bài giảng giải tích mạch chương 3 2

Chương : Các PP phân tích-Các định lý        3.1 Phương pháp dòng điện nhánh 3.2 Phương pháp điện nút 3.3 Phương pháp dịng mắt lưới 3.4 Mạch điện có ghép hỗ cảm 3.5 Mạch có khuếch đại thuật tốn 3.6 Các định lý mạch 3.7 Mạch pha Bài giảng Giải tích Mạch 2014 3.4 Mạch ghép hỗ cảm Hệ phương trình miền thời gian di1 di2 ± L1 ±M u1 (t ) = dt dt di2 di1 ± L2 ±M u2 (t ) = dt dt Hệ phương trình miền phức • • • U1 = ± jω L1 I1 ± jω M I • • • U2 = ± jω L2 I ± jω M I1 Bài giảng Giải tích Mạch 2014 3.4.1 Mạch hỗ cảm-PP dòng nhánh  Xem phần tử hỗ cảm nhánh với thông số nguồn áp  Viết hệ pt dòng nhánh  Bổ sung thêm hai pt phần tử hỗ cảm • • • ± jω L1 I1 ± jω M I U1 = • • • ± jω L2 I ± jω M I1 U2 = Bài giảng Giải tích Mạch 2014 3.4.2 Mạch không hỗ cảm tương đương jωM jωM i1 jωL1 i3 jωL2 jωL1 i2 = Z1 jω ( L1 − M ) i1 i= Z jω ( L1 + M ) = Z jω ( L2 − M ) Z = jω M jωL2 i3 Bài giảng Giải tích Mạch 2014 = Z jω ( L2 + M ) Z = − jω M 3.4.3 Mạch có biến áp lý tưởng  Điều kiện để cuộn dây ghép hỗ cảm xét mô hình BALT L2  N  n ◦ L1 , L2 VCL tỉ số hữu hạn= =  L1  N1  ◦ Hệ số ghép = k M = L1 L2 1:n M L1 (N1) (k) L2 (N2) Bài giảng Giải tích Mạch 2014 3.4.3.1 BALT phương tr ình mơ tả I1 I2 1:n U1 I1 U1 U2 • U2 • • • U = nU1 U = nU1 +1 • I2 = I1 n • −1 I2 = I1 n • I2 1:n • Z = n Z1 Bài giảng Giải tích Mạch 2014 3.4.3.2 BALT cách phân tích Qui đổi trở kháng  Áp dụng cuộn dây cách ly • • U1 = U  Qui sơ cấp n ◦ Nguồn áp → chia xuống n lần ◦ Nguồn dòng → nhân lên n lần ◦ Trở kháng → chia xuống n2 lần  Qui thứ cấp ◦ Nguồn áp → nhân lên n lần ◦ Nguồn dòng → chia xuống n lần ◦ Trở kháng → nhân lên n2 lần  Lưu ý cực tính cuộn dây ! Bài giảng Giải tích Mạch 2014 • • I1 = n I Z1 = Z n • • U = nU1 • • I = I1 n Z = n Z1 3.4.3.2 BALT cách phân tích PP nút – dịng mắt lưới  Áp dụng có dịng chảy cuộn dây  Thay cuộn dây nguồn ◦ Nguồn áp → dùng pp dòng mắt lưới ◦ Nguồn dòng → dùng pp nút  Viết hệ pt mạch  Bổ sung thêm pt BALT • • U = nU1 • • I = I1 n • • U = nU1 −1 • I2 = I1 n • Bài giảng Giải tích Mạch 2014 3.5 Mạch có khuếch đại thuật tốn   Khuếch đại thuật tốn : OP-AMP (Operational Amplifier) Có cực Inverting input + Power supply Output Noninverting input - Power supply Ground terminal  +Vcc Thường cấp nguồn đôi -Vcc Bài giảng Giải tích Mạch 2014 Đặc tuyến làm việc u o = ϕo +Vcc ϕ- ϕ0 Vin ϕ+ -Vcc Ground terminal u0 Esat V= ϕ + − ϕin -E0 Vin E= Vcc − 1, V sat E0 = vài trăm µV (BH âm) E0 -Esat (T.tính) (BH dương)  Có thể gần chia đặc tuyến thành miền  Tuy nhiên OP-AMP phân cực để làm việc vùng tuyến tính → Phần tử mạch tuyến tính Bài giảng Giải tích Mạch 2014 10 3.6.2 Tính chất tuyến tính  VD : tìm dòng điện chảy nhánh Ω 1,5 Ω I I I1 Ω a b c I7 Ω d I2 12 V 4Ω I4 I6 5Ω I5 1Ω f    I8 I9 4Ω 2Ω 2Ω e Giả sử dòng nhánh cuối biết Tìm giá trị nguồn giả sử → hệ số tỉ lệ K Áp dụng nguyên lý tỉ lệ để suy giá trị thật cần tìm Bài giảng Giải tích Mạch 2014 23 3.6.2 Tính chất tuyến tính 2Ω I’1 a I’3 1,5 Ω b I’2 E’ I’5 2Ω I’4 4Ω c I’7 Ω I’6 5Ω I’5 1Ω d I’8 I’9 4Ω 2Ω f ’  Giả sử : I = 1A tính E’ ? 2Ω e I 9' = 1A → I 8' = 1A I 5' = I 6' + I 7' = A I = I + I = 2A U bf =(2 + 1) I 5' + I 6' =20V ' ' ' U ce = 3I + I = 8V ' I ' ' U= 2A ce / = I 4' U= 4A bf / I 3' = I 4' + I 5' = A Bài giảng Giải tích Mạch 2014 24 3.6.2 Tính chất tuyến tính I’1 E’ 2Ω a I’3 1,5 Ω b I’5 2Ω 5Ω 4Ω I’7 Ω I’5 1Ω  Giả sử : I’9 = 1A tính E’ ? 4= A ; I 3' A 2Ω e E ' = I1' + I 2' = 64V U af = 1, I 3' + I 4' = 32V I 2' I’9 4Ω 2Ω f I 4' d I’8 I’6 I’4 I’2 c 8A U= af / I1' = I 2' + I 3' =16 A  K = Bài giảng Giải tích Mạch 2014 Hệ số tỉ lệ E 12 = = 0,1875 ' E 64 25 3.6.2 Tính chất tuyến tính I1 12 V 2Ω a I3 1,5 Ω b I2 I4 4Ω 5Ω I5 2Ω c I7 Ω I6 I5 1Ω d I8 I9 4Ω 2Ω 2Ω e f I1' = 16 A ; I 6' = A ; I1 = A ; I = 0, 375 A ; I 2' = A ; I 7' = A ; I = 1, A ; I = 0, 375 A ; ' I 3' = A ; I 8' = 1A ; I i = KI i I = 1, A ; I = 0,1875 A ; I 4' = A ; I 9' = 1A ; I = 0, 75 A ; I = 0,1875 A ; I 5' = A ; E ' = 64V ; I = 0, 75 A ; E = 12V ; Bài giảng Giải tích Mạch 2014 26 3.6.2 Tính chất tuyến tính  Ngun lý xếp chồng • Xk = • n n • c F ∑X ∑= ki i =i =i • ki • •  X ki = cki Fi : đáp ứng nguồn kích thích Fi gây  Chỉ xếp chồng ảnh phức kích thích có tần số  Khi nguồn kích thích khác tần số (tổng quát)→ xếp chồng miền thời gian = xk (t ) n m c f (t ) ∑ a ∑= r e (t ) + ∑ bkj j j (t ) ki i ki i =i =i =j Bài giảng Giải tích Mạch 2014 27 3.6.2 Tính chất tuyến tính  VD : tìm dịng điện chảy nhánh I1E Z1 I1 Z1 I2 • I1 • I2 I2E • • E Z2 J − ( Z1 + Z ) ( Z1 + Z ) • I2J E Z2 J E Z2 I1J Z1 J Z2 • • • I= I1E + I1J • E Z1 J + ( Z1 + Z ) ( Z1 + Z ) Bài giảng Giải tích Mạch 2014 • • • I= I2E + I2J 28 3.6.2 Tính chất tuyến tính 50 Ω  VD : tìm dòng điện i(t) ie1(t) e1(t) 50mH 50 Ω 100 Ω i(t) e(t) 100 Ω 10 µF j(t) 50mH 50 Ω ie2(t)+ij(t) Cho biết j (t ) e2(t) cos(103 t + 450 ) [ A] 100 Ω 10 µF j(t) e(t ) = e1 (t ) + e2 (t ) = 12 + cos(103 t ) [V ] → i (t ) = ie1 (t ) + ie (t ) + i j (t ) [ A] Bài giảng Giải tích Mạch 2014 29 3.6.2 Tính chất tuyến tính  Kích thích DC e1 (t ) = 12 [V ]  Triệt tiêu nguồn AC 50mH 50 Ω i(t) e(t) 100 Ω ◦ Ngắn mạch nguồn áp e2(t) ◦ Hở mạch nguồn dòng j(t)   50 Ω Loại bỏ phần tử kháng ◦ Ngắn mạch cuộn L ◦ Hở mạch tụ Giải mạch điện DC → iDC j(t) 10 µF ie1(t) e1(t) 100 Ω e1 (t ) 12 = ie1 (t ) = = = 0, 08 [ A] 50 + 100 150 Bài giảng Giải tích Mạch 2014 30 3.6.2 Tính chất tuyến tính  Kích thích AC e2 (t ) = cos(103 t ) [V ] = j (t ) cos(103 t + 450 )[ A]  Giữ nguồn tần số ωk triệt tiêu tất nguồn khác ◦ Ngắn mạch nguồn áp e1(t) ◦ Hở mạch nguồn dịng (nếu có)   Phức hóa mạch theo tần số ωk Giải mạch phức chuyển miền thời gian j50 Ω 50 Ω I = I +I e2 j I 00 100 Ω 450 -j100 Ω • = I 1, 0009∠42, 57 ≈ 1∠42, 57 iAC (t ) = ie (t ) + i j (t ) = 1cos(103 t − 42, 57 )[ A] Bài giảng Giải tích Mạch 2014 31 3.6.2 Tính chất tuyến tính 50 Ω  Xếp chồng miền t ie1(t) e1(t) 50mH 50 Ω i(t) e(t) 100 Ω 100 Ω j(t) 10 µF 50mH 50 Ω ie2(t)+ij(t) = iDC ie= 0, 08 [ A] (t ) e2(t) 100 Ω 10 µF j(t) = iAC (t ) 1cos(103 t − 42, 57 )[ A] → i (t ) =iDC + iAC (t ) =0, 08 + cos(103 t − 42, 57 ) [ A] Bài giảng Giải tích Mạch 2014 32 3.6.3 Định lý Thevenin - Định lý Norton  Mạch A tuyến tính Mạch tương đương Thevenin a I U ETH a I U ZTH Mạch B b Mạch B a I b  Mạch tương đương Norton Bài giảng Giải tích Mạch 2014 JN ZN U Mạch B b 33 3.6.3 Định lý Thevenin - Định lý Norton  CM định lý Thevenin Mạch A tuyến tính a I U Mạch A Mạch B tuyến tính Mạch A tuyến tính U b U b b a I a I Mạch A khoâng nguồn độc lập a I1 U b Bài giảng Giải tích Mạch 2014 Mạch A tuyến tính a I2 U b 34 3.6.3 Định lý Thevenin - Định lý Norton  CM định lý Thevenin a I Mạch A Mạch A không nguồn độc lập U tuyến tính • • I = I1 + I • ZV = −U Mạch A U U tuyến tính • • −U → I= + I nm ZV • • • Khi hở mạch • • U = − ZV I + U hm Bài giảng Giải tích Mạch 2014 Inm b ZV • I1 a I2 b b • a I1 • • − U hm + I nm a-b= ZV • ETH = U hm ZTH = ZV 35 3.6.3 Định lý Thevenin - Định lý Norton  Mạch A tuyến tính a I U Mạch tương đương Thevenin Mạch B ETH ZTH a I U Mạch B b b • • ETH = U hm ZTH = ZV • • U hm = ZV I nm Bài giảng Giải tích Mạch 2014 36 3.6.3 Định lý Thevenin - Định lý Norton  Mạch A tuyến tính a I U Mạch tương đương Norton Mạch B JN b a I ZN U Mạch B b • • J N = I nm Z N = ZV • • U hm = ZV I nm Bài giảng Giải tích Mạch 2014 37 ... tính) Bài giảng Giải tích Mạch 20 14 16 3. 6 Các định lý mạch  Các định lý trình bày cho mạch tuyến tính ◦ Mạch điện trở (DC) ◦ Mạch phức Bài giảng Giải tích Mạch 20 14 17 3. 6.1 Định lý thay I Mạch. .. I 2' + I 3' =16 A  K = Bài giảng Giải tích Mạch 20 14 Hệ số tỉ lệ E 12 = = 0,1875 ' E 64 25 3. 6 .2 Tính chất tuyến tính I1 12 V 2? ?? a I3 1,5 Ω b I2 I4 4Ω 5Ω I5 2? ?? c I7 Ω I6 I5 1Ω d I8 I9 4Ω 2? ?? 2? ??... L2 1:n M L1 (N1) (k) L2 (N2) Bài giảng Giải tích Mạch 20 14 3. 4 .3. 1 BALT phương tr ình mơ tả I1 I2 1:n U1 I1 U1 U2 • U2 • • • U = nU1 U = nU1 +1 • I2 = I1 n • −1 I2 = I1 n • I2 1:n • Z = n Z1 Bài