HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGUYỄN QUỐC DINH – BÙI THỊ DÂN
TÀI
LIỆU
LÝ THUYẾT MẠCH
(Dùng cho hệ đào tạo đại học)
Chủ
biên
NGUYỄN QUỐC DINH
HÀ NỘI 2013
PTIT
LỜI GIỚI THIỆU
Lý thuyết mạch là một trong số các môn cơ sở của kỹ thuật điện tử, viễn thông, tự động hoá,
nhằm cung cấp cho sinh viên khả năng nghiên cứu các mạch tương tự, đồng thời nó là cơ sở
lý thuyết để phân tích các mạch số. Nội dung chính của học phần này đề cập tới các loại bài
toán mạch kinh điển và các phương pháp phân tích-tổng hợp chúng.
Học liệu này gồm có sáu chương. Chương I đề cập đến các khái niệm, các thông số cơ bản
của lý thuyết mạch, đồng thời giúp sinh viên có một cách nhìn tổng quan những vấn đề mà
môn học này quan tâm. Chương II nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số trạng thái của
mạch điện, các nguyên lý và các phương pháp cơ bản phân tích mạch điện. Chương III đi
sâu nghiên cứu phương pháp phân tích các quá trình quá độ trong mạch. Chương IV trình bày
các cách biểu diễn hàm mạch và phương pháp vẽ đặc tuyến tần số của hàm mạch. Chương V
đề cập tới lý thuyết mạng bốn cực và ứng dụng trong nghiên cứu một số hệ thống. Chương VI
giới thiệu các vấn đề cơ bản trong tổng hợp mạch tuyến tính. Cuối cùng là một số phụ lục và
tài liệu tham khảo cho công việc biên soạn.
Đây là lần soạn thảo thứ tư. Tác giả đã có nhiều cố gắng cấu trúc lại nội dung nhưng cũng
không thể tránh khỏi những sai sót. Xin chân thành cảm ơn các ý kiến đóng góp của bạn đọc và
đồng nghiệp. Các ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ dinhptit@gmail.com.
Nguyễn Quốc Dinh
PTIT
MỤC
LỤC
Lời nói đầu
Từ và thuật ngữ viết tắt
Chương I: Các khái niệm cơ bản 3
1.1. Mạch điện trong miền thời gian 3
1.1.1 Tín hiệu liên tục 3
1.1.2 Mô hình mạch điện 4
1.1.3 Thông số tác động và thụ động của mạch 7
1.2. Mạch điện trong miền tần số 15
1.2.1 Các dạng biểu diễn của số phức 15
1.2.2 Phức hóa dao động điều hòa 16
1.2.3 Trở kháng và dẫn nạp 16
1.3. Cấu trúc hình học của mạch 24
1.4. Tính chất tuyến tính, bất biến, nhân quả và tương hỗ của mạch 25
1.4.1 Tính tuyến tính, bất biến và nhân quả 25
1.4.2 Tính tương hỗ của mạch 27
1.5. Công suất 27
1.5.1 Các thành phần công suất 27
1.5.2 Điều kiện để công suất tải đạt cực đại 29
1.6. Các định luật Kirchhoff 29
1.6.1 Định luật Kirchhoff 1 29
1.6.2 Định luật Kirchhoff 2 30
1.7. Kỹ thuật tính toán trong lý thuyết mạch 32
1.7.1 Chuẩn hóa giá trị 32
PTIT
1.7.2 Các đại lượng logarit 32
Câu hỏi và bài tập chương I 33
Chương II: Các phương pháp cơ bản phân tích mạch 38
2.1. Phương pháp dòng điện nhánh 38
2.2. Phương pháp dòng điện vòng 40
2.3. Phương pháp điện áp nút 44
2.4. Định lý nguồn tương đương 49
2.5. Nguyên lý xếp chồng 53
Câu hỏi và bài tập chương II 55
Chương III: Đáp ứng quá độ trong các mạch RLC 60
3.1. Các phương pháp phân tích mạch quá độ 60
3.2. Biến đổi Laplace 62
3.2.1 Biến đổi Laplace thuận 62
3.2.2 Các tính chất của biến đổi Laplace 63
3.2.3 Biến đổi Laplace của một số hàm thường dùng 64
3.2.4 Biến đổi Laplace ngược, phương pháp Heaviside 64
3.2.5 Mối quan hệ giữa vị trí các điểm cực và tính xác lập của hàm gốc 68
3.3. Ứng dụng biến đổi Laplace để giải mạch quá độ 69
3.3.1 Các bước cơ bản để giải mạch điện quá độ 69
3.3.2 Laplace hóa các phần tử thụ động 69
3.3.3 Ứng dụng giải mạch quá độ RL 70
3.3.4 Ứng dụng giải mạch quá độ RC 73
3.3.5 Ứng dụng giải mạch quá độ RLC 76
Câu hỏi và bài tập chương III 83
Chương IV: Đáp ứng tần số của mạch 89
PTIT
4.1. Hệ thống và đáp ứng tần số của hệ thống mạch 89
4.1.1 Các đặc trưng của hệ thống 89
4.1.2 Các phương pháp vẽ đáp ứng tần số của hệ thống mạch 90
4.2. Đồ thị Bode 91
4.2.1 Nguyên tắc đồ thị Bode 91
4.2.2 Đồ thị của thành phần hệ số K 93
4.2.3 Đồ thị của thành phần ứng với điểm không ở gốc tọa độ 93
4.2.4 Đồ thị của thành phần ứng với điểm không nằm trên trục σ 94
4.2.5 Đồ thị của thành phần ứng với cặp điểm không phức liên hiệp 95
4.2.6 Đồ thị của thành phần ứng với điểm không nằm trên trục ảo 97
4.2.7 Đồ thị của thành phần ứng với các điểm cực 98
4.3. Ứng dụng đồ thị Bode để khảo sát mạch điện 100
Câu hỏi và bài tập chương IV 104
Chương V: Mạng bốn cực 107
5.1. Các hệ phương trình đặc tính và sơ đồ tương đương mạng bốn cực tương hỗ 107
5.1.1 Các hệ phương trình đặc tính 107
5.1.2 Điều kiện tương hỗ của bốn cực 112
5.1.3 Sơ đồ tương đương của bốn cực tuyến tính, thụ động, tương hỗ 112
5.1.4 Các phương pháp ghép nối bốn cực 113
5.2. Mạng bốn cực đối xứng 118
5.2.1 Khái niệm bốn cực đối xứng 118
5.2.2 Định lý Bartlett-Brune 120
5.3. Các thông số sóng của mạng bốn cực 122
5.3.1 Trở kháng vào mạng bốn cực 123
5.3.2 Hàm truyền đạt điện áp của mạng bốn cực 123
PTIT