Bài giảng mạch điện i phần 2

48 Jan-13 95 C6 Khuếch đại thuật toán 6.1 Mô hình 6.2 Mạch op-amp 6.3 Phương trình điện áp nút với op-amp 6.4 Hệ số khuếch đại hệ hở 6.5 Điện trở Tổng kết C6 Jan-13 96 6.1 Mô hình khuếch đại thuật toán  Khuếch đại thuật toán op-amp ( operational amplifier ):  Mạch tích hợp  Điện trở vào lớn  Điện trở ra nhỏ  Hệ số khuếch đại lớn  Kí hiệu  Điện áp đầu vào thuận v +  Điện áp đầu vào đảo v -  Sai lệch điện áp ∆v = v + - v -  Điện áp nguồn V + , V -  Điện áp ra v o 49 Jan-13 97 6.1 Mô hình khuếch đại thuật toán  Đặc tính  Khoảng điện áp ra  Miền tuyến tính / miền bão hòa  Mô hình  Điện trở vào và ra R i , R o  Hệ số khuếch đại điện áp A  Dòng điện vào và - gốc i i , i g  Sai lệch điện áp ∆v  Op-amp lí tưởng  Dòng điện vào bằng 0  Phản hồi âm tạo điện áp ra xác định (hữu hạn)  Chênh lệch áp đầu vào bằng không Bão hòa + Bão hòa - Miền tuyến tính Jan-13 98 6.2 Các mạch khuếch đại thuật toán  Bộ khuếch đại không đảo  Nhân điện áp vào với một hằng số dương  Phản hồi (âm) thực hiện bằng bộ chia áp R a , R b .  Sử dụng mô hình op-amp lí tưởng: ∆v = 0 nên  Hệ số khuếch đại điện áp (vòng kín): 50 Jan-13 99 6.2 Các mạch khuếch đại thuật toán  Bộ khuếch đại đảo  Nhân điện áp vào với một hằng số âm  Phản hồi (âm) thực hiện qua điện trở R b .  Sử dụng mô hình op-amp lí tưởng ∆v = 0 nên  Áp dụng LKD  Hệ số khuếch đại điện áp vòng kín: Gốc ảo Jan-13 100 6.2 Các mạch khuếch đại thuật toán  Bộ tích phân  Tích phân điện áp vào  Phản hồi (âm) thực hiện qua tụ điện C .  Sử dụng mô hình op-amp lí tưởng. Áp dụng LKD:  Tích phân phương trình trên cho kết quả 51 Jan-13 101 6.3 Phân tích điện áp nút cho op-amp lí tưởng  Sử dụng mô hình op- amp lí tưởng (các gt)  Tính các điện áp nút trên sơ đồ (KĐ vi sai)  VCĐ  Viết các phương trình điện áp nút  Giải phương trình Jan-13 102 6.4 Op-amp có hệ số khuếch đại hở hữu hạn  Sử dụng mô hình op-amp có  Dòng điện vào bằng 0  Điện trở ra bằng 0  Hệ số A hữu hạn  Quan hệ phân áp  Theo LKA và ph.trình điều khiển  Từ đó 52 Jan-13 103 6.5 Op-amp có các điện trở hữu hạn  Sử dụng mô hình op-amp có các điện trở hữu hạn  LKD nút 1  LKD nút 2  Từ đó Jan-13 104 6.5 Op-amp có các điện trở hữu hạn  Giả thiết  Xác định được  Điện áp hở mạch và dòng điện ngắn mạch  Điện trở ra vòng kín 53 Jan-13 105 Tổng kết chương 6  Mạch op-amp thông dụng: nhân điện áp, cộng (trừ) điện áp, tích phân điện áp.  Nếu hệ số khuếch đại hở rất lớn hơn hệ số khuếch đại kín thì có thể coi hệ số khuếch đại hở là VCL và điện trở ra bằng 0.  Dòng điện ra lớn nhất phụ thuộc vào giới hạn điện áp và điện trở ra vòng hở của op-amp.  Op-amp tuyến tính trong dải giới hạn của điện áp và dòng điện ra.  Hệ số khuếch đại điện áp của op-amp thường lớn hơn 100000.  Op-amp lí tưởng có hệ số khuếch đại điện áp VCL, chêch lệch điện áp và dòng điện vào đều bằng 0.  Phản hồi đưa về đầu đảo.  Sử dụng phản hồi âm để op- amp làm việc tuyến tính. Jan-13 106 C7 Mô hình tín hiệu 7.1 Tín hiệu không đổi (DC) 7.2 Tín hiệu (hàm) delta 7.3 Tín hiệu mũ 7.4 Tín hiệu sin 7.5 Giá trị trung bình và giá trị hiệu dụng 7.6 Xếp chồng công suất Tổng kết C7 54 Jan-13 107 7.1 Tín hiệu không đổi (DC)  Tín hiệu không đổi  Bước nhảy đơn vị Jan-13 108 7.1 Tín hiệu không đổi (DC)  Ví dụ 7.1: Biểu diễn tín hiệu theo bước nhảy đơn vị  Bước nhảy đơn vị có bước nhảy ở t = t 0 do vậy  Đồ thị như hình vẽ 55 Jan-13 109 7.1 Tín hiệu không đổi (DC)  Ví dụ 7.2: Biểu diễn tín hiệu xung vuông đơn vị theo bước nhảy đơn vị  Biểu diễn xung vuông thành xếp chồng của hai bước nhảy đơn vị  Đồ thị như hình vẽ Jan-13 110 7.1 Tín hiệu không đổi (DC)  Ví dụ 7.4: Điện áp trên một điện cảm L (H) là  Biểu diễn điện áp v và dòng điện i điện cảm theo bước nhảy đơn vị.  Biểu diễn  điện áp v  dòng điện i xác định qua 56 Jan-13 111 7.1 Tín hiệu không đổi (DC)  Đồ thị biểu diễn dòng điện i qua điện cảm như hình vẽ  Hàm dốc đơn vị - tích phân của bước nhảy đơn vị  Biểu diễn  Đồ thị Jan-13 112 7.2 Tín hiệu xung đơn vị  Định nghĩa: Xung đơn vị δ(t) xác định qua với mọi f(t) xác định và liên tục tại t = 0.  Coi là xung vuông với thời gian tồn tại vô cùng ngắn và diện tích bằng 1 57 Jan-13 113 7.2 Tín hiệu (hàm) delta  Xấp xỉ xung vuông với xung đơn vị (hình vẽ)  Biểu diễn khác  Tính chất  Dịch  Hàm chẵn  Coi là đạo hàm của bước nhảy đơn vị hoặc xung độ rộng 0 và diện tích bằng 1 Jan-13 114 7.3 Tín hiệu mũ  Tín hiệu mũ  Điện áp trên tụ ( RC ) và dòng điện qua cuộn cảm ( RL )  Biểu diễn với σ thực  Đồ thị [...]... hợp v i i u kiện đầu để tính hằng số tích phân i n áp trên tụ i n v i t > 0 LKD Jan-13 136 68 8.1 Mạch bậc nhất không nguồn Mạch RC i n áp trên tụ i n v i t > 0 V i hằng số th i gian Đồ thị i n áp tụ i n v i t > 0 Dòng i n qua tụ i n Năng lượng Jan-13 137 8.1 Mạch bậc nhất không nguồn Mạch RL Mạch RL không nguồn (hình vẽ) T i th i i m mở khóa - t = 0 Dòng i n, năng lượng tích lũy trong i n. .. Jan-13 155 8 .2 Mạch bậc nhất có nguồn Ví dụ 8.6 Xác định dòng i n i trong mạch (hình vẽ), biết Gi i (PP hằng số th.gian) Thay tụ i n bằng mạch hở để xác định đáp ứng riêng v i t < 0 i n áp trên tụ i n liên tục nên Jan-13 156 78 8 .2 Mạch bậc nhất có nguồn Ví dụ 8.6 Áp dụng LKA: i n trở Thévenin nhìn từ nguồn Hằng số th i gian Thay tụ i n bằng mạch hở để xác định đáp ứng riêng v i t > 0 Dòng i n cần... cảm LKA cho T i th i i m ngay sau khi mở khóa - t = 0+ Năng lượng tích lũy của i n cảm không thay đ i tức th i, do vậy Xác định dòng i n qua i n cảm v i t > 0 Jan-13 Nghiệm của phương trình Kết hợp v i i u kiện đầu để tính hằng số tích phân, ta có 138 69 8.1 Mạch bậc nhất không nguồn Mạch RL Dòng i n qua i n cảm v i t > 0 v i hằng số th i gian Đồ thị dòng i n xét i n áp trên i n cảm Năng lượng... 8 .2 Mạch bậc nhất có nguồn Ví dụ 8.7 Xác định dòng i n i trong mạch (hình vẽ), biết Gi i (PP hằng số th.gian) Nguồn bằng 0 v i t < 0 và do tính liên tục của dòng i n cảm nên Dòng i n cần tìm là Hằng số th i gian Thay i n cảm bằng mạch ngắn để xác định đáp ứng riêng v i t > 0 Jan-13 158 79 8 .2 Mạch bậc nhất có nguồn Ví dụ 8.8 Xác định dòng i n i trong mạch (hình vẽ), biết khóa đã đóng trong th i. .. trị hiệu dụng của dòng i n Jan-13 125 7.5 Giá trị trung bình và hiệu dụng Giá trị hiệu dụng hay giá trị RMS Trong khoảng th i gian từ t0 đến t0 + T, Giá trị RMS (Root – Mean – Square): Và giá trị hiệu dụng Jan-13 126 63 7.5 Giá trị trung bình và hiệu dụng Ví dụ 7.9: Tính giá trị hiệu dụng hay giá trị RMS của và công suất đưa t i i n trở R Gi i: Giá trị RMS công suất đưa t i i n trở R Jan-13 127 7.5... Tín hiệu mũ Tín hiệu mũ σ > 0 tín hiệu tăng dần theo th i gian σ < 0 tín hiệu giảm dần theo th i gian Đạo hàm – nhân v i σ σ = 0 tín hiệu dc (hằng số) Jan-13 Tích phân – chia cho σ (bỏ qua h.số t.phân) 115 7.4 Tín hiệu sin Tín hiệu sin – là hàm sin hoặc cosin theo th i gian Đáp ứng tự do dạng sin Dạng sóng i n lực Phân tích dễ dàng nguồn sin Các nguồn không sin có thể biểu diễn qua các nguồn sin Biểu... định i u kiện đầu Đầu vào là hàm mũ Phương pháp hằng số th i gian Đầu vào là hàm sin Tổng kết C8 Jan-13 135 8.1 Mạch bậc nhất không nguồn Mạch RC Mạch RC không nguồn (hình vẽ) T i th i i m mở khóa - t = 0 i n áp, năng lượng tích lũy trong tụ i n T i th i i m ngay sau khi mở khóa - t = 0+ Năng lượng tích lũy của tụ i n không thay đ i tức th i, do vậy Xác định i n áp tụ i n v i t > 0 Nghiệm của... 123 7.5 Giá trị trung bình và hiệu dụng Công suất trung bình của tín hiệu dc Công suất tức th i Công suất trung bình trong khoảng th i gian từ t0 đến t0 + T, V i i n áp và dòng i n dc (không đ i) , công suất trung bình Jan-13 124 62 7.5 Giá trị trung bình và hiệu dụng Giá trị hiệu dụng hay giá trị RMS Giá trị hiệu dụng của tín hiệu xác định qua công suất trung bình Giá trị hiệu dụng của i n áp Giá... nhân v i sp 165 Tổng kết chương 8 Đầu vào hằng số là trường hợp đặc biệt của đầu vào hàm mũ v i sp = 0 Có thể tìm đáp ứng riêng của các đầu vào hằng số trực tiếp từ mạch bằng cách thay i n dung bằng mạch hở và i n cảm bằng mạch ngắn i n áp i n dung và dòng i n i n cảm liên tục Nếu nguồn dc được đưa vào một mạch ổn định trong th i gian d i thì chỉ đáp ứng riêng có độ lớn đáng kể Jan-13 i n áp... đáp ứng i n áp và dòng i n trong mạch có nguồn hằng số (dc) đều có dạng trong đó và là các đáp ứng riêng hằng số Áp dụng PP Tính các sơ kiện v (0+) và i (0+) Chú ý sử dụng tính chất liên tục của i n áp trên tụ i n và dòng i n qua i n cảm Tính i n trở Thévenin nhìn từ nguồn để xác định hằng số th i gian hoặc Xác định v () và i () bằng cách thay tụ i n bằng mạch hở và cuộn cảm bằng mạch ngắn . v và dòng i n i i n cảm theo bước nhảy đơn vị.  Biểu diễn  i n áp v  dòng i n i xác định qua 56 Jan-13 111 7.1 Tín hiệu không đ i (DC)  Đồ thị biểu diễn dòng i n i qua i n cảm. trở vào và ra R i , R o  Hệ số khuếch đ i i n áp A  Dòng i n vào và - gốc i i , i g  Sai lệch i n áp ∆v  Op-amp lí tưởng  Dòng i n vào bằng 0  Phản h i âm tạo i n áp ra xác định. d i gi i hạn của i n áp và dòng i n ra.  Hệ số khuếch đ i i n áp của op-amp thường lớn hơn 100000.  Op-amp lí tưởng có hệ số khuếch đ i i n áp VCL, chêch lệch i n áp và dòng i n