bài tập lớn tìm hiểu các dạng mạch phối hợp trở kháng

Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 1.Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng0Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉđược sinh ra từ tụ điện C

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN

Môn: Điện tử tương tự II

Đề tài: Tìm hiểu các dạng mạch phối hợp trở kháng

Giảng viên hướng

dẫn: TS Nguyễn Nam Phong

Sinh viên thực

hiện: Lê Văn Kiều Quý 20193070

Hà Nội, tháng 7 năm 202

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC HÌNH VẼ 4CHƯƠNG 1: PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG

1.1 Phối hợp trở kháng 51.2 Các dạng phối hợp trở kháng 5CHƯƠNG 2: MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG 2 PHẦN TỬ

LC HÌNH CHỮ L

2.1 Giới thiệu chung 62.2 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 1 72.3 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 2 82.4 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 3 92.5 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 4 10CHƯƠNG 3: MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG 3 PHẦN TỬ

4.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ t dạng 1 154.2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ t dạng 2 174.3 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ t dạng 3 204.4 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ t dạng 4 22CHƯƠNG 5: MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG 3 PHẦN TỬ HÌNH CHỮ PI

5.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ pi dạng 1 255.2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ pi dạng 2 275.3 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ pi dạng 3 295.4 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ pi dạng 4 31CHƯƠNG 6: SO SÁNH 3 DẠNG MẠCH PHỐI HỢP TRỞ

KHÁNG HÌNH CHỮ L, CHỮ T VÀ CHỮ PI 336.1 So sánh về ưu điểm nhược điểm 33

Phối hợp trở kháng có thể được triển khai bằng nhiều mạchvới cấu trúc khác nhau Mỗi mạch có nhưng ưu điểm và nhượcđiểm riêng Trong báo cáo này đề cập với việc tính toán thiết kếmạch phối hợp trở kháng hình chữ L, chữ T và chữ PI

Báo cáo được tính toán không tránh khỏi những sai sót, em

hi vọng nhận được sự góp ý từ thầy Nguyễn Nam Phong để báocáo được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang Hình 1 Chuyển đổi mạch từ nối tiếp sang song song 6Hình 2 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 1 7Hình 3 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 2 8Hình 4 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 3 9Hình 5 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 4 1

0Hình 6 Hình 6 Mạng hình chữ PI 1

2Hình 7 Mạng hình chữ PI được biểu diễn dưới dạng hai mạng L nối tiếp

13Hình 8 Mạng hình chữ T 1

3Hình 9 Mạng hình chữ T được biểu diễn dưới dạng hai mạng L nối tiếp

14Hình 10 Phối hợp trở kháng hình chữ PI dạng 1 1

5Hình 11 Phối hợp trở kháng hình chữ PI dạng 2 1

7Hình 12 Phối hợp trở kháng hình chữ PI dạng 3 2

0Hình 13 Phối hợp trở kháng hình chữ PI dạng 4 2

2Hình 14 Phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 1 2

5Hình 15 Phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 2 2

7Hình 16 Phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 3 2

9Hình 17 Phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 4 3

1Hình 18 Đáp ứng tần số cho mạng hình chữ T với các

khác nhau

33Hình 19 Đáp ứng tần số cho mạng hình chữ PI 3

Đối với mạch DC, công suất tối đa sẽ được truyền từ nguồnsang tải của nó nếu điện trở tải bằng điện trở nguồn

xảy ra khi trở kháng tải bằng liên hợp phức của trở khángnguồn

Tỉ lệ giữa điện kháng của cuộn cảm với điện trở nối tiếp với

nó được sử dụng như là một đại lượng đo lường chất lượng củacuộn cảm Giá trị này càng lớn thì cuộn cảm càng tốt

Cuộn cảm tổn hao nhỏ dùng sơ đồ tương đương nối tiếp,cuộn cảm tổn hao lớn dùng sơ đồ tương đương song song

Hình1 dưới đây minh họa việc chuyển đổi mạch từ nối tiếpsang song song

Hình 1 chuyển đổi mạch từ nối tiếp sang song songXét các phần tử hoạt động tại cùng một tần số, trở khángcủa mạch nối tiếp bằng trở kháng của mạch song song

2.2 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 1.

Sơ đồ phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 1 minh họa như Hình

2 dưới đây

Hình 2 Phối hợp trở kháng hình chữ L dạng 1.Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉđược sinh ra từ tụ điện C và cuộn cảm L

Theo công thức (1) đã phân tích ở trên ta có:

3.2 Mạng hình chữ PI:

b Xét phần bên tải

Giả sử: , tải là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng 0 Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Khi ấy, ta có:

= =

3.4 Mạch phối hợp trở kháng 3 phần tử LC hình chữ Π dạng 4.

Sơ đồ mạch phối hợp trở kháng hình Π dạng 4 được minh họa như hình 13 dưới đây Trong đó X có thể là tụ điện hoặc cuộn khám

Hình 13 Mạch phối hợp trở kháng 3 phần tử LC hình chữ Π

dạng 4.

Phân tích khối X thành 2 phần tử và mắc nối tiếp:

Nếu X là một tụ điện:

Điều kiện áp dụng trường hợp này:

Nếu X là một cuộn cảm

Điều kiện áp dụng trường hợp này:

Sau khi phân tích, với điện trở ảo nằm vị trí trung tâm, ta được:

a Xét phần bên nguồn

Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng

0 Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Khi ấy, ta có:

= =

b Xét phần bên tải

Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng

0 Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Khi ấy ta có:

= =

a Phía bên nguồn.

Giả sử: Nguồn , tải là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực,phần ảo bằng 0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồnchỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Xét nửa trái của mạch với nguồn và tải , cấu trúc tương tựmạch hình chữ L dạng 1 ở Hình 1

Tính toán tương tự ta có:

Khi đó,

b Phía bên tải

Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng 0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Xét nửa phải của mạch với nguồn và tải , cấu trúc tương tự mạch hình chữ L dạng 4

Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 2 có cấu trúc như hình 15 dưới đây

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm.

Phân tích khối X thành tụ điện và cuộn cảm như sau:

a Xét khối phía bên nguồn

Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng 0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Xét nửa trái của mạch với nguồn và tải , cấu trúc tương tự mạch hình chữ L dạng 1

Tính toán tương tự ta có:

b Xét khối phía bên tải

Giả sử: , tải là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng 0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Xét nửa phải của mạch với nguồn và tải , cấu trúc tương tự mạch hình chữ L dạng 3

Tính toán tương tự ta có:

5.4 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 4

Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 4 có cấu trúc như hình 17 dưới đây

Hình 17 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T dạng 4

X có thể là tụ hoặc cuộn cảm

Phân tích khối X thành tụ điện và cuộn cảm

a Xét khối phía bên nguồn

Giả sử: , tải là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng 0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Xét nửa trái của mạch với nguồn và tải , cấu trúc tương tự mạch hình chữ L dạng 2 ở Hình 1

Tính toán tương tự ta có:

b Xét khối phía bên tải:

Giả sử: , là thuần trở, nghĩa là chỉ có phần thực, phần ảo bằng 0

Như vậy dung kháng, điện kháng của bên tải và bên nguồn chỉ được sinh ra từ tụ điện và cuộn cảm

Xét nửa phải của mạch với nguồn và tải , cấu trúc tương tự mạch hình chữ L dạng 4

Tính toán tương tự ta có:

CHƯƠNG 6: SO SÁNH 3 DẠNG MẠCH PHỐI HỢP TRỞ

KHÁNG 6.1 So sánh ưu điểm nhược điểm:

Có thể sử dụng chocác ứng dụng yêucầu băng thông hẹp

6.2 So sánh về đáp ứng tần số, đáp ứng pha, đáp ứng biên độ.

Mạng chữ T

Hình 18 Đáp ứng tần số cho mạng hình chữ T với các khác

nhauMạng hình chữ T thể hiện hiệu suất thông cao, băng thông tăngkhi giảm Q

Mạng chữ PI

Hình 19 Đáp ứng tần số cho mạng hình chữ PI

Do đó ta thấy: Phối hợp trở kháng cho mạng hình chữ PI và

T thường được sử dụng cho các trường hợp với yêu cầubăng thông hẹp và Q cao

……… HẾT………