Bài giảng Giải tích mạch - Chương 3, Phần 2: Các phương pháp phân tích. Các định lí
Chương 3 : Các PP phân tích-Các định lý
3.1 Phương pháp dòng điện nhánh
3.2 Phương pháp điện thế nút
3.3 Phương pháp dòng mắt lưới
3.4 Mạch điện có ghép hỗ cảm
3.5 Mạch có khuếch đại thuật toán
3.6 Các định lý mạch
3.7 Mạch 3 pha
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
1
3.4 Mạch ghép hỗ cảm
Hệ phương trình miền thời gian
di1 di2
u1(t) = ±L ± M
1
dt
dt
di1
dt
di2
u2 (t) = ±L2 ± M
dt
Hệ phương trình miền phức
•
•
•
U1 = ± jωL I ± jωM I2
1 1
•
•
•
U2 = ± jωL2 I2 ± jωM I1
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
2
3.4.1 Mạch hỗ cảm-PP dòng nhánh
Xem phần tử hỗ cảm là 2
nhánh mới với thông số là 2
nguồn áp
Viết hệ pt dòng nhánh
Bổ sung thêm hai pt của
phần tử hỗ cảm
•
•
•
U1 = ± jωL I ± jωM I2
1 1
•
•
•
U2 = ± jωL2 I2 ± jωM I1
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
3
3.4.2 Mạch không hỗ cảm tương đương
jωM
jωM
1
2
jωL1
jωL2
jωL1
jωL2
i1
i2
i3
3
1
2
i1
i2
Z1 = jω(L − M )
Z1 = jω(L + M )
1
1
Z2 = jω(L2 − M )
Z3 = jωM
Z2 = jω(L2 + M )
i3
3
Z3 = − jωM
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
4
3.4.3 Mạch có biến áp lý tưởng
Điều kiện để cuộn dây ghép hỗ cảm được xét dưới mô
hình BALT
◦ L1 , L2 là VCL nhưng tỉ số hữu hạn
2
L2 N2
=
= n2
L N1
1
M
◦ Hệ số ghép
k =
=1
L L
1 2
1:n
M
(k)
L1
(N1)
L2
(N2)
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
5
3.4.3.1 BALT phương trình mô tả
I2
I2
I1
I1
1:n
1:n
U1
U1
U2
U2
•
•
•
•
U2 = nU1
U2 = nU1
•
•
•
•
+1
I2 = I1
−1
I2 = I1
n
n
Z2 = n2Z1
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
6
3.4.3.2 BALT cách phân tích
Qui đổi trở kháng
Áp dụng khi 2 cuộn dây cách ly
•
•
1
U1 = U2
Qui về sơ cấp
n
•
•
◦ Nguồn áp → chia xuống n lần
◦ Nguồn dòng → nhân lên n lần
◦ Trở kháng → chia xuống n2 lần
I1 = n I2
1
Z1 = Z2
n2
Qui về thứ cấp
•
•
◦ Nguồn áp → nhân lên n lần
◦ Nguồn dòng → chia xuống n lần
◦ Trở kháng → nhân lên n2 lần
U2 = nU1
•
•
1
I2 = I1
n
Z2 = n2Z1
Lưu ý cực tính 2 cuộn dây !
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
7
3.4.3.2 BALT cách phân tích
PP thế nút – dòng mắt lưới
Áp dụng khi có dòng chảy giữa 2 cuộn dây
Thay các cuộn dây bằng các nguồn
◦ Nguồn áp → khi dùng pp dòng mắt lưới
◦ Nguồn dòng → khi dùng pp thế nút
Viết hệ pt mạch
Bổ sung thêm 2 pt của BALT
•
•
•
•
U2 = nU1
U2 = nU1
hoặc
•
•
•
•
1
−1
I2 = I1
I2 = I1
n
n
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
8
3.5 Mạch có khuếch đại thuật toán
Khuếch đại thuật toán : OP-AMP (Operational Amplifier)
+ Power supply
Inverting input
Output
Có 5 cực chính
Noninverting input
- Power supply
Ground terminal
+Vcc
Thường cấp
nguồn đôi
-Vcc
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
9
Đặc tuyến làm việc
u0
+Vcc
uo = ϕo
Esat
ϕ-
ϕ0
V = ϕ+ −ϕ-
in
Vin
-E0
Vin
Esat = V −1, 7 V
ϕ+
E0
cc
-Vcc
-Esat
E0 = vaøi traêm µV
Ground terminal
(BH döông)
(BH aâm)
(T.tính)
Có thể gần đúng chia đặc tuyến thành 3 miền
Tuy nhiên nếu OP-AMP được phân cực để làm việc trong
vùng tuyến tính → Phần tử mạch tuyến tính
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
10
Công nghệ chế tạo
Hiện nay phần tử này được chế tạo theo công nghệ tích
hợp (IC), đóng vỏ dạng DIP
1
5
4
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
13
Sơ đồ mạch tương đương của OP-AMP
Ri ≈ ∞
Ro ≈ 0
Ri >1MΩ
Ro < 200 Ω
4 5
COMMERCIAL OP-AMPS AND THEIR MODEL VALUES
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
14
OP-AMP lý tưởng (ideal OP-Amp)
u0
u0
uo = ϕo
Esat
Vcc
Vin
V = ϕ+ −ϕ-
Vin
in
-E0
+
Esat = V
E0
cc
-Esat
(Ñaëc tuyeán thöïc)
-Vcc
E0 = 0
(Ñaëc tuyeán lí töôûng)
i = 0; i = 0
+
-
V
( Heä ptrình moâ taû ôû 3
cheá ñoä )
in
u = V .
↔ V ≠ 0
o
cc
in
V
in
−V < uo < V ↔ V = 0
cc
cc
in
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
15
Mô hình OP-AMP tuyến tính
+Vcc
u0
ϕ-
i-
Vcc
ϕ0
Vin
Vin
ϕ+
i+
-Vcc
(Mieàn tuyeán tính)
-Vcc
Ground terminal
Khi OP-AMP ñöôïc phaân cöïc
0
+
sao cho : -Vcc < u0 < Vcc , ta coù :
i = 0
-
ϕ+ = ϕ−
V = ϕ+ −ϕ− = 0
in
(Heä ptrình mieàn tuyeán tính)
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
16
3.6 Các định lý mạch
Các định lý trình bày ở đây
chỉ đúng cho mạch tuyến tính
◦ Mạch điện trở (DC)
◦ Mạch phức
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
17
3.6.1 Định lý thay thế
I
Mạch
U
A
I
Mạch
Mạch
U
A
B
I
Mạch
U
A
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
18
3.6.2 Tính chất tuyến tính
Quan hệ tuyến tính
m
n
•
•
•
X = a E + b J
∑ ∑
ki i
k
kj j
i=1
j=1
•
Xk
: đáp ứng của nhánh k (dòng điện, điện áp)
: kích thích (nguồn áp, nguồn dòng)
: các hằng số (thực hoặc phức)
•
•
Ei , Jj
aki ,bkj
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
19
3.6.2 Tính chất tuyến tính
VD : tìm dòng điện chảy trong các nhánh
Z1
I1
•
•
•
I2
Im1(Z1 + Z2 ) − Im2 (Z2 ) = E
Im1
J
Im2
Z2
E
•
•
Im2 = − J
•
E
•
•
Z2 J
I1 =
−
(Z1 + Z2 ) (Z1 + Z2 )
•
E
•
•
•
•
Z1 J
I2 = Im1− Im2 =
+
(Z1 + Z2 ) (Z1 + Z2 )
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
20
3.6.2 Tính chất tuyến tính
Nguyên lý tỉ lệ
m
n
m
n
•
•
•
•
•
•
X = a E + b J
a (K E ) + b (K J ) = K X
∑ ∑
∑ ∑
k
ki
i
kj
j
ki
i
kj
j
k
i=1
j=1
i=1
j=1
Nếu đồng loạt các nguồn kích thích cùng tăng lên K lần
thì tất cả các đáp ứng cũng tăng lên K lần.
K là hằng số tỉ lệ (có thể thực hoặc phức)
Đặc biệt khi mạch điện có duy nhất 1 nguồn kích thích
thì mỗi đáp ứng sẽ tỉ lệ với kích thích đó
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
21
3.6.2 Tính chất tuyến tính
VD : tìm dòng điện chảy trong các nhánh
Z1
I1
•
•
•
I2
Im1(Z1 + Z2 ) − Im2 (Z2 ) = K E
Im1
KJ
Im2
KE
Z2
•
•
Im2 = −K J
•
•
•
•
K E Z2K J
−
I1 =
= K I1
(Old )
(Z1 + Z2 ) (Z1 + Z2 )
•
KE Z1K J
•
•
•
•
•
I2 = Im1− Im2 =
+
= K I2
(Old )
(Z1 + Z2 ) (Z1 + Z2 )
Bài giảng Giải tích Mạch 2014
22
Tải về để xem bản đầy đủ
35 trang
15140
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Giải tích mạch - Chương 3, Phần 2: Các phương pháp phân tích. Các định lí", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_giai_tich_mach_chuong_3_phan_2_cac_phuong_phap_pha.pdf
