Bài giảng nguyên lí điện tử 1

Khoa Công nghệ thông tin<br /> Bộ môn Điện Tử Viễn Thông<br /> <br /> Bài giảng<br /> <br /> NGUYÊN LÝ ĐIỆN TỬ 1<br /> <br /> Người biên soạn: Nguyễn Văn Thắng<br /> <br /> Thái Nguyên 2009<br /> <br /> Chương I<br /> CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH<br /> 1.1. Các đại lượng cơ bản<br /> 1.1.1. Điện áp, dòng điện và công suất<br /> Điện áp và dòng điện là hai đại lương cơ bản của một mạch điện, chúng cho<br /> biết trạng thái về điện ở những điểm, những bộ phận khác nhau vào những thời<br /> điểm khác nhau cuả mạch điện và như vậy chúng còn được gọi là các thông số cơ<br /> bản của một mạch điện.<br /> Điện áp: Khái niệm điện áp được rút ra từ khái niệm điện thế trong vật lý. Là<br /> hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau. Thường chọn một điểm nào đó của mạch<br /> để làm điểm gốc có điện thế bằng không (điểm đất). Khi đó điện thế của mọi điểm<br /> khác trong mạch có giá trị âm hay dương được mang so sánh với điểm gốc và<br /> được hiểu là điện áp tại điểm đó. Một cách tổng quát điện áp giữa hai điểm A và B<br /> được kí hiệu là UAB được xác định bởi UAB =VA -VB<br /> với VA, VB là điện thế của điểm A, B so với điểm gốc.<br /> Dòng điện: Khái niệm dòng điện là biểu hiện trạng thái chuyển động của các<br /> hạt mang điện trong vật chất do tác động của trường hay do tồn tại một gradien<br /> nồng độ theo hạt trong không gian. Dòng điện trong mạch có chiều chạy từ nơi có<br /> điện thế cao đến nơi có điện thế thấp và như vậy có chiều ngược chiều với chiều<br /> của điện tử.<br /> Công suất: là công mà dòng điện sản ra trên đoạn mạch trong một đơn vị thời<br /> gian. Do đó công suất P được sinh ra bởi dòng điện I khi chảy giữa 2 điểm của<br /> đoạn mạch có điện áp đặt vào U sẽ là:<br /> Trong thực tế còn tính đến công suất trung bình trong một khoảng thời gian T<br /> đã cho. Giá trị này gọi là công suất hiệu dụng và bằng:<br /> T<br /> <br /> Peff <br /> <br /> 1<br /> P(t )dt<br /> T<br /> 0<br /> <br /> (1.2)<br /> <br /> 1.1.2. Các phần tử tuyến tính - Mạch tuyến tính<br /> Các phần tử tuyến tính là R, L, C<br /> 1. Định nghĩa điện trở: Tỉ số giữa điện áp ở hai đầu và dòng điện chạy qua<br /> một phần tử là một hằng số và hằng số đó gọi là điện trở của phần tử.<br /> 2<br /> <br /> R=<br /> <br /> U<br /> I<br /> <br /> (1.3)<br /> <br /> 2. Định nghĩa tự cảm: tỉ số điện áp giữa hai đầu phần tử chia cho đạo hàm của<br /> dòng điện theo thời gian qua phần tử ấy thì đại lượng ấy cuàng là một hằng số<br /> và hằng số đó gọi là tự cảm.<br /> L=<br /> <br /> U<br /> di<br /> dt<br /> <br /> (1.4)<br /> <br /> 3. Điện dung: Nghịch đảo tỉ số giữa điện áp giữa hai đầu phần tử và tích phân<br /> của dòng điện là một hằng số và hằng số đó gọi là điện dung<br /> 1<br /> U<br /> <br /> C  idt<br /> <br /> (1.5)<br /> <br /> 4. Mạch tuyến tính là mạch chỉ gồm các phần tử tuyến tính. Một mạch tuyến<br /> tính có các tính chất sau:<br /> - Đặc tuyến Vôn – Ampe (thể hiện quan hệ U(i) là một đường thẳng<br /> -<br /> <br /> Tuân theo nguyên lý chồng chất. Tác động tổng cộng bằng tổng các tác<br /> động riêng rẽ lên nó<br /> Không phát sinh thành phần tần số lạ khi làm việc với tín hiệu xoay<br /> chiều (không gây méo phi tuyến)<br /> <br /> 1.2. Các đặc trưng của mạch RC và mạch RLC<br /> 1.2.1. Mạch tích phân<br /> Mạch tích phân là mạch RC nối tiếp lối ra trên tụ điện và có điện áp lối ra tỉ lệ với tích<br /> phân điện áp lối vào<br /> i<br /> <br /> R<br /> <br /> uv<br /> <br /> C<br /> <br /> ur<br /> <br /> Hình 1.1 Mạch tích phân<br /> ur =<br /> <br /> 1<br /> RC<br /> <br /> u<br /> <br /> v<br /> <br /> (1.6)<br /> <br /> dt<br /> <br /> ta có uv = uR +uC<br /> <br /> 3<br /> <br /> uC =<br /> <br /> 1<br /> idt<br /> C<br /> <br /> điều kiện đồi với mạch tích phân là<br /> UC >1)<br /> Khi đó ta có UV  UR<br /> i=<br /> <br /> U R UV<br /> <br /> R<br /> R<br /> <br /> a<br /> <br /> b<br /> Hình 1.2 Tín hiệu lối vào a)<br /> và lối ra b) tương ứng của mạch tích phân<br /> ur =uC=<br /> <br /> 1<br /> 1<br />  idt = RC  uv dt<br /> C<br /> <br /> 1.2.2. Mạch vi phân<br /> Mạch vi phân là mạch<br /> C<br /> <br /> Uv<br /> <br /> R<br /> <br /> Ur<br /> <br /> đối với mạch vi phân ta có điều kiện<br /> Hình 1.3. Mạch vi phân<br /> UR