Bài giảng Giải tích mạch - Chương 5: Phân tích mạch trong miền tần số - Nguyễn Thanh Nam
Khoa Điện-Điện tử - Đại học Bách khoa ĐHQG HCM
BK
Tp.HCM
BỘ MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐiỆN
21/11/2013
Chapitre 5:
Phân tích mạch trong miền tần số
…
Chapitre
Mạch cộng hưởng – RLC
Đặc tuyến tần số !!
Hàm truyền
Giản đồ Bode !!
…
1
4
2
5
3
•Ref.
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
PHÂN TÍCH MẠCH TRONG MIỀN TẦN SỐ
HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Mạch AC ở Cộng hưởng (CH)
Tổng trở tương đương
Cộng
hưởng
Z = R + j X
Z, Y
Tổng dẫn
(L & C)
Y = G + j B
Cộng hưởng X = 0 hay B = 0
02 loại CH (cơ bản):
- Cộng hưởng áp
- CH dòng điện
02 tham số cơ bản:
- Tần số riêng w0
- Hệ số phẩm chất Q
1
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
BK
Tp.HCM
21/11/2013
Cộng hưởng áp - RLC nối tiếp
U = {R+j(wL-1/wC)}.I
Z = R + j(wL - 1/wC) = R + j X
Cộng hưởng:
UL
UC
U
I
: tần số riêng
UR
U = UR
Z = R
j = 0
jwL
(jwC)-1
UL = - UC I = Imax (U=const)
R
C
L
I
Vector
Z
U
C
U
R
UL
R
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Cộng hưởng dòng - RLC song song
I = { G + j(wC-1/wL) } . U
Y = G + j(wC - 1/wL) = G + j B
Cộng hưởng:
I
R
C
L
U
IR IC IL
: tần số riêng
IC
IL
U
I = IR
Y = G
j = 0
IL = IC
U = Umax (I=const)
I
Vector tournant
IR
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Cộng hưởng– Hệ số phẩm chất Q
: tần số riêng
Cộng hưởng áp
w w0
Điện trở
Đặc tính
Cộng hưởng dòng
w w0
2
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Q – Hệ số phẩm chất của ptử L,C
Wamax : Năng lượng tích trữ tối đa
WT : Năng lượng tiêu tán 1 chu kỳ
Hệ số phẩm chất (nối tiếp/song song)
wL
Hệ số tổn hao
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
BK
Tp.HCM
21/11/2013
Đặc tuyến tần số Z(w) và j(w)
R
C
L
I
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
BK
Tp.HCM
21/11/2013
Đặc tính – bộ lọc dải thông
R
C
L
I
Imax = Em/R
cộng hưởng
UR
U
C
UL
Tần số riêng
Độ rộng băng thông
Dải thông
BW = wC2 - wC1
3
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Hàm truyền
Quan hệ giữa hai trạng thái (vào ra)
(thường dùng) trong mạch xác lập
Hàm truyền (phức) – xác lập điều hòa.
– Hàm truyền phức H(jw) = X2 / X1
– Chuẩn là dùng hàm “Công suất”
P1/P2 hay S1/S2 = (U1I1)/(U2I2)
– Với trạng thái U,I – có 04 loại hàm truyền:
Gain – khuyếch đại áp : H(jw) = U2 / U1 = ku(jw)
Gain – khuyếch đại dòng : H(jw) = I2 / I1 = ki(jw)
Hàm tổng trở : H(jw) = U2 / I1 = ZT(jw)
Hàm tổng dẫn : H(jw) = I2 / U1 = YT(jw)
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Hàm truyền phức …
Dạng phân thức
H(jw) = X2 / X1 = P(jw) / Q(jw)
P,Q đa thức theo (jw)
– Nghiệm P(jw) = 0 – điểm không H(jw)
– Nghiệm Q(jw) = 0 – điểm cực H(jw)
– H(jw) = M(jw) (kết hợp hàm truyền)
Hàm truyền cho một cái nhìn khá đầy đủ về hoạt động của
mạch – là dữ liệu chính cho tổng hợp mạch
… và giải tích trong miền tần số
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Đặc tuyến tần số – Giản đồ Bode
Đáp ứng tần số - hàm truyền
– Đồ thị H(w) – giá trị biên độ -Gain.
– Phase j(w) – góc lệch pha.
Khó khăn để quan sát vùng gốc của đồ thị.
Thiếu khả năng làm rõ các điểm nhấn, cực trị,…
Giản đồ Bode
– Ưu tiên (!!) dạng thang đo Logarith
– Sử dụng dạng đơn vị đo quy chuẩn – ngay cả cho tần
số (w/w0). Sau đó chọn thang tuyến tính hay logarith
– Ưu thế: tiện dụng, đặc biệt cho các khoảng rộng !
4
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
BK
Tp.HCM
21/11/2013
Thang Logarith – Giản đồ Bode
Tần số logarithm “Góc nhìn rộng”
– Octave
tính theo Ln(f/f0) / loge(f/f0)
– Decade
cho đại lượng Lg(f/f0) / log10(f/f0)
Trị biên độ (Gain) – thang logarithm
– Gain công suất quy đổi (khuyếch đại công suất)
A = Ps/Po – Giá trị rất cao => Thang logarithm
+ Neper [Np] - Tính cho
+ Décibel [dB] khi tính là Gp =10 lg(A)
• [dB] Gain tính cho áp (dòng)
Gp = Ln(A) = loge(A)
GdB = 10 Lg(Ps/Po) = 20 Lg(Us/Uo) = 20 Lg(Is/Io)
(Đo dB)
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Lọc tần số – Lọc lý tưởng
Khái niệm: Bộ lọc – ví dụ mạng 2 cửa trong miền tần số
– Có tính lựa chọn tần số khi cho tín hiệu truyền qua.
– Cho phép “Qua” các tín hiệu trong [wc1, wc2] – dải thông
và “Chặn" (làm yếu) tín hiệu ở ngoài dải trên – dải chắn
wc – Tần số cắt !
Lọc lý tưởng
– Dải thông: + có thể làm lệch pha nhưng
H(w)
Dải thông
1
Đảm bảo dạng (trị biên độ) tín hiệu
H(w) = 1 et j (w) = w.
– Triệt tiêu tín hiệu trong dải chắn -
w
wc1 wc2
H(w) = 0
j (w) không xác định
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Phân loại Bộ lọc
04 loại chức năng
– Thông thấp [0,wc]
H(w)
Thoâng thaáp
1
w
– Thông cao [wc,)
– Dải thông – Dải chắn [wc1,wc2]
wc
H(w)
Thoâng cao
(có thể tạo từ 02 loại trên)
1
w
H(w)
wc
Daûi thoâng
1
u2(t)
u1(t)
w
wc2
wc1
5
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Lọc thông thấp bậc 1 và 2
Mạng R-C hàm truyền điện áp
u2
jXC
1
1
H( jx)
u1 R jXC 1 jRCw 1 jx
1
Tần số gốc quy chiếu
w0
w
Chuẩn hóa
x
RC
w0
Thang Logarithm – biên độ
1
G(x) 20log
10log(1 x2 )
X log x
1 x2
Tiệm cận :
Quand w0 ; H1 et X- ; G0
w= w0 ; H=1/2 et X=0 ; G= -3dB
w; H0 et X ; G -10 log(x2) = - 20 X
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Lọc thông thấp bậc 1 (và 2)
Giản đồ Bode
thông tháp bậc 1
G
Bậc nhất
Áp trên tụ C thông thấp
Áp trên R thông cao
X=logx
-20X
-3dB
Bậc 2
UC thông thấp
UL thông cao
UR dải thông
Ts. NguyễnThanh Nam, “Analyse du Circuit Electrique ”
ĐHBK – K2012
21/11/2013
BK
Tp.HCM
Lọc bậc 1 và 2
A. jx
A
Thông
cao
Dải thông
1
1 jx
1 jQ(x )
x
G
G
X=logx
-20X
X=logx
-3dB
6
6 trang
21520
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Giải tích mạch - Chương 5: Phân tích mạch trong miền tần số - Nguyễn Thanh Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_giai_tich_mach_chuong_5_phan_tich_mach_trong_mien.pdf
