chương 1, 2, 3 và thay thế các sơ đồ dùng mạch điện tử bằng sơ đồ dùng tranzito và mạch khuếch đại thuật toán trong chương 16. Các chương còn lại do PTS Hồ Anh Túy biên soạn. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong việc hoàn chỉnh bản thảo cho lần xuất bản này, nhưng chấc không tránh khỏi còn nhiều thiếu sớt. Rất mong bạn đọc góp ý kiến để chúng tôi tiếp tục sửa chữa, bổ sung.
Chúng tôi xin bày tổ lời cảm ơn PTS Phạm Minh Hà đã phản biện, và động viên chúng tôi hoàn thành bộ sách này. Tác giả Chương Ï NHỨNG KHÁI NIỆM CÓ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Mở dầu Dạng vật lý cuối cùng của tín hiệu rađio là sóng điện từ và việc tạo ra, tiếp thu cũng như xử lý nó là những quá trình khá phức tạp. Các quá trình này xảy ra trong các hệ thống thiết bị điện khác nhau mà việc phân tích sẽ được tiến hành rất thuận lợi thông qua một loại mô hình gọi là các mạch điện. - - Như vậy xét theo quan điểm xử lý tín hiệu, có thể coi mạch điện là mô hình của các hệ thống tạo và biến đổi tín hiệu rađiô khác nhau.
Các mô hình này được xây dựng nhằm phục vụ các yêu cầu phân tích và tính toán các hệ thống đó. Bằng ngôn ngữ toán học có thể nói, mạch điện là mô hình của hệ thống điện, thực hiện một toán tử nào đó trên các hàm số đặc trưng cho các tín hiệu hay tạo ra các hàm số đở. Vì sự tạo ra và biến đổi các tín hiệu rađiô là những quá trình phức tạp, cho nên các hệ thống thực hiện chúng thường có kết cấu kỹ thuật rất phức tạp bao gồm nhiều loại phần tử khác nhau nối ghép với nhau theó nhiều cách khác nhau. Mỗi phần tử, coi như một bộ phận của cả hệ thống, đều có nhiệm vụ riêng đặc trưng bởi các thông số của nó và phụ thuộc vị trí của nó trong toàn bộ hệ thống, Do đớ có thể nói rõ hơn: mạch điện là mô hình của các hệ thống tạo và biến đổi tín hiệu hay một phần của các hệ thống đó biểu diễn (bằng hình vẽ hay bằng các phương tiện toán học khác) qua các thông số đặc trưng cho các phần tử hợp thành của chúng.
Cách biểu diễn này phải phản ảnh hay cho phép phân tích được các hiện tượng vật lý về điện xảy ra trong hệ thống trong quá trình làm việc của nó, đồng thời cho phép tính toán và thiết kế kỹ thuật các hệ thống đó. Nhiệm vụ của lý thuyết mạch điện là tìm cách biểu diễn này, đồng thời xây dựng các phương pháp phân tích và tính toán thích hợp. Cơ sở của lý thuyết dựa trên những khái niệm và định luật vật lý, kết hợp với những công cụ toán khác nhau mà học sinh đã được trang bị đầy đủ trong quá trình học các môn khoa học cơ bản. Do đó, đối với những vấn đề này ở đây sẽ không nhắc lại một cách hệ thống và toàn diện mà chỉ đề cập đến khi cần thiết cho việc trình bày và phân tích.
Cũng trong khuôn khổ của định nghĩa mạch điện và lý thuyết mạch, cần chú ý đến sự khác nhau về hình thức của mạch điện vừa định nghía ở trên, với những cái thường gọi là sơ đồ máy. Có thể thấy sự khác nhau này như sau: mạch điện là biểu diễn (thường là bàng hình vẽ) của các hệ thống điện thông qua các thông số của các phần tử hợp thành của nó, còn sơ đồ là biểu diễn hình vẽ của sự nối ghép các phần tử của một. hệ thống điện thông qua các ký hiệu của các phần tử đó. Mạch điện là một công cụ lý thuyết cho phép phân tích và tỉnh toán các hệ thống điện, đòn sơ đồ chỉ là một phương tiện kỹ thuật phản ánh quá _nối ghép các phần tử, t "nghÌa là một khía cạnh nào.
đó của kết cấu kỹ thuật của hệ ấy é uyển taủg sót các thông số của mạch điện. Để thực hiện các nhiệm vụ mặch điện, có thể xếp các thông số của nớ theo hai loại cơ bản 1. Các thông số tác động hay thông số tạo nguồn. Dó là các thông số đặc trưng cho tính chất tạo ra tín hiệu (eớ ích hay không) và cung cấp nắng lượng của các phần tử mạch điện.
Thuộc loại này cớ hai thông số cơ bản là sức điện động e và dòng điện ¿, 2. Các thông số thụ động, đặc trưng cho các tính chất khác với tạo nguồn (không tác động) cúc. Về loại thông số này, người ta còn chia ra các thông số quán tính và không quán tính, hay tích lúy và tiêu tán năng lượng. Các thông số tác động của mạch diện ` Trong các hệ thống rađiô, có nhiều phần tử có khả năng tự nớ, hay khi chịu các tác động kích thích không điện từ ở bên ngoài, tạo ra ở những điểm nào đó các điện áp hay dòng điện khác nhau Ù), Dể đặc trưng cho khả năng này, người ta thường dùng thông số sức điện động.
Dồng thời người ta qui ước gọi các phần tử này bằng một tên chung là nguồn. Ví dụ, các bộ pin (pin khô, pin không khí, pin mặt trời, pin nguyên tử,.)-ácqui (axít, kiềm. do sự chuyển hóa các đạng năng lượng khác như hóa năng, nhiệt năng, cơ năng, nguyên tử năng v. thành điện năng, sinh ra ở hai cực của chúng một điện áp nào đó.
Các phần tử quang điện dưới tác dụng của ánh sáng, các míicrô- phôn dưới tác dụng của âm thanh, các phần tử áp điện hay từ giảo dưới tác dụng của các rung động cơ giới, các vật dẫn điện đặt trong môi trường điện từ biến thiên, v. cũng có tính chất như vậy. Các phần tử điện trỏ, do chuyển động hỗn loạn của các điện tích tự do trong chúng dưới tác dụng nhiệt, cũng sinh ra ở hai đầu một điện áp, tuy-rằng-có thể rất nhỏ. Ÿ*- điện áp tạo ra như vậy có thể cơ chiều cố định (gọi là điện áp một chiều) hay biến thiên theo thời gian theo những qui luật khác nhau.
Theo định nghỉa, sức điện động của một nguồn ứng với một cặp đầu của nớ là giá trị của điện áp nhận được trên cập đầu khi xét nguồn một cách riêng rẽ (không nối với bất kỳ một phần tử hay hệ thống phần tử nào có độ dẫn điện khác không), hay như người ta thường nơi bằng giá trị của điện áp hở mạch của nguồn đớ. sơ : — Với định nghĩa như vậy, sức điện động là một lượng vật lý có cùng thứ nguyên với điện áp và đo bằng đơn vị "vôn" ký hiệu V. Như đã nơi ở trên, sức điện động của một nguồn có thể có giá trị cố định, cũng có thể biến thiên theo thời giản. Do đơ về mật giải tích cớ thể biểu diễn một cách tổng quát sức điện động của một nguồn bằng một hàm số của thời gian e(/).
Về mặt kỹ hiệu hình vẽ có thể có nhiều cách biểu điễn khác nhau như trong hình 1-1, trong đó hình tròn là đặc trưng chung cho sức điện động. Các cách biểu điễn 1-1ø và 1-16 dựa trực tiếp vào đạng biến thiên theo thời gian của sức điện động. Hình 1-Ia biểu (1) Ở đây chúng ta gặp hai khái niêm cá hẳn của lý thuyết mạch điên là điện áp và dòng điện. Hai thông số này xác định trạng thái về điện của các hé thống hay từng bộ phận của nó (dược mô hình hóa bằng mạch điện) ở các thôi điểm khác _ nhau niên còn được gọi là các thông Số trạng thái cơ bản của mạch.
- Khái niệm điện áp rút ra từ khái niêm diên thế đã có trong vật lý. Chúng ta coi điện áp giữa hai điểm là hiêu số điện thể gìữa hai điểm đó. Thông thưởng, trong phân tích mạch điện. người ta chọn một điểm của mạch làm gốc, coi như có điện thế không, và lúc đó nói điện áp ở một điểm nào đó, có nghĩa là điển thế của điểm đỏ sa với gốc chung.
Còn đồng điện, chúng 1a coi là biểu hiện của sự chuyển đáng của điện tích trang dây dẫn cũng như trong các phần tử của mạch (dòng điện dẫn) hay nhiều khi chỉ là-sự biến thiên của điền trường theo thời gian (đông điền dịch). ‹H điễn sức điện động biến thiên theo thời gian một cách điều hòa (qui luật sin), còn hình 1-16. theo các xung vuông góc (tuần hoàn hay đơn). Rõ ràng là với các dạng biến thiên khác của sức điện động đều có cách biếu diễn tương ứng.
Cách biểu diễn hình 1-Íc đặc biệt thuận lợi cho các trường hợp tính toán, nớ xác định tỉnh chất đại số (chiều) của sức điện động. Chúng ta sẽ nơi rõ hơn về vấn đề này trong phần sau. Một đặc điểm của các nguồn sức điện động là khi nối hai đầu của nớ với các phần tử khác có độ đẫn điện khác không (mạch ngoài đóng kín) nó sẽ cung cấp cho mạch ngoài một dòng điện. Dòng điện cung cấp có thể phụ thuộc tính chất dẫn điện của mạch ngoài, cũng như có thể không.
Trong trường hợp đặc biệt, khi mạch ngoài dẫn điện hoàn toàn (ngắn mạch nguồn), có thể coi dòng điện do nguồn cung cấp lúc đó (gọi là dòng điện ngắn mạch hay dòng điện nguồn), như một thông số đặc trưng của nguồn và đo bằng đơn vị ampe (A). Cũng giống như thông số sức điện động e(/), người ta ký hiệu hình vẽ cho thông số này như trong hình 1-2 trong đó hình tròn kép là đặc trưng cho dòng điện nguồn ï„,Ú), và các cách biểu điễn hình 1-2ø và 1-2b cũng cớ tính chất giống như trong các hỉnh 1-lø và 1-16 đã nói ở trên. _ Hãy nói rõ về các cách biểu điễn hình 1-1e cũng như 1-2e. Mũi tên trong các hình này chỉ chiều qui ước của dòng điện đi qua nguồn (ở đây, từ ø' đến ở).
Nếu các dầu øø' của nguồn được nối với mạch ngoài thụ động có độ dẫn điện khác không thì dòng điện mà nguồn cung cấp cho mạch ngoài sẽ có chiều ngược với chiều dòng điện chạy trong nguồn, nghĩa là theo qui ước, đi từ œ đến đ` tạo thành một đường đi kín. Nếu trong mạch thực tế, ở một thời điểm nào đó, dòng điện thực cùng chiều với chiều qui ước thì nó có giá trị dương và ngược lại, có giá trị âm. Riêng đối với hình 1-lc qui ước về chiều của dòng điện chạy trong nguồn “đẫn đến qui ước về dấu của sức điện động. Thực vậy, với chiều dương của dòng điện qui ước ở trong nguồn đi từ a' đến ø và ở mạch ngoài từ ø đến a' dẫn đến qui ước điểm a có điện áp cao hơn điểm a' hay #„„.