BIỂU DIỄN MẠCH TRONG MIỀN TẦN SỐ1.3 CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA MẠCH1.4 TÍNH CHẤT TUYẾN TÍNH, BẤT BIẾN VÀ NHÂNQUẢ CỦA MẠCH ĐIỆN1.5 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TƯƠNG HỖ CỦA MẠCHĐIỆN1.6 CƠNG SUẤT TRONG
LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ Bộ môn Điện tử viễn thông Giảng viên: Email: ĐT: 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO MỤC ĐÍCH MƠN HỌC ➢ Nhằm trang bị cho sinh viên phương pháp công cụ để giải toán mạch điện tử ➢ Hiểu nguyên tắc làm việc phần tử mạch điện, kiểu mạch điện, lượng lưu trữ phần tử,… 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO YÊU CẦU MÔN HỌC - Sinh viên phải nắm phương pháp để phân tích mạch điện tử - Sinh viên phải dự lớp theo quy định - Sinh viên phải đọc trước tài liệu trước lên lớp - Sinh viên phải tích cực trả lời câu hỏi giảng viên tích cực đặt câu hỏi lớp - Làm tập thường xuyên, nộp tập Giảng viên yêu cầu, qua email Giảng Viên: 21/01/2022 GIỚI THIỆU MƠN HỌC LOGO Số tín chỉ: (LT: 2, BT:1) Đánh giá: Điểm trình (Chuyên cần 10%, kiểm tra 30%): 30% Điểm thi kết thúc: 70% Hình thức thi: Thi viết, thời gian 60-90 phút Giáo trình: Lý thuyết mạch (tập 1)- Hồ Anh Túy, Phương Xuân Nhàn, nhà xuất giáo dục Giáo trình: Phân tích mạch điện tập 1, Tài liệu dịch, ĐH Thủy Lợi Tập giảng môn học Lý thuyết mạch 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO NỘI DUNG HỌC PHẦN Chương 1: : Những khái niệm mạch điện Chương 2: Các phương pháp phân tích mạch Chương 3: Hiện tượng độ mạch RLC Chương 4: Đáp ứng tần số Chương 5: Mạng bốn cực Chương 6: Tổng hợp mạch tuyến tính 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO CHƯƠNG : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1 MƠ HÌNH CỦA CÁC PHẦN TỬ VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH TRONG MIỀN THỜI GIAN 1.2 BIỂU DIỄN MẠCH TRONG MIỀN TẦN SỐ 1.3 CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA MẠCH 1.4 TÍNH CHẤT TUYẾN TÍNH, BẤT BIẾN VÀ NHÂN QUẢ CỦA MẠCH ĐIỆN 1.5 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TƯƠNG HỖ CỦA MẠCH ĐIỆN 1.6 CƠNG SUẤT TRONG MẠCH ĐIỆN ĐIỀU HỊA 1.7 KỸ THUẬT TÍNH TỐN TRONG LÝ THUYẾT MẠCH 1.8 KỸ THUẬT CHUẨN HOÁ CÁC ĐẠI LƯỢNG 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO CHƯƠNG : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Chương đề cập đến khái niệm, thông số nguyên lý lý thuyết mạch truyền thống Đồng thời, đưa cách nhìn tổng quan vấn đề mà mơn học quan tâm với phương pháp loại công cụ cần thiết để tiếp cận giải vấn đề Cụ thể là: • Thảo luận quan điểm hệ thống mạch điện xử lý tín hiệu 21/01/2022 Giảng Viên: LOGO CHƯƠNG : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN • Thảo luận loại thông số tác động thụ động mạch góc độ lượng • Cách chuyển mơ hình mạch điện từ miền thời gian sang miền tần số ngược lại • Các thơng số mạch miền tần số • Ứng dụng miền tần số phân tích mạch, so sánh với việc phân tích mạch miền thời gian 21/01/2022 Giảng Viên: 1.1 Mơ hình phần tử thông số LOGO mạch miền thời gian 1.1.1 Tín hiệu • Tín hiệu dạng biểu vật lý thơng tin: Tiếng nói (speech), âm nhạc (music), hình ảnh (image) điện áp dịng điện mạch điện • Về mặt tốn học, tín hiệu biểu diễn xác gần hàm biến độc lập 21/01/2022 Giảng Viên: 10 LOGO 5.4.6 Mạch lọc tích cực ❑ Khâu có phản hồi nhiều vịng: Sơ đồ hình thí dụ khâu bậc hai thực với nhiều vòng phản hồi Tuỳ theo việc lựa chọn phần tử Y1, Y2, ,Y5 ta thực hàm mạch K(p) có chức mạch khác lọc thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải Hình: Khâu lọc có phản hồi nhiều vịng 21/01/2022 Giảng Viên: 324 LOGO 5.4.6 Mạch lọc tích cực ❑ Thí dụ: Xác định chức mạch điện hình Giả thiết vi mạch lý tưởng làm việc chế độ tuyến tính ▪ Tính hàm truyền đạt: Lập phương trình trạng thái nút theo định luật Kirchhoff I, từ rút ra: ▪ Trong miền p: 𝑈2 (𝑝) 𝑅𝐶𝑝 𝑇 𝑝 = =− 2 𝑈1 (𝑝) 𝑅 𝐶 𝑝 + 2𝑅𝐶𝑝 + 𝑗ω𝑅𝐶 ▪ Trong miền ω: 𝑇 𝑗ω = 2−𝑅 𝐶 ω2 +2𝑗ω𝑅𝐶 ω𝑅𝐶 ▪ Giá trị biên độ: |𝑇 𝑗ω | = (2−𝑅 𝐶 ω2 )2 +4𝑅 𝐶 ω2 ▪ Đồ thị định tính khâu lọc tích cực thơng dải bậc 21/01/2022 Giảng Viên: 325 LOGO TỔNG HỢP NỘI DUNG CHƯƠNG V ❑ Để đặc trưng cho M4C dùng loại thông số Z, Y, A, B, G, H Mỗi loại gồm có thơng số Với mạng bốn cực tương hỗ ta cần xác định thơng số ❑ Các thơng số đặc tính (các thơng số sóng) hồn tồn đặc trưng cho M4C chế độ PHTK cửa M4C ❑ Dựa vào thông số đặc trưng M4C với chế độ nguồn tải, ta hồn tồn xác định tính chất truyền đạt tín hiệu từ nguồn tới tải thông qua M4C ❑ Khi phân tích, người ta thường triển khai M4C thành sơ đồ tương đương Mạng tương hỗ thụ động thường dùng sơ đồ tương đương hình T, hình π (hoặc hình cầu với M4C đối xứng) Mạng khơng tương hỗ tích cực việc triển khai thành sơ đồ tương đương đa dạng, tùy thuộc vào điều kiện làm việc dải tần công tác với khuyến cáo nhà sản xuất 21/01/2022 Giảng Viên: 326 LOGO TỔNG HỢP NỘI DUNG CHƯƠNG V ❑ Các hệ thống phức tạp ghép nối nhiều khâu lại mà thành Trong tín hiệu đầu tổ chức quay trở đầu vào nhằm thay đổi tính chất truyền đạt tín hiệu mạch tạo hiệu ứng đặc biệt cho mạch xây dựng nên mạch tạo dao động ❑ Tất hệ thống tạo biến đổi tín hiệu phân tích tổng hợp dựa lý thuyết mạng bốn cực 21/01/2022 Giảng Viên: 327 LOGO TỔNG HỢP MẠCH TUYẾN TÍNH 21/01/2022 Giảng Viên: 328 LOGO 21/01/2022 Quá trình thiết kế mạch Giảng Viên: 329 LOGO 6.1 Tính chất toán tổng hợp mạch ❖ Khác với kết tốn phân tích mạch, tốn tổng hợp mạch tìm nhiều sơ đồ thoả mãn yêu cầu đặt ❖ Các trình truyền đạt mạch tuyến tính thường bị phụ thuộc vào tính chất tần số ❖ mạch, tốn tổng hợp thường quy việc tìm thông số mạch theo đặc tuyến tần ❖ số cho.Bài toán tổng hợp mạch thường giải ba vấn đề, bao gồm: ➢Vấn đề xấp xỉ: cần phải tìm hàm mạch gần F(p) vừa thỏa mãn tiêu cho trước, vừa thỏa mãn điều kiện hàm cho phép 21/01/2022 Giảng Viên: 330 LOGO 6.1 Tính chất tốn tổng hợp mạch ➢Vấn đề thực mạch theo hàm mạch cho phép: cơng việc thiết lập sơ đồ mạch điện theo hàm F(p) xác định giá trị phần tử ➢Vấn đề chọn sơ đồ tối ưu: Việc chọn mạch thường dựa quan điểm tối ưu công nghệ, sử dụng, độ nhạy dung sai ❖ Điểm cực điểm không đặc trưng cho hàm mạch: F(p) phân thức hữu tỉ biểu diễn nhiều dạng khác theo điểm cực điểm không: 𝑚 𝐹 𝑝 = 𝑝 ς𝑖=1(1− ) ς𝑚 𝑝𝑖 𝑖=1(𝑝−𝑝𝑖) 𝐾1 ς𝑛 = 𝐾2 𝑛 𝑝 ς (1− ) (𝑝−𝑝𝑘) 𝑘=1 𝑘=1 𝑝 𝑘 21/01/2022 Giảng Viên: 331 LOGO 6.2 Vấn đề xấp xỉ tổng hợp mạch ❖ Vấn đề xấp xỉ tổng hợp mạch, xấp xỉ hàm mạch cho phép Nếu hàm xấp xỉ gần tiêu (với sai số ε yêu cầu) mà thoả mãn hàm mạch cho phép F(p) mạch điện thuộc hàm F(p) thực Các phương pháp xấp xỉ chia làm hai nhóm: Xấp xỉ theo cách thử xấp xỉ đường trực tiếp ❖ Các phương pháp xấp xỉ chia làm hai nhóm: Xấp xỉ theo cách thử xấp xỉ đường trực tiếp 21/01/2022 Giảng Viên: 332 LOGO 6.2 Vấn đề xấp xỉ tổng hợp mạch ❖ Nhóm xấp xỉ theo cách thử, thường có phương pháp sau đây: Thiết kế sở phân tích: Tiến hành phân tích để tìm mối liên hệ phần tử mạch tiêu cho trước Từ xác định hàm mạch mạch điện cụ thể Xấp xỉ đồ thị Bode Xấp xỉ nội suy 21/01/2022 Giảng Viên: 333 LOGO 6.2 Vấn đề xấp xỉ tổng hợp mạch ❖ Nhóm xấp xỉ theo đường trực tiếp: Việc xấp xỉ hàm mạch cho trước F j ( ) ω hàm mạch F(p) theo phương pháp trực tiếp, thí dụ như: Xấp xỉ với độ phẳng cực đại (còn gọi xấp xỉ Butterworth) Xấp xỉ (xấp xỉ Chebyshev) Xấp xỉ êliptic (Cauer) Xấp xỉ Chebyshev ngược 21/01/2022 Giảng Viên: 334 LOGO 6.3 Vấn đề thực hàm mạch: Sau giải xong toán xấp xỉ, thực hàm mạch tìm được, tức xác định cấu trúc giá trị phần tử cấu trúc ❖ Với hai cực thụ động RLC, hàm mạch thường biểu diễn qua trở kháng Z(p) ❖ Với bốn cực thụ động, hàm mạch thường biểu diễn qua thông số zij yij Người ta thường dùng phương pháp Cauer phương pháp khử điểm cực đẩy điểm không để thực bốn cực LC RC 21/01/2022 Giảng Viên: 335 LOGO 6.4 Vấn đề chọn sơ đồ tối ưu ❖ Sau thực kiểu sơ đồ tương đương thoả mãn hàm mạch, cần phải xem xét yếu tố nó, cộng thêm điều kiện phụ để lựa chọn lấy phương án tối ưu đưa vào sản xuất ❖ Chú ý tổng hợp mạch, số lượng phần tử mạch yếu tố quan trọng để đánh giá kết quả, tối ưu mạch với số phần tử vấn đề cần nghiên cứu tổng hợp thiết kế mạch 21/01/2022 Giảng Viên: 336 LOGO 6.5 Tổng hợp mạch tích cực Các bước q trình tổng hợp mạch tích cực giống tổng hợp bốn cực thụ động ❖ Ngoài ba vấn đề nêu, trường hợp mạch tích cực thường dùng phần tử tích cực, cần phải điều chỉnh chiều mạch vừa tổng hợp ❖ Lưu đồ hình 7-5 mô tả bước tổng quát tổng hợp mạch tuyến tính, cơng đoạn chủ yếu tồn q trình thiết kế mạch 21/01/2022 Giảng Viên: 337 LOGO 6.5 Tổng hợp mạch tích cực ❖ Các bước tổng hợp mạch tuyến tính 21/01/2022 Giảng Viên: 338