Bài giảng: Lý thuyết mạch điện tử pdf

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 Th.S Phan Tuấn Anh CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT TỔNG QUÁT VỀ MẠCH ĐIỆN CHƯƠNG 1 NỘI DUNG: *** II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU III – MẠCH ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN I – ĐỐI TƯỢNG CỦA MÔN HỌC IV – ĐỊNH LUẬT OHM VI – ĐỊNH LÍ MILLMAN IV – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF VII – ĐỊNH LÍ THEVENIN - NORTON VIII – ĐỊNH LÍ KENNELY 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 hóa. Lý thuyết mạch nghiên cứu sự biến đổi tín hiệu của các mạch điện. IN OUT Mạch điện Phần tử của mạch điện 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 biến đổi của hiệu thế hoặc dòng điện theo thời 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: Tín hiệu cho vào một mạch được gọi là tín hiệu vào hay kích thích. Tín hiệu nhận được ở ngã ra của mạch được gọi là tín hiệu ra hay đáp ứng. Tín hiệu vào (kích thích) Mạch điện Tín hiệu ra (đáp ứng) II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU 2 – Hàm mũ (Exponential function): K, σ là các hằng số thực t v(t) Ke σ = t0 V(t) Hình 1.1 σ > 0 σ < 0 σ = 0 K Hình 1.1 là dạng sóng của hàm mũ với K > 0, ứng với các giá trị khác nhau của σ II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU 3 – Hàm nấc đơn vị (Unit Step function): a là hằng số dương 1, t a u(t a) 0, t a ≥  − =  <  t 0 Hình 1.2: Hàm nấc đơn vị u(t) t 0 t0 u(t+a) -a u(t – b) b t 0 u(t+a) – u(t – b) b -a Chú ý: Hàm Ku(t – a) có giá trị bằng K khi t ≥ a 1 1 1 1 II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU 4 – Hàm dốc (Ramp function): Chú ý: t t 0 r(t) u(x)dx u(x)dx u(0) −∞ = = + ∫ ∫ Hình 1.3: Hàm dốc đơn vị (độ dốc =1) t0 t 0 a là hằng số dương t, t a r(t a) 0, t a ≥  − =  <  Hàm Kr(t – a) có dạng sóng là đường thẳng có độ dốc K và gặp trục Ot tại a. 45 0 r(t) 45 0 r(t – a) a II – DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU 5 – Hàm xung (Impulse function): Với δ Càng nhỏ xung càng cao, nhưng diện tích giới hạn giữa đồ thị g(t) với trục hoành luôn bằng 1 đơn vị t0 t 0 Hàm xung δ(t) được hình thành như sau: Xét hàm: 1 r(t), t [0, ] f (t) 1 , t  ∈ δ  = δ   > δ  δ 1 Suy ra hàm: 1 , t [0, ] df (t) g(t) dt 0, t  ∈ δ  = = δ   > δ  δ 1/δ t 0 δ 1 1/δ 1 1/δ 2 δ 2 1/δ 3 δ 3 [...]... 0 t 0 t III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ 1 – Mạch điện: Đ R X LED K Mạch điện là tổ hợp các phần tử ghép với nhau E, r Sơ đồ mạch điện là mô hình của mạch điện III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ 1 – Mạch điện: Tín hiệu vào (kích thích) Mạch điện Tín hiệu ra (đáp ứng) Có hai loại bài toán về mạch điện: Phân giải mạch điện: cho mạch và tín hiệu vào, tìm tín hiệu ra Thiết kế mạch điện: cho tín hiệu... dựng mạch 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. .. L.i(t)di = Li (t) 2 III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ 2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện: 2.3 – Tụ điện: C + - • Quan hệ giữa điện áp và dòng điện: dv(t) i(t) = C dt 1 Hay v(t) = C t ∫ −∞ t 1 i(t)dt = i(t)dt + v(t 0 ) C ∫ t0 • Nhiệt lượng tích trữ: t W(t) = ∫ −∞ t v(t).i(t)dt = ∫ −∞ 1 2 C.v(t)dv = Cv (t) 2 III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ 2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện: 2.4 – Nguồn độc lập:... của mạch điện: 2.1 – Điện trở R: R + 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) • Nhiệt lượng tiêu tán: t W(t) = ∫ −∞ t v(t).i(t)dt = ∫ −∞ R.[i(t)]2 dt - III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ 2 – Các phần tử cơ bản của mạch điện: 2.2 – Cuộn cảm: L + - • Quan hệ giữa điện áp và dòng điện: di(t) v(t) = L dt 1 Hay i(t) = L t ∫ −∞ t 1 v(t)dt... 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 i(t) V(t) + - • Nguồn dòng điện độc lập: i(t) = i = const i(t) - + v(t) 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... Voltage Source 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 (1) i1 (2) (1) + _ v2 = ki1 i1 i2 = ki1 (2) CCCS = Current-Controlled Current Source IV – ĐỊNH LUẬT OHM Nội dung: Xác lập quan hệ giữa v(t) và i(t) qua một đoạn mạch Thuần cảm: Thuần... di(t) v(t) = L dt dv(t) i(t) = C dt R: điện trở (Ω) L: điện cảm (H) C: điện dung (F) IV – ĐỊNH LUẬT OHM Ví dụ 1: 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 thời điểm t1 = 0,25s, t2 = 0,5s 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... t(s) IV – ĐỊNH LUẬT OHM Bài giải: a) Biểu thức điện áp trên hai của của điện trở: v(V) 1 0 1 2 t(s)  t khi 0 ≤ t ≤ 1(s) v(t) =  2 − t khi 1 ≤ t ≤ 2(s) Dòng điện qua điện trở: v(t) 0, 05t khi 0 ≤ t ≤ 1(s) i(t) = = R 0,1 − 0, 05t khi 1 ≤ t ≤ 2(s) t1 = 0,25s i1 = 0,0125A t2 = 0,5s i2 = 0,025A t3 = 1s i3 = 0,05A IV – ĐỊNH LUẬT OHM Bài giải: b) Biểu thức công suất tiêu hao trên điện trở: p(t) = v(t).i(i)... OHM Ví dụ 3: Tìm qui luật biến thiên và vẽ dạng sóng của dòng điện qua tụ điện C = 1µF, 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(V) 1 0 1 2 t(s) V – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF 1 – Kirchhoff’s Current Law (KCL): Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất kì luôn bằng không ∑i k k =0 Qui ước: Dòng... i 2 + i 4 = i3 Tổng dòng điện đi tới một nút bằng tổng dòng điện đi khỏi nút đó 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 ∑ v (t) = 0 k k - v1 + v2 – v3 = 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) . HỌC Lý thuyết mạch điện tử là một trong những môn học cơ sở của chuyên ngành điện tử - Viễn thông – Tự động hóa. Lý thuyết mạch nghiên cứu sự biến đổi tín hiệu của các mạch điện. IN OUT Mạch điện Phần. xung t 0 v III – MẠCH ĐIỆN & CÁC PHẦN TỬ CỦA MĐ 1 – Mạch điện: Mạch điện là tổ hợp các phần tử ghép với nhau. Sơ đồ mạch điện là mô hình của mạch điện X E, rK R Đ LED III – MẠCH ĐIỆN &. 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