Chương 2 cung cấp cho người học những kiến thức về thành phần của vô tuyến điện. Những thành phần chính của vô tuyến điện bao gồm: Điện trở, bộ nguồn, bộ chia, điện trở hồi tiếp, tụ điện, mạch RC, đi ốt, cuộn cảm, mạch điện RL
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 CÁC THÀNH PHẦN Điện trở Bộ nguồn Bộ chia Điện trở hồi tiếp Tụ điện Mạch RC Đi ốt Cuộn cảm Mạch điện RL Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Điện trở Resistor Định luật Ohm • Đơn vị đo : ohm () = Volt/ampere (V/A) • Mạch nối tiếp (định luật Kirchhoff) Độ dẫn điện Đơn vị đo : siemens (S) • Mạch song song Cơng suất tiêu thụ Tín hiệu hình sine, cơng suất trung bình : Ngơ Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Điện trở Bảng màu trị số điện trở Nâu Đỏ Cam Vàng Xanh dương Xanh lam Tím Xám Trắng Trị số Hệ số 10 102 103 104 105 106 107 108 109 Màu Đen • Dung sai : màu nhũ vàng = 5%; màu nhũ bạc = 10% • Vạch số đầu, vạch hệ số nhân • Ví dụ : đỏ - tím - nâu – nhũ vàng = 27 × 10 = 270 () 10% Cam – trắng – vàng – nhũ bạc = ??? Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Bộ nguồn Source Cung cấp công suất cho mạch điện : pin, ắc quy, điện lưới… Độ suy hao điện áp phụ thuộc vào điện trở nội Rs Mạch tương đương Thevenin Mạch nối tiếp gồm • nguồn điện áp lý tưởng V0 • điện trở nội Rs I + Rs V Mạch hở : • khơng có thành phần ngồi V0 - Mạch tương đương Norton Mạch song song gồm • nguồn dòng điện lý tưởng Is • vật dẫn Gs Thuộc loại đoản mạch (còn gọi mạch chập) Biểu thức liên hệ : I + Is Gs V - AC DC Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Bộ nguồn Xét mạch điện Thevenin nối với nguồn điện áp lý tưởng I Rs V V0 Định luật Kirchhoff Mạch điện thường gặp sạc pin V : điện áp pin V0 : điện áp cung cấp từ sạc Ví dụ : V =12 (volt) • Điện áp sạc pin đói : V0 =13.8 V • Điện áp sạc pin đầy (mạch hở) : V0 =12.8 V Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Bộ chia Dividers Xét mạch điện có nguồn Thevenin Điện áp Theo định luật Kirchhoff cho điện áp vào I I Rs Rs V0 Rl + V - Rl V0 Suy phương trình Mạch điện gọi chia áp I + Xét mạch chia dòng Dòng điện tải Is V Gs Theo định luật Kirchhoff Suy hệ thức - Gl Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Điện trở hồi tiếp Look-Back Resistance Mục đích: tìm mạch tương đương cho nguồn điện Xác định thành phần mạch tương đương Thevenin • Điện áp mạch hở V0, dòng đoản mạch Is điện trở nội Rs Độ dốc đồ thị điện áp – dòng điện khơng thay đổi Điện trở hồi tiếp: điện trở nội tắt nguồn Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 10 Điện trở hồi tiếp Xét mạch chia điện áp tương đương với mạch Thevenin I I R1 V R2 R1 + V0 - R2 + V0 I Điện trở hồi tiếp Dòng đoản mạch Suy điện trở hồi tiếp R1 R1 V R2 + V0 - V Is Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 11 Tụ điện Capacitors Định luật Gauss điện trường Đơn vị đo : Farads (F) Q : điện tích phụ thuộc vào thời gian + V Mạch song song - I C + V Mạch nối tiếp I1 I2 C1 C2 C3 I3 - V V V I + 1- + - + 3C1 C2 C3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 12 Tụ điện Mạch chia áp điện dung I C1 Vi C2 Điện áp đầu Điện áp đầu vào Chia vế theo vế hai phương trình, ta có Điện dung C1 lớn điện áp lớn + V - Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 13 Tụ điện Năng lượng tích trữ tụ điện Xét tụ điện khơng có điện tích Tại thời điểm t = 0, bắt đầu nạp điện cho tụ Công suất tiêu thụ tụ điện Năng lượng tích trữ Từ biểu thức Thay vào biểu thức lượng, ta thu Đổi biến lấy tích phân Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 14 Mạch RC I Xét mạch điện Điện trở nối với tụ điện nạp đầy Dòng điện • Dấu trừ diễn tả dòng điện khỏi tụ C + V R - Viết lại biểu thức dạng phương trình vi phân • Đại lượng RC có thứ ngun thời gian, ta gọi số thời gian ký hiệu • Nghiệm phương trình vi phân có dạng • Vi điện áp ban đầu • Thời điểm để điện áp giảm nửa • Nếu đo t2 ta dễ dàng tính Ngơ Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 15 Mạch RC Mạch RC Mạch RC nối với nguồn điện V0 Áp dụng định luật Kirchhoft • VC VR : điện áp đầu tụ điện điện trở Dòng điện mạch Điện áp V0 không đổi, lấy đạo hàm vế : Thay vào phương trình cho dòng điện, suy Nghiệm phương trình vi phân R I V0 + - VR + VC C Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 16 Đi ốt Diode Cho phép dòng điện dễ dàng chạy theo chiều xác định Dòng điện qua diode biến thiên khơng tuyến tính Khi điện áp , diode cho dòng điện chạy qua Khi điện áp lớn điện áp ngưỡng : dòng điện tăng nhanh V < : khơng có dòng điện chạy qua V < điện áp đánh thủng : dòng điện lại tăng vọt lên làm cho diode bị hỏng Diode giống thiết bị tự chuyển mạch Khi V I dương : mạch mở Vùng cấm I + Cathode Anode Vùng dẫn Ngược lại : mạch bị đóng Ký hiệu Thường bắt đầu chữ “1N” • Ví dụ : 1N4148 Bắt đầu chữ “2N” : Transistor hay gọi bóng bán dẫn Điện áp đánh thủng Điện áp ngưỡng Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 17 Đi ốt Diode Mạch nắn Chuyển nguồn điện xoay chiều thành chiều Mạch đơn giản sử dụng diode AC Tải Mạch nắn cầu sử dụng diode AC Tải Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 18 Đi ốt Diode Diode Schottki Có điện áp thuận thấp (0.2 V) Làm giảm công suất tiêu thụ có dòng lớn Sử dụng để bảo vệ mạch điện bị ngược nguồn Diode Zener Sử dụng để điều hòa điện (ổn áp) Làm việc vùng ngưỡng điện áp đánh thủng Bảo vệ linh kiện bán dẫn transistor… Máy thu phát Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 19 Cuộn cảm Inductor V I + L Ký hiệu : L - Đơn vị đo : H (henries) Điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên dòng điện Độ tự cảm (định luật Faraday) Mạch nối tiếp Mạch song song V1 I + L1 - V2 I + L2 - V3 I + L3 - V I1 + L1 I2 I3 L2 L3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 20 Cuộn cảm Năng lượng tích trữ Cơng suất tiêu thụ Khi dòng điện lớn, cuộn cảm bị nóng lên Năng lượng tích trữ Từ cơng thức Ta viết lại lượng Đổi biến tích phân, ta có • Năng lượng tích trữ cuộn cảm tỷ lệ với bình phương dòng điện • Có thể giải phóng lượng lớn thời gian ngắn Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 21 Mạch điện RL Các mạch điện RL Xét mạch kín RL L L : giải phóng lượng R : tỏa nhiệt Dòng điện giảm nhanh theo thời gian Điện V suy phương trình vi phân bậc Đặt số thời gian Nghiệm phương trình vi phân: - V R I + Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 22 Mạch điện RL Is Xét mạch có nguồn dòng điện khơng đổi Dòng tồn phần: Điện L Is : khơng đổi, ta có V suy • • • • • Dòng điện ban đầu qua cuộn cảm : Dòng điện ban đầu qua điện trở : Dòng điện qua cuộn cảm tăng theo hàm e mũ Dòng điện qua điện trở giảm theo hàm e mũ Cả dòng điện biến thiên với số thời gian (L/R) - R IL + IR ... (F) Q : điện tích phụ thuộc vào thời gian + V Mạch song song - I C + V Mạch nối tiếp I1 I2 C1 C2 C3 I3 - V V V I + 1- + - + 3C1 C2 C3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 20 16 12 Tụ điện Mạch... R1 V R2 R1 + V0 - R2 + V0 I Điện trở hồi tiếp Dòng đoản mạch Suy điện trở hồi tiếp R1 R1 V R2 + V0 - V Is Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 20 16 11 Tụ điện Capacitors Định luật Gauss điện. .. (henries) Điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên dòng điện Độ tự cảm (định luật Faraday) Mạch nối tiếp Mạch song song V1 I + L1 - V2 I + L2 - V3 I + L3 - V I1 + L1 I2 I3 L2 L3 Ngô Văn Thanh