Bài giảng Vô tuyến điện đại cương - Chương 3: Phaso. Những nội dung chính được trình bày trong chương 3 gồm có: Số phức, hàm e mũ, Phaso, trở kháng, bộ lọc RC, mạch cộng hưởng nối tiếp, mạch cộng hưởng song song, công suất Phaso.
VƠ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG TS Ngơ Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 2016 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Tài liệu tham khảo [1] David B Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999) [2] Dennis L Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011) [3] Jon B Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009) [4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT [5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT [6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/ Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 CHƯƠNG PHASO Số phức Hàm e mũ Phaso Trở kháng Bộ lọc RC Mạch cộng hưởng nối tiếp Mạch cộng hưởng song song Công suất Phaso Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Số phức Số phức Ký hiệu số phức toán học : Ký hiệu số phức kỹ thuật điện : Số phức: Liên hợp phức : Phần thực : Ảo Phần ảo : Biểu diễn số phức qua biên độ pha Biên độ : Pha : Phần thực phần ảo: Biểu diễn rút gọn: Modun pha số phức z : Thực Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Số phức Các biểu thức liên hệ Xét hai số phức z t Tích hai số phức : • Ví dụ: xét tích (-1) z Thương hai số phức : Bình phương số phức : Khai số phức : • Mặt khác, xét tích (1) • Căn thức số phức có nghiệm Ngơ Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Hàm e mũ Hàm exponent Các tính chất Xét số ảo : Biểu diễn theo hàm lượng giác : Các hệ thức Euler Quỹ tích hàm e mũ Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Phaso Phasors Biểu thức liên hệ mạch R, L, C : Biểu diễn điện : A : đỉnh biên độ (Volts) : góc pha (radian) : tần số góc (radian/second) : • f : tần số tính theo chu kỳ/giây hertz Biểu diễn dòng điện : B : đỉnh biên độ (ampere) : góc pha dòng điện (radian) • : dòng điện sớm pha điện áp • : dòng điện muôn pha điện áp Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Phaso Xét mạch có tụ điện C Ta nói : Dòng điện qua tụ điện sớm pha điện áp lượng /2 90o Áp dụng hệ thức Euler, ta có: Viết lại biểu thức cho điện áp : Viết lại biểu thức cho dòng điện : Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Phaso Xét trường hợp Điện áp dòng khơng đổi Biên độ pha : V I gọi phasors • Là đại lượng phức không phụ thuộc vào thời gian Sử dụng biểu thức biên độ pha, ta có Lấy đạo hàm theo thời gian tương đương với việc nhân thêm lượng • Mạch tụ điện • Mạch cuộn cảm • Mạch điện trở Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 10 Trở kháng Impedence Xét trường hợp điện áp dòng khơng đổi (Phasors) Trở kháng Z : tỷ số điện áp dòng điện Đơn vị đo : ohm Biểu diễn trở kháng dạng số phức : • R : điện trở thuần; X : độ điện kháng Mạch cuộn cảm : Mạch tụ điện : Trị tuyệt đối điện kháng : Mạch nối tiếp : Mạch song song : Độ dẫn nạp Y : Nghịch đảo trở kháng : Đơn vị đo siemen (S) G : độ dẫn; B : độ điện nạp Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 11 Bộ lọc RC RC Filters I Bộ lọc âm tần (chặn tần số cao) R Điện áp tụ điện : Vi Hằng số thời gian : Ở miền tần số thấp : Tần số ngưỡng (cut-off) : Ở miền tần số cao : • Ứng dụng nhiều lọc chặn tần số cao giữ lại tần số âm C + V - Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 12 Bộ lọc RC I+ Bộ lọc cao tần (chặn tần số thấp) Điện áp điện trở : Ở miền tần số thấp : Ứng dụng lọc tiếng ồn nguồn điện gây V - R Vi C Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 13 Mạch cộng hưởng nối tiếp Series Resonance C Mạch RLC – lọc băng tần Điện áp điện trở : L Vi + V R - Điện kháng : Miền tần số thấp : đóng góp tụ điện => Điện kháng lớn có giá trị âm Miền tần số cao : Đóng góp cuộn cảm => Điện kháng lớn có giá trị dương Tần số cộng hưởng : điện kháng Tại tần số cộng hưởng : Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 14 Mạch cộng hưởng nối tiếp Khi điện kháng điện trở : Tại tần số cao: Tại tần số thấp : Sử dụng hệ thức tần số cộng hưởng Hệ số âm sắc : tỷ số điện kháng điện trở Viết lại hệ thức : , ta có : Ngơ Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 15 Mạch cộng hưởng nối tiếp Xét hệ thức : Ta có : Thay vào biểu thức cho Q : suy : Dải tần số ứng với nửa công suất : Xét mạch vùng nghỉ : Ở tần số cách xa tần số cộng hưởng : Tính gần : Điện áp mạch : : số cuộn cảm (ở miền tần số thấp) Xét miền tần số thấp : : số tụ điện (thời gian) Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 16 Mạch cộng hưởng song song Parallel Resonance Biểu diễn qua độ dẫn nạp Độ điện nạp B = tần số cộng hưởng Điện áp cực đại Tần số ½ điện áp : Đặt : Viết lại : + I L C G V - Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 17 Công suất Phaso Phasor Power Công suất tức thời : Cơng suất trung bình : • Ip : dòng cực đại Cơng suất biểu diễn qua phasor Thay trở kháng ta có : Cơng suất trung bình : Ngơ Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 18 Công suất Phaso Công suất phản ứng phần ảo P Vc : điện áp tụ điện Viết lại biểu thức dạng lượng : • Năng lượng cực đại tích trữ cuộn cảm : • Năng lượng cực đại tích trữ tụ điện : Biểu thức tổng quát cho hệ số âm sắc Khi lượng tích trữ tụ điện 0, lượng tích trữ cuộn cảm đạt cực đại lượng toàn phần mạch điện ... pha dòng điện (radian) • : dòng điện sớm pha điện áp • : dòng điện mn pha điện áp Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Phaso Xét mạch có tụ điện C Ta nói : Dòng điện qua tụ điện sớm pha điện áp... tiếng ồn nguồn điện gây V - R Vi C Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 13 Mạch cộng hưởng nối tiếp Series Resonance C Mạch RLC – lọc băng tần Điện áp điện trở : L Vi + V R - Điện kháng :... Mạch tụ điện • Mạch cuộn cảm • Mạch điện trở Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 10 Trở kháng Impedence Xét trường hợp điện áp dòng khơng đổi (Phasors) Trở kháng Z : tỷ số điện áp dòng điện