIỆU SUẤT VÀ GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG: 7.4.1 Trường hợp Máy phát điện DC 7.4.2 Trường hợp Động DC 21 7.4 đến 7.5 7.5 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ DC: (Chỉ khảo sát động DC kích từ song song) 7.5.1 Đặc tính tốc độ: · Dòng mở máy qua phần ứng · Tốc độ không tải lý tưởng 7.5.2 Momen điện từ momen Đặc tính momen điện từ Mđt 7.5.3 Đặc tính BÀI TẬP CƠ BẢN CHƯƠNG CHƯƠNG DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 8.1 TỔNG QUAN VỀ BÁN DẪN: 8.1.1 Tổng quan cấu trúc nguyên tử · Mẫu nguyên tử Borh · Nguyên tử số · Shell tầng quỉ đạo 22 8.1 đến 8.3 · Nguyên tử hóa trị 8.1.2 Phân loại chất dẫn điện, bán dẫn chất cách điện 8.1.3 Dãy lượng 8.1.4 Cấu trúc nguyên tử chất dẫn bán dẫn 8.1.5 Nối cộng hóa trị cấu trúc chất bán dận túy 8.1.6 Tính dẫn điện chất bán dẫn 8.1.7 Phân biệt bán dẫn bán dẫn loại p loại n · Hạt tải đa hạt tải thiểu 8.2 DIODE: 8.2.1 Cấu tạo: 8.2.2 Vùng nghèo 8.2.3 Điện rảo cản 8.2.4 Giản đồ lượng mối nối pn vùng nghèo 8.2.5 Phân cực diode 8.2.6 Đặc tuyến Volt Ampere diode 8.3 MƠ HÌNH DIODE: 8.3.1 Mơ hình diode lý tường: 8.3.2 Mơ hình diode thực nghiệm 8.3.3 Mơ hình thực diode f(Iu ) 13 BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG (tt) DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 8.4 CHỈNH LƯU BÁN KỲ: 8.4.1 Sơ đồ khối nguồn DC 8.4.2 Nguyên lý chỉnh lưu bán kỳ 8.4.3 Áp trung bình 8.4.4 Áp ngược tối đa diode chỉnh lưu 22 8.4 đến 8.6 8.5 CHỈNH LƯU TỒN KỲ: 8.5.1 Tơng quan 8.5.2 Chỉnh lưu tồn kỳ dùng biến áp với thứ cấp có điểm 8.5.3 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu diode 8.6 MẠCH LỌC: 8.6.1 Nguyên lý họat động 8.6.2 Áp tức thời tải có dùng tụ lọc 8.6.3 Hệ số nhấp nhơ (Trình bày ý nghĩa đưara cơng thức tính không chứng minh) CHƯƠNG (tt) DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 8.7 DIODE ZENER: 8.7.1 Tổng quan nguyên lý hoạt động duiode Zener 8.7.2 Mơ hình mạch tương đương diode Zener 8.7.3 Các thông số diode zener · Dòng áp định mức 8.4.4 Áp ngược tối đa diode chỉnh lưu 23 8.7 đến 8.3 8.5 CHỈNH LƯU TỒN KỲ: 8.5.1 Tơng quan 8.5.2 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng biến áp với thứ cấp có điểm 8.5.3 Chỉnh lưu tồn kỳ dùng cầu diode 8.6 MẠCH LỌC: 8.6.1 Nguyên lý họat động 8.6.2 Áp tức thời tải có dùng tụ lọc 8.6.3 Hệ số nhấp nhơ (Trình bày ý nghĩa đưara cơng thức tính khơng chứng minh) CHƯƠNG (tt) 24 DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG Bài tập Mạch chỉnh lưu bán kỳ tồn kỳ có tụ lọc Mạch ổn áp dùng diode Zener 14 BUỔI (2 TIẾT) LÝ-THUYẾT GIẢNG Ở LỚP DÀN BÀI CHI TIẾT (ĐỀ NGHỊ) CHƯƠNG 25 9.1 đến 9.4 TRANSISTOR – CÁC PP PHÂN CỰC 9.1 TỔNG QUAN VẾ TRANSISTOR: 9.1.1 Cấu trúc Transistor 9.1.2 Nguyên lý hoạt động 9.1.3 Các thành phần dịng điện qua Transistor 9.1.4 Thơng số đặc tuyến 9.2 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC: 9.2.1 Chế độ khuếch đại 9.2.2 Chế độ đóng ngắt 8.5.3 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu diode 9.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC: 9.4.1 Điểm làm việc tỉnh DC CHƯƠNG (tt) 26 9.4 TRANSISTOR – CÁC PP PHÂN CỰC 9.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC: … 9.4.2 Phân cực dùng cầu phân áp 9.4.3 Phân cực cực 9.4.4 Phân cực cực phát 9.4.5 Phân cực hồi tiếp Bài tập thí dụ cho trường hợp phân cực CHƯƠNG 10 27 10.1 – 10.2 OPAMP – CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 10.1 TỔNG QUAN VẾ OPAMP 10.1.2 Mơ hình Opamp (Nhấn mạnh mơ hình nguồn áp phụ thc đặc tuyến chuyển) 10.1.3 Mạch tương đương Opamp (Nhấn mạnh giả thiết Opamp lý tưởng) 10.2 CÁC MẠCH ÁP DỤNG: (Nhấn mạnh phương pháp khảo sát mạch phối hợp phương pháp điện nút giả thiết OpAmp lý tường) 10.2.1 Khuếch đại có hồi tiếp 10.2.2 Mạch cộng tín hiệu Bài tập thí dụ chen vào trường hợp trình bày lý thuyết CHƯƠNG 10 28 10.2 OPAMP – CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 10.2 CÁC MẠCH ÁP DỤNG: …… 10.2.2 Mạch cộng tín hiệu (tt) 10.2.3 Mạch trừ tín hiệu – Mạch khuếch đại vi sai 10.2.4 Mạch Voltage follower 10.2.5 Mạch So sánh áp dùng LM311 (Tóm tắt điều kiện hoạt động LM311, khơng cần phân tích mơ hình) Bài tập thí dụ chen vào trường hợp trình bày lý thuyết ... Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 370 BÀITẬP R3 BÀI TẬP 10. 1 160 k Cho mạch Op Amp lý tưởng hình H .10. 40 Xác định điện áp... 0 H .10. 51 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 373 R4 BÀI TẬP 10. 15: Cho mạch điện hình H .10. 52... Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phịng Thí Nghiệm Máy Điện Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 353 10. 1.2.4 ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN TRÊN CÁC ĐẦU CỦA OP AMP: Khi khảo sát điện áp đầu