Bài giảng Vô tuyến điện đại cương: Chương 3 - TS. Ngô Văn Thanh

VÔ TUYẾN ĐIỆN
ĐẠI CƯƠNG
TS. Ngô Văn Thanh
Viện Vật Lý

Hà Nội - 2016


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

2

Tài liệu tham khảo
[1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999).
[2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge
University Press 2011).
[3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge
University Press 2009).
[4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT
[5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT
[6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT

Website : />Email :


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

3

CHƯƠNG 3. PHASO
1. Số phức

2. Hàm e mũ
3. Phaso
4. Trở kháng
5. Bộ lọc RC
6. Mạch cộng hưởng nối tiếp
7. Mạch cộng hưởng song song
8. Công suất Phaso


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

4

1. Số phức
 Số phức
 Ký hiệu số phức trong toán học :

 Ký hiệu số phức trong kỹ thuật điện :
 Số phức:
 Liên hợp phức :
 Phần thực :

Ảo

 Phần ảo :

 Biểu diễn số phức qua biên độ và pha
 Biên độ :

 Pha :

 Phần thực và phần ảo:
 Biểu diễn rút gọn:
 Modun và pha của số phức z :

Thực


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

5

1. Số phức
 Các biểu thức liên hệ
 Xét hai số phức z và t
 Tích của hai số phức :
• Ví dụ: xét tích (-1) và z

 Thương của hai số phức :
 Bình phương của số phức :
 Khai căn của số phức :
• Mặt khác, xét tích (1) và

• Căn thức của số phức có 2 nghiệm


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

6

2. Hàm e mũ

 Hàm exponent
 Các tính chất
 Xét số ảo :

 Biểu diễn theo hàm lượng giác :

 Các hệ thức Euler
Quỹ tích của hàm e mũ


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

7

3. Phaso
 Phasors
 Biểu thức liên hệ trong các mạch R, L, C :

 Biểu diễn điện thế :
 A : đỉnh biên độ (Volts)
  : góc pha (radian)
  : tần số góc (radian/second) :
• f : tần số tính theo chu kỳ/giây hoặc hertz

 Biểu diễn dòng điện :
 B : đỉnh biên độ (ampere)
  : góc pha của dòng điện (radian)
•
: dòng điện sớm pha hơn điện áp
•

: dòng điện muôn pha hơn điện áp


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

8

3. Phaso
 Xét mạch có tụ điện C

 Ta nói : Dòng điện qua tụ điện sớm pha hơn điện áp một lượng là /2 hoặc 90o
 Áp dụng hệ thức Euler, ta có:

 Viết lại biểu thức cho điện áp :

 Viết lại biểu thức cho dòng điện :


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

9

3. Phaso
 Xét trường hợp Điện áp và dòng không đổi
 Biên độ và pha :

 V và I được gọi là phasors
• Là một đại lượng phức không phụ thuộc vào thời gian
 Sử dụng các biểu thức biên độ và pha, ta có

 Lấy đạo hàm theo thời gian tương đương với việc nhân thêm 1 lượng
• Mạch tụ điện
• Mạch cuộn cảm
• Mạch điện trở


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

10

4. Trở kháng
 Impedence
 Xét trường hợp điện áp và dòng không đổi (Phasors)
 Trở kháng Z : là tỷ số giữa điện áp và dòng điện
 Đơn vị đo : ohm
 Biểu diễn trở kháng dưới dạng số phức :
• R : điện trở thuần; X : độ điện kháng
 Mạch cuộn cảm :
 Mạch tụ điện :
 Trị tuyệt đối của điện kháng :
 Mạch nối tiếp :
 Mạch song song :

 Độ dẫn nạp Y :
 Nghịch đảo của trở kháng :
 Đơn vị đo siemen (S)
 G : độ dẫn;

B : độ điện nạp

Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

11

5. Bộ lọc RC
 RC Filters

I

 Bộ lọc âm tần (chặn tần số cao)

R
 Điện áp ngoài trên tụ điện :

Vi

 Hằng số thời gian :
 Ở miền tần số thấp :

 Tần số ngưỡng (cut-off) :
 Ở miền tần số cao :
• Ứng dụng nhiều trong bộ lọc chặn tần số cao và giữ lại tần số âm thanh.

C

+
V
-

Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

12

5. Bộ lọc RC

I+

 Bộ lọc cao tần (chặn tần số thấp)
 Điện áp trên điện trở :

 Ở miền tần số thấp :

 Ứng dụng trong bộ lọc

tiếng ồn do nguồn điện gây ra.

V

-

R
Vi

C


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

13

6. Mạch cộng hưởng nối tiếp
 Series Resonance

C

 Mạch RLC – bộ lọc băng tần
 Điện áp trên điện trở :

L
Vi

+
V

R
-

 Điện kháng :
 Miền tần số thấp : đóng góp của tụ điện

=> Điện kháng lớn và có giá trị âm
 Miền tần số cao : Đóng góp của cuộn cảm
=> Điện kháng lớn và có giá trị dương
 Tần số cộng hưởng : khi điện kháng bằng 0

 Tại tần số cộng hưởng :

Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

14

6. Mạch cộng hưởng nối tiếp
 Khi điện kháng và điện trở bằng nhau :

 Tại tần số cao:
 Tại tần số thấp :
 Sử dụng hệ thức tần số cộng hưởng

 Hệ số âm sắc : tỷ số giữa điện kháng và điện trở

 Viết lại các hệ thức trên :

, ta có :


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

15

6. Mạch cộng hưởng nối tiếp
 Xét hệ thức :
 Ta có :

 Thay vào biểu thức cho Q :
 suy ra :

 Dải tần số ứng với một nửa công suất :

 Xét mạch ở vùng nghỉ :
 Ở tần số cách xa tần số cộng hưởng :

 Tính gần đúng :
 Điện áp mạch ngoài :

: hằng số của cuộn cảm (ở miền tần số thấp)
 Xét miền tần số thấp :




: hằng số của tụ điện (thời gian)


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

16

7. Mạch cộng hưởng song song
 Parallel Resonance
 Biểu diễn qua độ dẫn nạp

 Độ điện nạp

 B = 0 tại tần số cộng hưởng
 Điện áp cực đại

 Tần số tại ½ điện áp :

 Đặt :
 Viết lại :

+
I

L

C

G

V
-


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

17

8. Công suất Phaso
 Phasor Power
 Công suất tức thời :
 Công suất trung bình :
• Ip : dòng cực đại.

 Công suất biểu diễn qua các phasor

 Thay trở kháng

 ta có :

 Công suất trung bình :


Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016

18

8. Công suất Phaso
 Công suất phản ứng là phần ảo của P

 Vc : điện áp trên tụ điện
 Viết lại biểu thức trên dưới dạng năng lượng :

• Năng lượng cực đại tích trữ trong cuộn cảm :
• Năng lượng cực đại tích trữ trong tụ điện :

 Biểu thức tổng quát cho hệ số âm sắc

 Khi năng lượng tích trữ trong tụ điện là bằng 0, năng lượng tích trữ trong cuộn

cảm đạt cực đại và bằng năng lượng toàn phần của mạch điện