Bài giảng: Lý thuyết mạch điện tử pdf

Th.S Phan Tuấn Anh BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN TỬC1: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT TỔNG QUÁT VỀ MẠCH ĐIỆN C7: DIODE BÁN DẪN C8: TRANSITOR C4: PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC C5

Th.S Phan Tuấn Anh BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN TỬ

C1: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT TỔNG QUÁT VỀ

MẠCH ĐIỆN

C7: DIODE BÁN DẪN

C8: TRANSITOR

C4: PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC

C5: PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN TRONG CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ

BẰNG PHÉP BIẾN ĐỔI LAPLACE

C6: MẠNG BỐN CỰC

C2: MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN RL VÀ RC

C3: MẠCH ĐIỆN BẬC HAI

BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN TỬ

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT TỔNG QUÁT VỀ MẠCH ĐIỆN

CHƯƠNG 1

I – ĐỐI TƯỢNG CỦA MÔN HỌC

Lý thuyết mạch điện tử là một trong những môn học cơ

sở của chuyên ngành điện tử - Viễn thông – Tự động

II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU

1 – Tín hiệu – Dạng sóng của tín hiệu:

Tín hiệu là sự biến đổi một hay nhiều thông số của một quá trình vật lý nào đó.

Trong phạm vi hẹp của mạch điện, tín hiệu là sự

gian

Do đó người ta dùng các hàm theo thời gian để

mô tả tín hiệu và đường biểu diễn các hàm này theo thời gian được gọi là dạng sóng của tín hiệu

II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU

1 – Tín hiệu – Dạng sóng của tín hiệu:

1

II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU

5 – Hàm xung (Impulse function):

Với  Càng nhỏ xung càng cao, nhưng diện tích giới hạn giữa đồ thị g(t) với trục hoành luôn bằng 1 đơn vị

t 0

t 0

Hàm xung (t) được hình thành như sau:

1/1

1/2

1/3

II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU

6 – Hàm sin:

t 0

v

t 0

v

v(t) = A.e - t sin(t)

v(t) = Asin(1t).sin(1t)

II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU

7 – Hàm tuần hoàn không sin:

t 0

v

Tín hiệu răng cưa

t 0

v

t 0

v

Tín hiệu hình chữ nhật

Tín hiệu chuỗi xung

t 0

v

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

X

E, r K

LED

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

Phần tử thụ động: nhận NL của mạch, tiêu tán NL dưới dạng nhiêt hoặc tích trữ năng lượng dưới

dạng điện trường hoặc từ trường.

VD: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm

Phần tử tác động: cung cấp NL cho mạch.

VD: pin, accu, transitor, OPAMP

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

2.1 – Điện trở R:

• Quan hệ giữa điện áp và dòng điện:

v(t) = R.i(t) hay i(t) = G.v(t)Với G = 1/R: điện dẫn (Ω-1) (Mho)

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

2.4 – Nguồn độc lập: giá trị của nó không phụ

thuộc vào mạch ngoài.

• Nguồn hiệu thế độc lập: v(t) = v = const

• Nguồn dòng điện độc lập: i(t) = i = const

-III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

2.5 – Nguồn phụ thuộc: giá trị của nó phụ thuộc vào

hiệu thế hay dòng điện ở một nhánh nào đó.

VCVS = Voltage-Controlled Voltage Source

CCVS = Current-Controlled Voltage Source

i2 = kv1

III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ

2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện:

2.5 – Nguồn phụ thuộc: giá trị của nó phụ thuộc vào

hiệu thế hay dòng điện ở một nhánh nào đó.

VCCS =Voltage-Controlled Current Source

CCCS = Current-Controlled Current Source

i2 = ki1



Nội dung:

IV – ĐỊNH LUẬT OHM

Điện trở R = 20Ω được mắc vào

hiệu điện thế v(t) như đồ thị

hình vẽ Xác định:

a) Giá trị của dòng điện tại các

và t3 = 1s

b) Biểu thức công suất tiêu hao

trên điện trở Vẽ đường cong

công suất đó

c) Nhiệt lượng tỏa ra trên điện

trở trong khoảng thời gian từ

0,05t khi 0 t 1(s)

v(t) i(t)

0,1 0,05t khi 1 t 2(s) R

0,05t khi 0 t 1(s) 0,05t 0, 2t 0, 2 khi 1 t 2(s)

Tìm qui luật biến thiên và vẽ dạng sóng của dòng điện qua cuộn cảm L = 1H, nếu điện áp trên hai cực của cuộn cảm

có dạng sóng như hình vẽ Tìm qui luật biến thiên năng

lượng tích trữ trong cuộn cảm và vẽ dạng sóng của năng lượng này

t khi 0 t 1(s) v(t)

IV – ĐỊNH LUẬT OHM

t khi 0 t 1(s) v(t)

2 0

t , 0 t 1(s)

Tìm qui luật biến thiên và vẽ dạng

sóng của dòng điện qua tụ điện C

= 1F, nếu điện áp trên hai cực

của cuộn cảm có dạng sóng như

hình vẽ

Tìm qui luật biến thiên năng

lượng tích trữ trong tụ điện và vẽ

dạng sóng của năng lượng này

V – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF

1 – Kirchhoff’s Current Law (KCL):

Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất kì luôn

bằng không.

k k

V – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF

2 – Kirchhoff’s Voltage Law (KVL):

Tổng đại số các hiệu thế của các nhánh trong một

vòng kín bất kì luôn bằng không.

k k

v (t) 0 

 Qui ước: Chọn một chiều dương cho

mạch vòng Khi đi theo chiều đó, hiệu thế sẽ có giá trị dương nếu đó là chiều giảm của điện thế (gặp cực dương

trước).

- v1 + v2 – v3 = 0 - v(t) + vL(t) + vR (t) = 0

V – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF

4 – Ví dụ 2:

R=1Ω và L=5H mắc vào nguồn v(t) như hình (a), dòng điện

có dạng sóng như hình (b) Tìm dạng sóng của nguồn v(t).

Dựa vào dạng sóng của i(t), suy ra i’(t) và v(t)

di(t) v(t) i(t) 5

dt

Dựa vào dạng sóng của i(t), suy ra i’(t) và v(t)

VI-Định lý xếp chồng

Định lý xếp chồng là kết quả của tính chất tuyến tính của mạch Đáp ứng đối với nhiều nguồn

độc lập là tổng số đáp ứng đối với mỗi nguồn

riêng rẻ Khi tính đáp ứng đối với một nguồn độc lập ta phải triệt tiêu các nguồn kia(nối tắt nguồn thế và để hở nguồn dòng), riêng nguồn phụ

thuộc vẫn giữ nguyên

Các ví dụ:

VD1:Tìm hiệu thế v2 trong mạch hình a:

Giải:

VD2:Tìm hiệu thế v2 trong mạch :

VII Định lý Thevenin&Norton:

* Mục đích:

Dùng để thay một mạch phức tạp bằng một mạch đơn giản chỉ gồm 1 nguồn và điện trở.

1 Mạch Thevenin:

-Voc là điện áp hở mạch hai đầu ab.

-Rth là điện trở nhìn vào mạch A khi triệt tiêu các nguồn độc lập.

2 Mạch Norton:

-Isc là dòng điện ngắn mạch hai đầu ab

-Rth là điện trở nhìn vào mạch A khi triệt tiêu các nguồn độc lập.

I

Isc=Voc/Rth

3 Các ví dụ:

Vd1: Vẽ mạch tương Thevenin và Norton của mạch sau:

Vd2: vẽ mạch tương đương Norton sau:

Vd3: Tính Vo dùng mạch tương đương Thevenin:

VIII Định lý Kennely:(biến đổi ΔY)

Biến đổi ΔY là thay thế các mạch Δ bằng các mạch Y và ngược lại:

Vd: Tìm dòng điện I trong mạch hình dưới: