Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 4: Phần tử không lý tưởngI. Đường truyền dẫn không lý tưởng Đường truyền dẫn là một trong những thành phần quan trọngnhất trong hệ thống truyền dẫn thông tin. Mô hình tính toán đường truyền dẫn Mô hình phân bố rải (đường dây dài)II. Các phần tử thụ động (passive element)II.1. Chân cắm linh kiện Mô hình thông số nào (phân bố rải, tập trung) cho phép mô tả cả 2 hiệuứng dung kháng + cảm kháng của các chân cắm linh kiện? Hiệu ứng dung kháng + cảm kháng của các chân cắm linh kiệnđược mô tả bằng mô hình mạch thông số rải. 02 hiệu ứng xảy ra trên toàn bộ chiều dài của chân cắm linh kiệnII.2. Điện trở Điện trở là phần tử phổ biến nhất trong các mạch điện Có 3 loại điện trở: Điện trở carbon: Phổ biến nhất, Có giá trị lớn (kΩ MΩ) Dung sai lớn: 5 – 10%III. Vật liệu sắt từIII.1. Giới thiệu Trong EMC, vật liệu sắt từ được sử dụng để chốngnhiễu do chúng có các tính chất quan trọng: Tính bão hòa Khả năng tập trung từ trường Tính chọn lọc với tần số
3I-HUST 2012 Nhiễu và tương thích trường điện từ Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng II. Các phần tử thụ động (passive element) III. Vật liệu sắt từ IV. Các vi mạch số 1 3I-HUST 2012 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng Đường truyền dẫn là một trong những thành phần quan trọng nhất trong hệ thống truyền dẫn thông tin. Mô hình tính toán đường truyền dẫn Mô hình phân bố rải (đường dây dài) Mô hình mạch tập trung 2 L 10 Thành phần, thông số đường truyền dẫn sẽ thay đổi khi truyền dẫn ở những tần số cao (> 150kHz) Giá trị điện cảm L của dây trong hệ thống số Điện trở của dây: Quyết định do kích thước thiết kế (độ rộng, cách đi dây …) của dây truyền dẫn giảm tối đa sự suy hao trên tín hiệu đường truyền dẫn. 3I-HUST 2012 Ở tần số thấp: 3 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.1 Điện trở và điện cảm trong của dây dẫn DC w L R r 2 Ở tần số cao: Xảy ra hiệu ứng bề mặt (điện tích dịch chuyển trên bề mặt của dây dẫn) dc w r r 2 1 f 0 1 f δ 60Hz 8,5mm 1kHz 2,09mm 100kHz 0,21mm 1MHz 2,6 mils 100MHz 0,26 mils 1GHz 0,0823 mils w r w ww R r rr 2 2 11 2 w dc w r R R = f m r 0 1 / 22 3I-HUST 2012 Giá trị điện cảm trong (internal inductance) của dây truyền dẫn phụ thuộc vào tần số của tín hiệu 4 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.1 Điện trở và điện cảm trong của dây truyền dẫn i DC L =0,5.10 H m 7 0 , / 8 Ở tần số thấp: Ở tần số cao: i HF i DC w ww L L = for r rr f 0 ,, 2 1 1 4 3I-HUST 2012 5 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.2 Điện cảm ngoài và điện dung của dây truyền dẫn Với các đường truyền song song: Từ trường giữa 2 dây sẽ ảnh hưởng lẫn nhau (hỗ cảm) w m e w w s in H m r s L L I r s in nH in r 0 0,4 ln ( / ) ln . 10,16 ln ( / .) loop i e L L L L H nH2 [ , ] Coi khoảng cách 2 dây đủ lớn so với kích thước của dây (s/r w > 5) Tổng giá trị điện cảm của dây: 3I-HUST 2012 6 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.2 Điện cảm ngoài và điện dung của dây truyền dẫn Giá trị điện dung giữa 2 dây phụ thuộc vào quan hệ giữa khoảng cách 2 dây s, và kích thước của dây truyền dẫn r w w w w in pF m s r Q C LV s in pF in r s r 0 27,78 ( / ) ln . 0,706 ( / .) ln ln Coi khoảng cách 2 dây đủ lớn so với kích thước của dây (s/r w > 5) 3I-HUST 2012 7 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.2 Điện cảm ngoài và điện dung của dây truyền dẫn Ex 4.1: Xác định giá trị điện trở, điện cảm và điện dung của dây truyền tin làm việc ở tần số 200MHz, có độ dài 2 inches, tạo bởi 20 sợi đồng. Biết: độ dẫn điện của đồng σ Cu = 5,8.10 7 S/m, khoảng cách giữa 2 dây là 0,25 in. m mils f 6 8 7 7 0 4,67.10 11 0,184 .2.10 .4 .10 5,8.10 Hiệu ứng bề mặt: Dây cấu tạo bởi 20 sợi đồng sẽ có kích thước tương đương với dây 1 sợi có kích thước r w = 16 mils >> δ (xem Bảng 5.2, trang 302) w m Rf r m in 7 8 0 57 1,44 / 1 1 4 .10 2.10 2 2.16.2,54.10 .5,8.10 36,7 / . HF i HF w nH m R L r f pH in f 0 , 1,15 / 11 4 2 29,2 / . hf R R L m. 73,4 3I-HUST 2012 8 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.2 Điện cảm ngoài và điện dung của dây truyền dẫn e w s L = nH in r 3 0,25.10 10,16 ln 10,16 ln 27,93( / .) 16 Giá trị điện cảm ngoài của dây truyền dẫn: in w C pF in C pF s r 2. 3 0,706 0,706 0,257( / .) 0,257.2 0,514 0,25.10 ln ln 16 Ex 4.1: Xác định giá trị điện trở, điện cảm và điện dung của dây truyền tin làm việc ở tần số 200MHz, có độ dài 2 inches, tạo bởi 20 sợi đồng. Biết: độ dẫn điện của đồng σ Cu = 5,8.10 7 S/m, khoảng cách giữa 2 dây là 0,25 in. Tổng giá trị điện cảm của dây truyền dẫn: in i e L L L L nH 2. 2 55,98 . Giá điện dung của dây truyền dẫn: 3I-HUST 2012 9 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.2 Điện cảm ngoài và điện dung của dây truyền dẫn Ex 4.2: Xác định giá trị điện trở, điện cảm và điện dung của dây truyền tin làm việc ở tần số 10MHz, có độ dài 5 in., tạo bởi 28 sợi đồng. Biết: độ dẫn điện của đồng σ Cu = 5,8.10 7 S/m, khoảng cách giữa 2 dây là 50 in. 3I-HUST 2012 10 Chương 4: Phần tử không lý tưởng I. Đường truyền dẫn không lý tưởng I.3 Mô hình thông số tập trung của dây truyền dẫn song song Xét 1 dây truyền dẫn song song: chiều dài L, và cách nhau một đoạn s Các thông số của đường truyền dẫn song song khi xét ở tần số cao: Điện trở đường dây truyền dẫn: w dc w r R R = f m r 0 1 / 22 Điện cảm trong, ngoài: loop i e L L L L H nH2 [ , ] Điện dung của dây truyền dẫn: w Q C LV s r 0 . ln [...]... nhỏ gọn 20 Chương 4: Phần tử không lý tưởng II Các phần tử thụ động (passive element) II.2 Điện trở Ở tần số thấp: Điện trở là thuần trở (lý tưởng) : Ở tần số cao: Điện trở không lý tưởng Điện trở dây cuốn: Tồn tại hiện tượng tự cảm điện cảm ký sinh L Tồn tại điện dung ký sinh: 1 – 2pF Điện trở thực và mô hình tương đương của điện trở khi xét ở tần số cao Mô hình giản đơn của điện trở khi xét... từ thông tạo ra giá trị điện kháng trong lõi ferrit Lbead 0 r K r r' ( f ) j r'' ( f ) 3I-HUST 2012 K: hệ số kích thước của lõi ferrit μr : hệ số từ thẩm tương đối của ferrit μ'r : hệ số từ thẩm đo năng lượng từ trường của lõi μ''r : hệ số từ thẩm đo sự tổn hao của lõi 33 Chương 4: Phần tử không lý tưởng III Vật liệu sắt từ III.1 Giới thiệu Nguyên lý hoạt động: Giá trị điện kháng của. .. Chương 4: Phần tử không lý tưởng II Các phần tử thụ động (passive element) II .4 Cuộn dây Tổng trở cuộn dây : ZL = jwL Mô hình mạch tương đương của cuộn dây: Rpar: Điện trở dây cuốn cuộn dây Cpar: Tụ điện ký sinh giữa 2 vòng dây Llead . in 7 8 0 57 1 ,44 / 1 1 4 .10 2.10 2 2.16.2, 54. 10 .5,8.10 36,7 / . HF i HF w nH m R L r f pH in f 0 , 1,15 / 11 4 2 29,2 / . hf R R L m. 73 ,4 3I-HUST 2012 8 Chương 4: Phần. truyền dẫn không lý tưởng I .4. Đường truyền mạch in 3I-HUST 2012 16 Chương 4: Phần tử không lý tưởng Ex 4. 4: Xác định giá trị điện trở, điện cảm và điện dung của đường truyền mạch in. = 4, 7, σ Cu = 5,8.10 7 S/m. Điện cảm, điện dung: Cr C Z Z L nH vv ' 2 2 2 8 0 . 157,036. 2.358 .5.2, 54. 10 .5.2, 54. 10 .5.2, 54. 10 102 3.10 C L C pF Z 2 2 .5.2, 54. 10