phan tich mach dien

Mục đích: Trang bị cho sinh viên những kiến thức về nguyên lý hoạt động, đặc tính, tham số và lĩnh vực sử dụng của các loại cấu kiện điện tử để làm nền tảng cho các môn học chuyên ngành. Dưới đây là các khái niệm, định luật và các phương pháp cơ bản phân tích mạch điện.

CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM, ĐỊNH LUẬT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN Nội dung Τ ổνγ θυαν Χ〈χ τηνγ σ ố τ〈χ độνγ ϖ◊ τη ụ độνγ Βι ểυ δι ễν πη ứχ χ〈χ τ〈χ độνγ đι ềυ η∫ α Τρ κη〈νγ ϖ◊ δ ẫν ν ạπ Χ〈χ κη〈ι νι ệµ χ β ảν χ ủα µ ạχη đι ệν Χ〈χ địνη λυ ậτ Κ ΙΡΧΗ Η ΟΦΦ Μ ộτ σ ố πη ươνγ πη〈π πην τχη µ ạχη đι ệν Chương Tổng quan (1) • Σ ự τ ạο ρα, τρνη πη ứχ κη〈χ νηαυ η◊νη τηνγ τηυ νη ậν ϖ◊ ξ λ τν ηι ệυ λ◊ νη ữνγ θυ〈 τ ạπ ξ ảψ ρα τρονγ χ〈χ τηι ếτ β ị & η ệ τη ốνγ ςι ệχ πην τχη ϖ ề λ τηυψ ếτ σ ẽ đượ χ τι ếν θυα χ〈χ λο ạι µ ηι ệυ λ◊ δ ạνγ βι ểυ ηι ệν ϖ ậτ λ χ ủα τηνγ τιν , ν⌠ θυι địνη τνη χη ấτ ϖ◊ κ ếτ χ ấυ χ ủα χ〈χ η ệ τη ốνγ µ ạχη ς ề µ ặτ το〈ν η ọχ, τν ηι ệυ đượ χ βι ểυ δι ễν β ởι η◊µ χ ủα χ〈χ βι ếν độχ λ ậπ Σ( ξ,ψ, ) Chương Tổng quan (2) • Χ〈χ νγ υ ồν τν ηι ệυ τρονγ τ ự νηιν đượχ βι ểυ δι ễν τηεο νηι ềυ δ ạνγ κη〈χ νηαυ, ϖ δ ụ: µ τηανη, ηνη ảνη, χηυψ ểν độνγ χ η ọχ • Để ξ λ ηο ặχ λ ưυ τρ ữ χ〈χ τν ηι ệυ đ⌠ νγ ườι τα τη ườνγ χηυψ ểν đổι χηνγ τη◊νη τν ηι ệυ đι ệν − τν ηι ệυ τ νγ τ ( ι ν 〈π ηο χ δ∫ νγ ι ν) τηνγ θυα Σενσορ, δετεχτορ, ορ τρανσδυχερ • Μ ηνη ξ λ ηαι λο ι τν ηι υ ADC: Analog to Digital Converter DAC: Digital to Analog Converter Chương Các thông số tác động thụ động mạch điện (1) Χ〈χ τηνγ σ τ〈χ νγ χ α µ χη ι ν • Τηνγ σ τ〈χ νγ χ∫ ν γ ι λ◊ τηνγ σ τ ο νγ υ ν ⌠ λ◊ χ〈χ τηνγ σ χ τρ νγ χηο τνη χη τ τ ο ρα τν ηι υ ϖ◊ χυνγ χ ấπ ν ăνγ λ ượνγ χ ủα χ〈χ πη ầν τ µ ạχη đι ệν Τηνγ σ χ τρ νγ χηο νγ υ ν χ⌠ τη λ◊: – Sức điện động nguồn: đại lượng vật lý có giá trị điện áp hở mạch nguồn, đo đơn vị “vơn” ký hiệu V – Dòng điện nguồn: đại lượng vật lý có giá trị dòng điện ngắn mạch nguồn, đo đơn vị “ampe” ký hiệu A • Χ〈χ κ ηι υ νγ υ ν Chương Các thông số tác động thụ động mạch điện (2) Νγ υ ν ι ν λ τ νγ λ◊ κηνγ χ⌠ τ ν ηαο ν νγ λ νγ Νη νγ τρονγ τη χ τ πη ι τνη ν τ ν ηαο, χ⌠ νγ η ĩ α λ◊ τ ồν τ ạι đι ệν τρ τρονγ χ ủα νγ υ ồν Ρ ν U ab = Eng Rn + Rt It = Rt I ng Rn + Rt Rn Yêu cầu: + Với nguồn áp Rn nhỏ (Uab  Eng) + Với nguồn dòng: Rn lớn (It  Ing) Chương Các thông số tác động thụ động mạch điện (3) 2 Χ〈χ τηνγ σ τη t2 t2 t1 t1 νγ χ α µ χη ι ν WT = ∫ p (t )dt = ∫ u (t )i (t )dt Τρονγ ⌠ π( τ) = υ( τ) ι( τ) λ◊ χνγ συ τ τ χ τη ι • Ν υ υ( τ) ϖ◊ ι( τ) νγ χ χηι υ τη π( τ) χ⌠ γ ι〈 τρ µ  πη ν τ χυνγ χ π ν νγ λ νγ , νγ η α λ◊ πη ν τ χ⌠ τνη χη τ τχη χ χ ( ϖ δ νγ υ ν) • Ν υ υ( τ) ϖ◊ ι( τ) χνγ χηι υ τη π( τ) χ⌠ γ ι〈 τρ δ νγ , ϖ ψ τ ι τη ι ι µ ⌠ πη ν τ νη ν ν νγ λ νγ , νγ η α λ◊ πη ν τ χ⌠ τνη χη τ τη νγ • Đặχ τρ ưνγ χηο σ ự τιυ τ〈ν ϖ◊ τχη λυ ỹ ν ăνγ λ ượνγ λ◊ χ〈χ τηνγ σ τη νγ χ α πη ν τ Chương Các thông số tác động thụ động mạch điện (4) 2 Χ〈χ τηνγ σ ố τη ụ độνγ χ ủα µ ạχη đι ệν α Τηνγ σ κηνγ θυ〈ν τνη ( Ρ) Τηνγ σ ố κηνγ θυ〈ν τνη đặχ τρ ưνγ χηο τνη χη ấτ χ ủα πη ầν τ κηι đι ệν 〈π ϖ◊ δ∫ νγ đι ệν τρν ν⌠ τ ỉ λ ệ τρ ựχ τι ếπ ϖ ớι νηαυ Ν⌠ đượ χ γ ọι λ◊ đι ệν τρ ( Ρ) , Ρ λ◊ µ ộτ σ ố τη ựχ, ϖ◊ ξ〈χ địνη τηεο χνγ τη ứχ: u (t ) = R.i (t ) hay i (t ) = u (t ) = G.u (t ) R + Γ = /Ρ γ ọι λ◊ đι ệν δ ẫν, χ⌠ đơν ϖ ị λ◊ / Ω ηαψ Σ ( Σιεµεν) + ς ề µ ặτ τη ờι γ ιαν, δ∫ νγ đι ệν ϖ◊ đι ệν 〈π τρν πη ầν τ τηυ ầν τρ λ◊ τρνγ πηα νν ν ăνγ λ ượνγ νη ậν đượχ τρν πη ầν τ τηυ ầν τρ λυν λυν δ νγ , ϖ ϖ ψ Ρ χ τρ νγ χηο σ τιυ τ〈ν ν νγ λ νγ Chương Các thông số tác động thụ động mạch điện (5) β Τηνγ σ ố χ⌠ θυ〈ν τνη • Τηνγ σ ố đι ệν δυνγ ( Χ) đặχ τρ ưνγ χηο τνη χη ấτ χ ủα πη ầν τ κηι δ∫ νγ đι ệν χη ạψ τρν ν⌠ τ ỉ λ ệ ϖ ớι τ ốχ độ βι ếν τηιν χ ủα đι ệν 〈π , đượχ ξ〈χ địνη τηεο χνγ τη ứχ: t du (t ) q (t ) i (t ) = C hay u (t ) = ∫ i (t ) dt = dt C C [Χ] = Φ ( φ αρα) Ν ăνγ λ ượνγ τχη λυ ỹ τρν Χ: du WE = ∫ p(t )dt = ∫ C .u (t ).dt = Cu dt − Ξτ ϖ ề µ ặτ ν ăνγ λ ượνγ , τηνγ σ ố Χ đặχ τρ ưνγ χηο σ ự τχη λυ ν νγ λ ượνγ đι ệν τρ ườνγ − Ξτ ϖ µ τ τη ι γ ιαν ι ν 〈π τρν πη ν τ χη ậµ πηα σο ϖ ι δ∫ νγ ι ν µ τ γ ⌠χ π/2 Chương τηυ ν δυνγ Các thông số tác động thụ động mạch điện (6) β Τηνγ σ ố χ⌠ θυ〈ν τνη • Τηνγ σ ố đι ệν χ ảµ ( Λ ) đặχ τρ ưνγ χηο τνη χη ấτ χ ủα πη ầν τ µ◊ đι ệν 〈π τρν ν⌠ τ ỉ λ ệ ϖ ớι τ ốχ độ βι ếν τηιν χ ủα δ∫ νγ đι ệν: t di (t ) u (t ) = L hay i ( t ) = ∫ u ( t ) dt dt L [Λ ] = Η ( Η ενρψ) Ν ăνγ λ ượνγ τχη λυ ỹ τρν Λ : di WH = ∫ L i ( t ) dt = Li dt − Ξτ ϖ ề µ ặτ ν ăνγ λ ượνγ , τηνγ σ ố Λ đặχ τρ ưνγ χηο σ ự τχη λυ ν νγ λ ượνγ τ τρ ườνγ − Ξτ ϖ µ τ τη ι γ ιαν, νηανη πηα ϖ ι δ∫ νγ ι ν λ◊ π/2 ι ν 〈π τρν πη ν τ σο Chương τηυ ν χ µ 10 7.5 Quy tắc phân áp phân dòng (1) α) Θυψ τ ắχ πην 〈π • Θυψ τ ắχ πην 〈π δνγ để τνη χηο χ〈χ µ ạχη χη ỉ χη ứα χ〈χ đι ệν τρ µ ắχ ν ốι τι ếπ • Ν ếυ βι ếτ τρ ướ E χ Ε ϖ◊ ι ξ = , τα χ⌠: i1 = i2 = R + R • R1 R2 u∆ο = E ; u = E υ 1R =+ Rι 1Ρ 1, υ22 = Rι 2Ρ+2R νν: 2 Tổng quát: Khi có nhiều điện trở mắc nối tiếp biết điện áp E tồn điện trở điện áp rơi điện trở điện áp E nhân với giá trị điện trở chia cho tổng tất điện trở u Rk = E.Rk n ∑ Rj j =1 Chương 49 7.5 Quy tắc phân áp phân dòng (2) • Λ ưυ : Θυψ τ ắχ πην 〈π χη ỉ χ⌠ τη ể 〈π δ ụνγ κηι κηνγ χ⌠ πη ầν τ ν◊ο µ ắχ ϖ ớι đι ệν τρ µ◊ νγ υ ồν χυνγ χ ấπ ν ăνγ λ ượνγ ( Ηαψ δ∫ νγ ι ξ πη ảι β ằνγ ) Bài tập 1.16 Tìm điện áp u1 u2 hình B1.11 khi: E = 12V, R1 = 22kΩ; R2 = 33kΩ (đáp số u1 = 4,8V, u2 = 7,2V) Bài tập 1.17 Tìm điện áp u1 u2 hình B1.11 khi: E = -6V, R1 = 18kΩ; R2 = 27kΩ (đáp số u1 = -2,4V, u2 = -3,6V) Chương Hình B1.11 50 7.5 Quy tắc phân áp phân dòng (3) β) Θυψ τ χ πην δ∫ νγ • Τ ươνγ τ ự νη θυψ τ ắχ πην 〈π, θυψ τ χ πην δ∫ νγ δνγ χηο χ〈χ µ ạχη χη ứα Ν ếυ βι ếτ τρ ướ χ Ι τ ι ντ Ν τα i2 = I − i1 χ⌠: • R2 Đι iệ1R ν =〈πi2 Rτρν → i1 Ρ=1 i2ϖ◊ Ρ πη ι R1 β νγ νηαυ: Hay: • R i2 = I − i2 R1 Τα χ⌠: Chương I R1 i2 = R1 + R2 I R2 i1 = R1 + R2 51 7.5 Quy tắc phân áp phân dòng (4) Bài tập 1.18 Tìm dòng điện i4 qua R4 hình B1.12 nếu: I0 = 12mA, R1 = 2kΩ; R2 = 1kΩ, R3 = 1kΩ R4 = 4kΩ (Đáp số 2,4mA) Bài tập 1.19 Tìm điện áp R4 hình B1.12 nếu: I0 = 10mA, R1 = 2kΩ; R2 = 5kΩ, R3 = 1kΩ R4 = 2kΩ (Đáp số ≈ 8,6V) Bài tập 1.20 Tìm dòng điện i1 qua R1 hình B1.12 nếu: I0 = 6mA, R1 = 2kΩ; R2 = 250Ω, R3 = 750kΩ R4 = 2kΩ (Đáp số 2,4mA) Hình B1.12 Chương 52 Mạng bốn cực (1) • Μ ạνγ β ốν χ ựχ ( χ∫ ν γ ọι λ◊ µ ạχη ηαι χ ửα) λ◊ µ ηνη χ ủα χ〈χ πη ầν τ ϖ◊ χ〈χ πη ầν µ ạχη đι ệν τη ườ νγ γ ặπ τρονγ τη ựχ τ ế ( νη µ ηνη βι ếν 〈π, τρανσιστορ ) • Χ〈χ địνη λυ ậτ τ ổνγ θυ〈τ δνγ χηο µ ạχη τυψ ếν τνη đềυ χ⌠ τη ể 〈π δ ụνγ χηο β ốν χ ựχ τυψ ếν τνη, νη ưνγ λ τηυψ τ µ νγ β ν χ χ χη ψ υ ι συ ϖ◊ο πην τχη µ ạχη đι ệν τηεο η ệ τη ốνγ , λχ ấψ χ⌠ τη ể κηνγ χ ầν θυαν τµ τ ớι µ ạχη χ ụ τη ể ν ữα µ◊ χοι χηνγ νη µ ộτ η ộπ đεν ϖ◊ ϖ ấν đề νγ ườι τα χ ầν đếν λ◊ µ ốι θυαν η ệ δ∫ νγ ϖ◊ 〈π ηαι χ α χ ốν χ ựχ χηο πηπ νγ ηιν χ ứυ χ〈χ µ χη ι ν πη χ τ π νη λ◊ σ γ ηπ ν ι χ α χ〈χ β ν χ χ ν γ ι ảν τηεο νηι ềυ χ〈χη κη〈χ νηαυ, ν⌠ λ◊ µ ộτ τρονγ Uđơ 1, I1: điện áp dòng điện cửa νγ πη νγ πη〈π η υ ηι υ δνγ πην τχη ϖ◊ τ νγ Uνη 2, I2: điện áp dòng điện cửa η ợπ µ ạχη Chương 53 Mạng bốn cực (2) Χ〈χ η πη νγ τρνη χ τνη χ α β ν χ χ • Η πη νγ τρνη χ τνη τρ κη〈νγ [Ζ ] U1 = z11I1 + z12 I  U = z21I1 + z22 I Μα τρ ν τρ z11 = • U1 I1  U1   I1  =[Z] U  I   2  2  z11 [Z] :=  κη〈νγ  z21 z22 = I =0 U2 I2 z12  z22  z12 = I1 =0 U1 I2 z21 = I1 =0 U2 I1 I =0 Đốι ϖ ớι τρ ườνγ η ợπ β ốν χ ựχ τ ươνγ η ỗ τα χ⌠: ζ 12 = ζ 21 Chương 54 Mạng bốn cực (3) 8.1 Χ〈χ η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη χ ủα β ốν χ ựχ • Η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη δ ẫν ν ạπ [Ψ]  I1 = y11U1 + y12U   I = y21U1 + y22U  I1   U1  =[Y] I  U   2  2  y11 Μα τρ ậν δ ẫν [Y] ν ạπ= : y  21 y11 = • I1 U1 U y22 = =0 I2 U2 y12  y22  y12 = U1 = I1 U U =0 y21 = I2 U1 U =0 Đốι ϖ ớι τρ ườνγ η ợπ β ốν χ ựχ τ ươνγ η ỗ τα χ⌠: ψ 12 = ψ 21 Chương 55 Mạng bốn cực (4) 8.1 Χ〈χ η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη χ ủα β ốν χ ựχ • Η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη τρυψ ềν đạ τ [Α ] U1 = a11U + a12 I   I1 = a21U + a22 I U1  U  = [A] I  I   1  2  a11 a12  [A] = Μα τρ ậν τρυψ ềν đạ: τ  a a  21 22  a11 = • U1 U2 a22 = I =0 I1 I2 U a12 = =0 U1 I2 U a21 = =0 I1 U2 I =0 Đốι ϖ ớι τρ ườνγ η ợπ β ốν χ ựχ τ ươνγ η ỗ τα χ⌠: ∆Α = −1 Chương 56 Mạng bốn cực (5) 8.1 Χ〈χ η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη χ ủα β ốν χ ựχ • Η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη τρυψ ềν đạ τ νγ ượ χ [Β] U = b11U1 + b12 I1   I = b21U1 + b22 I1 U  U1  = [B] I  I   2  1  b11 b12  [B] = Μα τρ ậν τρυψ ềν đạτ νγ ượ : b  χ b  21 22  b11 = • U2 U1 b22 = I1 =0 I2 I1 b12 = U1 =0 U2 I1 b21 = U1 =0 I2 U1 I1 =0 Đốι ϖ ớι τρ ườνγ η ợπ β ốν χ ựχ τ ươνγ η ỗ τα χ⌠: ∆Β = −1 Chương 57 Mạng bốn cực (6) 8.1 Χ〈χ η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη χ ủα β ốν χ ựχ • Η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη η ỗν η ợπ [Η] U1 = h11I1 + h12U   I = h21I1 + h22U U1   I1  = [H] I  U   2  2  h11 h12    h21 h22  Μα τρ ậν η ỗν η[H] ợπ =:  h11 = • U1 I1 U h22 = =0 I2 U2 h12 = I1 =0 U1 U2 h21 = I1 =0 I2 I1 U =0 Đốι ϖ ớι τρ ườνγ η ợπ β ốν χ ựχ τ ươνγ η ỗ τα χ⌠: η 12 = − η 21 Chương 58 Mạng bốn cực (7) 8.1 Χ〈χ η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη χ ủα β ốν χ ựχ • Η ệ πη ươνγ τρνη đặχ τνη η ỗν η ợπ νγ ượ χ [Γ ]  I1 = g11U1 + g12 I  U = g 21U1 + g 22 I  I1  U1  = [G] × U  I   2  2  g11 [G] = Μα τρ ậν η ỗν η ợπ νγ ượχ :  g  21 g11 = • I1 U1 g 22 = I =0 U2 I U =0 g12  g 22  g12 = I1 I U =0 g 21 = U2 U1 I =0 Đốι ϖ ớι τρ ườνγ η ợπ β ốν χ ựχ τ ươνγ η ỗ τα χ⌠: γ 12 = − γ 21 Chương 59 Mạng bốn cực (8) Χ〈χ πη ươνγ πη〈π γ ηπ ν ốι µ ạνγ β ốν χ ựχ α) Γ ηπ ν ốι τι ếπ – ν ốι τι ếπ Γ ηπ ν ι τι π χ ả ηαι χ ửα Ι ϖ◊ ΙΙ Μ ạνγ χ ựχ µ ớι, χ⌠ µα τρ ậν τρ κη〈νγ [Ζ ] νη σαυ: [Z] = [Z′] + [Z′′] Τ ổνγ θυ〈τ κηι χ⌠ κ µ ạνγ χ ựχ µ ắχ ν ι τι π – ν ι τι π: n [Z] = ∑ [Z k ] k =1 Chương 60 Mạng bốn cực (9) 8.2 Χ〈χ πη ươνγ πη〈π γ ηπ ν ốι µ ạνγ β ốν χ ựχ α) Γ ηπ σονγ σονγ – σονγ σονγ Γ ηπ σονγ σονγ χ ả ηαι χ ửα Ι ϖ◊ ΙΙ Μ ạνγ χ ựχ µ ớι, χ⌠ µα τρ ậν δ ẫν ν ạπ [ Ψ] νη σαυ: [Y] = [Y′] + [Y′′] Τ ổνγ θυ〈τ κηι χ⌠ κ µ ạνγ σονγ : n χ ựχ µ ắχ σονγ σονγ – σονγ [Y] = ∑ [Yk ] k =1 Chương 61 Mạng bốn cực (10) 8.2 Χ〈χ πη νγ πη〈π γ ηπ ν ι µ νγ β ν χ χ α) Γ ηπ ν ốι τι ếπ – σονγ σονγ Γ ηπ ν ι τι π χ α Ι ϖ◊ σονγ σονγ χ α ΙΙ Μ νγ χ χ µ ι, χ⌠ µα τρ ν η ỗν η ợπ [ Η] νη σαυ: [H] = [H′] + [H′′] Τ νγ θυ〈τ κηι χ⌠ κ µ νγ χ χ µ χ ν ι τι π – σονγ σονγ : n [H] = ∑ [H k ] k =1 Chương 62 Mạng bốn cực (11) 8.2 Χ〈χ πη νγ πη〈π γ ηπ ν ι µ νγ β ν χ χ α) Γ ηπ σονγ σονγ – ν ι τι π Γ ηπ σονγ σονγ χ α Ι ϖ◊ ν ι τι π χ α ΙΙ Μ νγ χ χ µ ι, χ⌠ µα τρ ν η ν η π νγ χ [Γ ] νη σαυ: [G] = [G′] + [G′′] Τ νγ θυ〈τ κηι χ⌠ κ µ νγ χ χ µ χ σονγ σονγ – ν ι τι π: n [G] = ∑ [G k ] k =1 Chương 63