Bài giảng Vô tuyến điện đại cương: Chương 2 - TS. Ngô Văn Thanh

Chương 2 cung cấp cho người học những kiến thức về thành phần của vô tuyến điện. Những thành phần chính của vô tuyến điện bao gồm: Điện trở, bộ nguồn, bộ chia, điện trở hồi tiếp, tụ điện, mạch RC, đi ốt, cuộn cảm, mạch điện RL

VÔ TUYẾN ĐIỆN

ĐẠI CƯƠNG

TS Ngô Văn Thanh

Viện Vật Lý

Hà Nội - 2016

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 : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/

Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn

1 Điện trở

 Resistor

 Định luật Ohm

• Đơn vị đo : ohm () = Volt/ampere (V/A)

• Mạch nối tiếp (định luật Kirchhoff)

 Độ dẫn điện

 Đơn vị đo : siemens (S)

• Mạch song song

 Công suất tiêu thụ

 Tín hiệu hình sine, công suất trung bình :

1 Điện trở

 Bảng màu trị số của điện trở

• Dung sai : màu nhũ vàng = 5%; màu nhũ bạc = 10%

Tím Xám Trắng

2 Bộ nguồn

 Source

 Cung cấp công suất cho mạch điện : pin, ắc quy, điện lưới…

 Độ suy hao điện áp phụ thuộc vào điện trở nội R s

 Mạch tương đương Thevenin

I

-2 Bộ nguồn

 Xét mạch điện Thevenin nối với nguồn điện áp lý tưởng

 Định luật Kirchhoff

 Mạch điện này thường gặp trong các bộ sạc pin

 V : là điện áp của pin

 V0 : là điện áp cung cấp từ bộ sạc

 Ví dụ : V =12 (volt)

• Điện áp sạc khi pin đói : V0 =13.8 V

• Điện áp sạc khi pin đầy (mạch hở) : V0 =12.8 V

R s

V0

V I

G s

V +

4 Điện trở hồi tiếp

 Look-Back Resistance

 Mục đích: tìm mạch tương đương cho nguồn điện

 Xác định các thành phần của mạch tương đương Thevenin

• Điện áp mạch hở V0, dòng đoản mạch I s và điện trở nội R s

 Độ dốc của đồ thị điện áp – dòng điện là không thay đổi

 Điện trở hồi tiếp: là điện trở nội khi tắt nguồn

4 Điện trở hồi tiếp

 Xét mạch chia điện áp tương đương với mạch Thevenin

 Điện trở hồi tiếp

R1

R1V

5 Tụ điện

 Capacitors

 Định luật Gauss của điện trường

 Đơn vị đo : Farads (F)

 Q : điện tích phụ thuộc vào thời gian

 Mạch song song

 Mạch nối tiếp

+ - I

V

C1+

-5 Tụ điện

 Mạch chia áp điện dung

 Điện áp đầu ra

 Điện áp đầu vào

 Chia vế theo vế hai phương trình, ta có

 Điện dung C1 càng lớn thì điện áp ra càng lớn

5 Tụ điện

 Năng lượng tích trữ trong tụ điện

 Xét tụ điện không có điện tích

 Tại thời điểm t = 0, bắt đầu nạp điện cho tụ

 Công suất tiêu thụ của tụ điện là

 Năng lượng tích trữ

 Từ biểu thức

 Thay vào biểu thức năng lượng, ta thu được

 Đổi biến lấy tích phân

6 Mạch RC

 Xét mạch điện

 Điện trở nối với tụ điện đã được nạp đầy

 Dòng điện

• Dấu trừ diễn tả dòng điện đi ra khỏi tụ

 Viết lại biểu thức trên dưới dạng phương trình vi phân

• Đại lượng RC có thứ nguyên thời gian, ta gọi là hằng số thời gian và ký hiệu

• Nghiệm của phương trình vi phân có dạng

• V i là điện áp ban đầu

• Thời điểm để điện áp giảm đi một nửa

• Nếu đo được t2 thì ta dễ dàng tính được 

I V - +

 Điện áp V0 là không đổi, lấy đạo hàm 2 vế :

 Thay vào phương trình cho dòng điện, suy ra

 Nghiệm của phương trình vi phân

7 Đi ốt

 Diode

 Cho phép dòng điện dễ dàng chạy theo một chiều xác định

 Dòng điện qua diode biến thiên không tuyến tính

 Khi điện áp , diode cho dòng điện chạy qua

 Khi điện áp lớn hơn điện áp ngưỡng : dòng điện tăng nhanh

 V < 0 : không có dòng điện chạy qua

 V < điện áp đánh thủng : dòng điện lại tăng vọt lên

làm cho diode bị hỏng

 Diode giống như thiết bị tự chuyển mạch

 Khi V và I dương : mạch được mở

Điện áp ngưỡng Vùng dẫn Vùng cấm

7 Đi ốt

 Diode

 Mạch nắn

 Chuyển nguồn điện xoay chiều thành một chiều

 Mạch đơn giản sử dụng 1 diode

 Mạch nắn cầu sử dụng 4 diode

AC Tải

AC

Tải

7 Đi ốt

 Diode

 Diode Schottki

 Có điện áp thuận thấp (0.2 V)

 Làm giảm công suất tiêu thụ khi có dòng lớn

 Sử dụng để bảo vệ mạch điện khi bị ngược nguồn

 Diode Zener

 Sử dụng để điều hòa điện (ổn áp)

 Làm việc ở vùng ngưỡng điện áp đánh thủng

 Bảo vệ các linh kiện bán dẫn như transistor…

Máy thu phát

8 Cuộn cảm

 Inductor

 Ký hiệu : L

 Đơn vị đo : H (henries)

 Điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên của dòng điện

8 Cuộn cảm

 Năng lượng tích trữ

 Công suất tiêu thụ

 Khi dòng điện lớn, cuộn cảm bị nóng lên

 Năng lượng tích trữ

 Từ công thức

 Ta viết lại năng lượng

 Đổi biến tích phân, ta có

• Năng lượng tích trữ trong cuộn cảm tỷ lệ với bình phương dòng điện

• Có thể giải phóng năng lượng lớn trong thời gian ngắn

R

• Dòng điện ban đầu qua cuộn cảm :

• Dòng điện ban đầu qua điện trở :

• Dòng điện qua cuộn cảm tăng theo hàm e mũ

• Dòng điện qua điện trở giảm theo hàm e mũ

• Cả 2 dòng điện đều biến thiên với cùng một

hằng số thời gian ( L / R )

V

IL

+ -

L

R

Is

IR