Tài liệu lý thuyết mạch điện tử "mạng hai cửa"

Nguyễn Công Phương Mạng hai cửa Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dung I. Thông số mạch II. Phần tử mạch III. Mạch một chiều IV. Mạch xoay chiều V. Mạng hai cửa VI. Mạch ba pha VII.Quá trình quá độ VIII.Khuếch đại thuật toán Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 2 Giới thiệu (1) • Cửa: một cặp điểm, dòng điện chạy vào một điểm và đi ra khỏi điểm kia • Các phần tử cơ bản, mạng Thevenin & Norton: mạng một cửa • Mạng hai cửa: mạng điện có 2 cửa riêng biệt • Mạng hai cửa còn gọi là mạng bốn cực • Nghiên cứu mạng hai cửa vì: – Phổ biến trong viễn thông, điều khiển, hệ thống điện, điện tử, … – Khi biết được các thông số của một mạng hai cửa, ta sẽ coi nó như một “hộp đen” → rất thuận tiện khi nó được nhúng trong một mạng lớn hơn Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 3 Giới thiệu (2) • Xét mạng hai cửa với nguồn kích thích xoay chiều • Đặc trưng của một mạng hai cửa là một bộ thông số • Bộ thông số này liên kết 4 đại lượng Uɺ 1 , Iɺ1 , Uɺ 2 , Iɺ2 , trong đó có 2 đại lượng độc lập • Có 6 bộ (thông) số: ɺ ɺ – – – – – – Z Y H G A B I1 Uɺ1 I2 Mạng tuyến tính Iɺ1 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Uɺ 2 Iɺ2 4 Giới thiệu (3) • 2 bài toán chính: – Tính bộ thông số của mạng hai cửa – Phân tích mạch có mạng hai cửa (đã cho sẵn bộ thông số) Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 5 Mạng hai cửa 1. Các bộ thông số a) b) c) d) e) f) 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Z Y H G A B Quan hệ giữa các bộ thông số Phân tích mạch có mạng hai cửa Kết nối các mạng hai cửa Mạng T & П Mạng hai cửa tương đương của mạch điện có hỗ cảm Tương hỗ Tổng trở vào & hoà hợp tải Hàm truyền đạt Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 6 Z (1) • Còn gọi là bộ số tổng trở • Thường được dùng trong: – Tổng hợp các bộ lọc – Phối hợp trở kháng – Mạng lưới truyền tải điện Uɺ1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z 22 Iɺ2 Uɺ1   Z11 ↔ = ɺ U  2   Z 21 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ1 Iɺ2 Mạng tuyến tính Uɺ 2 Iɺ2 Z12   Iɺ1   Iɺ1   ɺ  = [Z ]  ɺ   Z 22   I 2   I2  Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 7 Z (2) Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z 22 Iɺ2 Uɺ1 = Z11 Iɺ1 → Uɺ 2 = Z21 Iɺ1 Iɺ2 = 0 Iɺ1 Uɺ1 Uɺ1 Z11 = Iɺ1 Uɺ 2 Z 21 = Iɺ1  Uɺ1 Uɺ1  Z11 = ɺ = ɺ I1 I1 Iɺ = 0  2 → Uɺ 2 Uɺ 2   Z 21 = Iɺ = Iɺ 1 1 Iɺ =0  2 Iɺ2 = 0 Uɺ 2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 8 Z (3) Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z 22 Iɺ2 Uɺ1 = Z12 Iɺ2 → Uɺ 2 = Z 22 Iɺ2 Iɺ1 = 0 Iɺ1 = 0 Uɺ1 Uɺ1 Z12 = Iɺ2 Uɺ 2 Z 22 = Iɺ2  Uɺ 1 Uɺ 1  Z12 = ɺ = ɺ I2 I 2 Iɺ =0  1 → Uɺ 2 Uɺ 2   Z 22 = Iɺ = Iɺ 2 2 Iɺ = 0  1 Iɺ2 Uɺ 2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 9 Z (4) Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Iɺ1 Uɺ1 Uɺ1 Z11 = Iɺ1 Uɺ 2 Z 21 = Iɺ1 Iɺ1 = 0 Iɺ2 = 0 Uɺ 2 Uɺ1 Uɺ1 Z12 = Iɺ2 Uɺ 2 Z 22 = Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Iɺ2 Uɺ 2 10 Z (5) • Nếu Z11 = Z22 : mạng hai cửa đối xứng • Nếu Z12 = Z21 : mạng hai cửa tương hỗ • Có một số mạng hai cửa không có bộ số Z Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 11 Z (6) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ1 Iɺ2 = 0 Uɺ1 Uɺ 1 Z11 = ɺ I1 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ2 =0 Uɺ1 = ( R1 + R2 ) Iɺ1 = (10 + 20) Iɺ1 = 30Iɺ1 Uɺ1 30 Iɺ1 → Z11 = = = 30Ω ɺI ɺI 1 1 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 12 Z (7) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ2 = 0 Iɺ1 Uɺ 2 Uɺ 2 Z21 = Iɺ1 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ2 =0 Uɺ 2 = R2 Iɺ1 = 20Iɺ1 Uɺ 2 20 Iɺ1 → Z 21 = = = 20Ω ɺI ɺI 1 1 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 13 Z (8) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ1 = 0 Iɺ2 Uɺ1 Uɺ1 Z12 = Iɺ2 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ1 =0 Uɺ1 = R2 Iɺ2 = 20Iɺ2 Uɺ 1 20 Iɺ2 → Z12 = = = 20Ω ɺI ɺI 2 2 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 14 Z (9) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ1 = 0 Iɺ2 Uɺ 2 Uɺ 2 Z22 = Iɺ2 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ1 =0 Uɺ 2 = ( R2 + R3 ) Iɺ2 = (20 + 30) Iɺ2 = 50 Iɺ2 Uɺ 2 50 Iɺ2 → Z 22 = = = 50Ω ɺI ɺI 2 2 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 15 VD1 Z (10) R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ1 Z11 = 30Ω Z21 = 20Ω Z12 = 20Ω Z22 = 50Ω 30 20  →Z =  20 50   Uɺ1 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 16 Z (11) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ1 Uɺ1 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 30 20  →Z =  20 50   Iɺ1 Iɺ2 Uɺ1 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Iɺ1 →Z =? Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 17 Z (12) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ2 = 0 Iɺ1 Uɺ1 Uɺ 1 Z11 = Iɺ1 Uɺ1 Iɺ2 =0 Uɺ1 = ( R1 + R2 ) Iɺ1 = (10 + 20) Iɺ1 = 30Iɺ1 Uɺ1 30 Iɺ1 → Z11 = = = 30Ω Iɺ Iɺ 1 Iɺ1 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 1 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 18 Z (13) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ2 = 0 Iɺ1 Uɺ 2 Uɺ 2 Z21 = Iɺ1 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ2 =0 Uɺ 2 = R2 Iɺ1 = 20Iɺ1 Uɺ 2 20 Iɺ1 → Z 21 = = = 20Ω Iɺ1 Iɺ1 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 19 Z (14) VD1 R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; R3 = 30 Ω; Tính bộ số Z. Iɺ1 = 0 Iɺ2 Uɺ1 Uɺ1 Z12 = Iɺ2 Iɺ1 Uɺ1 Iɺ1 =0 Uɺ 1 = − R2 Iɺ2 = −20 Iɺ2 Uɺ 1 −20 Iɺ2 → Z12 = = = −20Ω ɺI ɺI 2 2 Iɺ1 Iɺ2 [Z] Uɺ 2 Iɺ2 Uɺ 1 = Z11 Iɺ1 + Z12 Iɺ2 ɺ U 2 = Z 21 Iɺ1 + Z22 Iɺ2 Mạng hai cửa - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 20