Bài thí nghiệm môn học Lý thuyết mạch điện tử | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

lOMoARcPSD| 37054152
BÀI THÍ NGHIỆM MÔN LÝ THUYẾT MẠCH
BÀI THÍ NGHIỆM MÔN LÝ THUYẾT MẠCH
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 PHÂN TÍCH MẠCH BẰNG PP NGUỒN TƯƠNG
ĐƯƠNG- PP XẾP CHỒNG
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 1.1 Mục đích :
- Giúp sinh viên có khả năng phân tích được mạch điện dùng phương pháp nguồn tương đương -
Sinh viên có khả năng phân tích mạch điện theo phương pháp xếp chồng thông qua tính toán lý thuyết và đo đạc thực tế. 1.2.Yêu cầu :
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên nắm vững được cách phân tích mạch điện áp dụng phương
pháp nguồn tương đương, phương pháp xếp chồng.
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên tính toán, đo đạc được dòng điện và điện áp của phầntử cần tìm.
Mỗi nhóm SV phải hiểu và biết cách sử dụng Ωy hiện sóng để thực hiện các chức năng đo.
Mỗi nhóm SV phải phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã thí nghiệm.
Mỗi nhóm SV đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch.
Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trong quá trình thực hiện thí nghiệm, nộp báo cáo
vào cuối buổi thí nghiệm.
Nội dung báo trình bày theo các bước thực hiện theo bài hướng dẫn. II. CHUẨN BỊ 2.1.Lý thuyết:
- Sinh viên cần nắm chắc được các phương pháp phân tích mạch điện theo định lý ThevenineNorton,
định lý xếp chồng đã được học trên lớp.
- Sinh viên cần biết các thao tác đo đạc dùng ampe kế, vôn kế
- SV đọc cuốn “Lý thuyết mạch”
2.2 Tổ chức thí nghiệm
- Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, được chia thành 2SV/1 nhóm làm thí nghiệm, hoặc theo sự phân chia của giáo viên hướng dẫn.
2.3. Các thiết bị, dụng cụ cần thiết : Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu
Tấm đế F.A.C.E.T. (base unit) 6 AS91000-00 hoặc AS91000-30 F.A.C.E.T. accessory kit 6 AS91-52
Bảng mạch DC NETWORK THEOREMS 6 AS91002-00
Máy tính cài F.A.C.E.T kết nối với Base unit 6 Đồng hồ vạn năng 6
Lab-Volt 1231 hoặc tương đương
III. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút
3.2 Các bước thực hiện: 120
phút Trình tự các bước:
- Kết nối các khối mạch cần thí nghiệm
- Đo các thông số với mạch áp dụng nguyên lý xếp chồng
- Đo các thông số với mạch áp dụng nguyên lý nguồn tương đương lOMoARcPSD| 37054152
- Tính toán, kiểm tra lại các thông số đo được
- So sánh các giá trị đo với kết quả lý thuyết
A) Thí nghiệm với khối mạch áp dụng nguyên lý xếp chồng:
1. Xác định khối mạch SUPERPOSITION trên bảng mạch. Nối mạch điện hình 1-1 và điều chỉnh mỗinguồn
cung cấp của đế LabVolt đến điện áp 10 Vdc (dùng đồng hồ vạn năng để đo điện áp của từng nguồn khi điều chỉnh).
2. Dựa trên các vạch màu của điện trở, hãy xác định R1, R2 và R3? TT Điện trở Giá trị Vạch mã màu 1 R1 360Ω ± 5%
Cam – lam – nâu – vàng kim 2 R2 510Ω ± 5%
Lục – nâu – nâu – vàng kim 3 R3 1kΩ ± 5%
Nâu – đen – đỏ - vàng kim
Hình 1.1. Mạch kiểm tra
nguyên lý xếp chồng
3. Hãy tính và ghi lại các giá trị điện trở của R3 song song với R1 và R3 song song với R2. RB = (R3// R1) = 264,706 ( ) RA = (R3// R2) = 337,748 ( ) 4. Ngắt bỏ V , tác động của V
S2 khỏi mạch và chuyển cầu nối để nối R2 vào mạch. Hãy xác định VA S1 lên R3.
VA = (VS1 x RA)/(R1 + RA) = - 4,841 (V) / - 4,84 V 5. Mắc lại V , tác động
S2 vào mạch và ngắt bỏ VS1 và chuyển cầu nối để nối R1 vào mạch. Hãy xác định VB của VS2 lên R3.
VB = (VS2 x RB)/(R2 + RB) = 3,417 (V) / 3,42 V
6. Trên hình vẽ, có hai điện áp trên R3. Kết hợp VA với VB để tính VR3 = (VA-VB) = 1,424 (V) / 1,42V Chú
ý: Hãy quan sát cực tính cho phù hợp
7. Hãy tính điện áp trên mỗi điện trở và ghi thông tin này lên hình vẽ.
Chú ý: Hãy quan sát cực tính thích hợp đối với mỗi một điện trở
8. Hãy tính dòng điện qua mỗi điện trở. Hãy ghi lại và vẽ chiều của mỗi dòng điện lên hình vẽ.
9. Kiểm tra xem các giá trị trên có phù hợp với hai định luật Kirchhoff? Có
10. Dùng đồng hồ vạn năng đo các điện áp trên các phần tử của mạch. Kết quả đo được có giống với kếtquả tính toán không? lOMoARcPSD| 37054152 TT Phần tử
Giá trị tính toán lý thuyết
Giá trị đo thực tế 1 V S1 - 10V 2 V S1 + 10V 3 V R1 8 ,470 V/ I R1 = 23,528 mA 8,580 4 V R2 11 ,425 V/ I R2 = 22,402 mA 11,400 5 V R3 - 1,424 V / I R3 = 1,424 mA 1 ,420
Chú ý: Kết nối lại các vị trí của cầu nối hai chân sao cho thích hợp
Thí nghiệm với khối mạch Thevenine:
a. Thevenine với mạch điện có 2 nguồn:
1. Xác định khối mạch THEVENIN CIRCUITS trên bảng mạch DC NETWORK THEOREMS. Nối mạch
như thể hiện trên hình 1.2. Chỉnh nguồn cung cấp về 10V (dùng đồng hồ vạn năng đo để chỉnh).
Chú ý: Cần thận dùng bộ nối hai đầu để nối mạch. Lưu ý rằng R2 không phải là tải của mạch. R3 load = 6.8k
Hình 1.2: Mạch kiểm tra Thevenin hai nguồn
2. Tính và ghi lại trở kháng tương đương của mạng. Tham khảo công thức dưới đây: RTH=
= 497,487 Ω / 497, 490 Ω (k đo nội trở, cắt nguồn đôi ra R1 R2 R4
khỏi mạch, không đo tải)
Hình 1.3: Sơ đồ mạch RTH
3. Dùng bộ nối hai đầu nối mạch và đo giá trị R . Giá trị đọc được có bằng kết quả trong bước 2 không ? TH Xấp xỉ
4. Tính và ghi lại hiệu điện thế tương đương của mạng đã biến đổi Thevenin VTH tại đầu cuối (không có
tải) của mạng [VTH=V1+(-V2)]= - 2,211 V V1 = 2,764 / 2,76 V V2 = 4, 975 / 4,97 V VTH = - 2,211 / 2,21 V lOMoARcPSD| 37054152
Hình 1.4: Sơ đồ mạch VTH 5.V
dương hay âm so với điểm A? Âm hơn TH
6. Nối mạch để đo V . Với đồng hồ vạn năng, hãy đo V TH
TH = 2,21 và xác định cực của nó. Dùng điểm A như
là điểm tham chiếu của mạch. Kết quả có phù hợp với bước 4 và 5 không? Có
7. Tính và ghi lại dòng tải ? IRL= 302, 980 mA/ 303mA VRL = - 2,060 V/ 2,060V
8. Hãy ghi đầy đủ các thông tin vào hình vẽ dưới đây. Đảm bảo rằng VTH đặt trên mạch đúng với cực của nó. Chỉ rõ cực của VRL
Hình 1.5: Mạch hai nguồn đã biến đổi Thevenin có tải
9. Thêm R3 vào mạch của bạn. Đo hiệu điện thế trên tải và tính dòng tải.
So sánh với các giá trị thu được từ mạch biến đổi Thevenin ?
b. Biến đổi Thevenine với mạch cầu:
1. Xác định khối mạch cầu Thevenin trên bảng mạch. Nối mạch hình 1.6.
2. Xác định giá trị nguồn cung cấp ? Vs = 15 V
3 .Xác định giá trị các điện trở có trong mạch ? TT Phần tử Giá trị Vạch mã màu 1 R 1 220Ω ± 5%
Đỏ - đỏ - nâu – vàng kim 2 R 2 1 kΩ ± 5%
Nâu – đen – đỏ - vàng kim 3 R 3 1 kΩ ± 5%
Nâu – đen – đỏ - vàng kim 4 R 4 330Ω ± 5%
Cam – cam – nâu – vàng kim
4. Tính và ghi lại RTH ? = 428, 448(Ω)
5. Đo và ghi lại giá trị RTH bằng đồng hồ vạn năng ? RTH = 428,45 Ω Chú ý: Cách đo giá
trị điện trở trong mạch
6.So sánh giá trị trong các bước 4 và 5 ? Xấp xỉ
7. Tính VTH? VTH = 8,573 (Volt) / 8,57 V
Lưu ý: R5 là điện trở tải lOMoARcPSD| 37054152
Hình 1.6 : Mạnh trở cầu
Hình 1.7: Mạch biến đổi Thevenin
8.Dựa trên các số liệu của bạn, hoàn thành hình 1.7 VRL = 2,909 V / - 2,91 V
9. Đo hiệu điện thế giữa các điểm cuối đầu ra không tải của mạch (V ). So sánh kết quả đo với kết quả tính TH
được trong bước 7 ? Xấp xỉ
3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút
- Sinh viên kiểm tra lại các kết quả thu được trong các bước của bài thí nghiệm, đưa ra các nhận xét nếu có. Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… lOMoARcPSD| 37054152 …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2 KHẢO SÁT MẠCH RLC
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 1.1. Mục đích :
- Bài thí nghiệm này giúp sinh viên khả năng phân tích mạch RLC nối tiếp thông qua tính toán
lýthuyết và đo đạc thực tế.
- Sinh viên nắm được các tính chất cảm kháng, dung kháng của mạch thay đổi theo các tần số phátcủa nguồn.
- Sinh viên có khả năng phân tích các tính chất của mạch cộng hưởng RLC. 1.2.Yêu cầu :
Mỗi nhóm SV phải hiểu và biết cách sử dụng máy hiện sóng để thực hiện các chức năng đo.
Mỗi nhóm SV phải phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã thí nghiệm.
Mỗi nhóm SV đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch.
Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trong quá trình thực hiện thí nghiệm, nộp báo cáo
vào cuối buổi thí nghiệm.
Nội dung báo trình bày theo các bước thực hiện theo bài hướng dẫn. -
Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên phải tính toán, đo đạc được các thành phần điện
kháng,tổng trở, dòng điện, điện áp và góc pha của các mạch RLC. -
Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên có thể xác định được các thông số cơ bản của các
mạchcộng hưởng RLC như độ suy hao, băng thông, tần số cắt, tần số cộng hưởng, độ chọn lọc … II. CHUẨN BỊ 2.1.Lý thuyết:
- Sinh viên cần nắm chắc được các tính chất của mạch RLC, đọc tài liệu ‘Lý thuyết mạch’
- Sinh viên cần biết các thao tác đo đạc dùng ampe kế, vôn kế, máy hiện sóng 2 kênh…
2.2 Tổ chức thí nghiệm lOMoARcPSD| 37054152
- Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, được chia thành 2 SV/1 nhóm làm thí nghiệm, hoặc theo sự phân chia của giáo viên hướng dẫn.
2.3. Các thiết bị, dụng cụ cần thiết : Tên Số lượng Ký hiệu F.A.C.E.T. base unit 6 AS91000-00 hoặc AS91000-30
AC 2 FUNDAMENTALS circuit board 6 91004-20 Máy phát sóng hình sin 6 AS91002-00
Máy tính kết nối với F.A.C.E.T. base unit 6 Oscilloscope (2 tia) 6
Lab-Volt 1231 hoặc tương đương
III. CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM
3.1 Hướng dẫn chung : 30 phút
3.2 Các bước thực hiện : 120
phút Trình tự các bước:
- Kết nối khối mạch với máy phát sóng và Ô-xi-lô
- Thực hiện đo đạc các tham số của mạch RLC, đo điện áp, đo pha… trên các phần tử của mạch
- Thực hiện đo các tham số của mạch cộng hưởng RLC, đo băng thông của mạch… - Tính toán, kiểm
chứng lại các kết quả đo được
Thí nghiệm với khối mạch RLC:
Tính toán lý thuyết: V R2 R2 = 1K L1 = 10 mH V L1 V G EN = GEN 15 pk V -pk 20 kHz C1 = 0.0022 uF V C1
Hình 2-1: Mạch RLC nối tiếp 1.1.
Tính cảm kháng XL1 = 400 π và dung kháng XC1 = 3617, 158 1.2.
Tính tổng trở Z của mạch; Z = …………………………………. 1.3. Tính các điện áp V =…………………..
R2 = ………………….., VL1 =………………… và VC1 1.4.
Sử dụng giản đồ pha để tính góc pha A của mạch = …………….. TT Đại lượng
Giá trị lý thuyết Đơn vị Ghi chú 1 X L1 400π 2 X C1 3617,158 3 Z 2563,603 4 V R2 5,851 5 V L1 7,353 6 V C1 21,164 7 Góc pha A 67,041
Đo đạc thực nghiệm lOMoARcPSD| 37054152
1. Xác định khối mạch RLC/RESONANCE/POWER và nối mạch như trên hình 2-2. .
CHÚ Ý: R3 được sử dụng trong trường hợp ta muốn đo dòng điện tổng (IT) trong mạch.
Hình 2-2: Mạch RLC nối tiếp
3. Điều chỉnh tần số của máy phát sóng hình sin ở 20 kHz.
4. Điều chỉnh biên độ ở lối ra của máy phát sóng hình sin ở mức 15 Vpk-pk. 5. Đo I
. Ghi lại kết quả vào bảng 2 T, VR2, VL1, và VC1 -1. CHÚ Ý:
- Để xác định IT ta đo điện áp trên R3 và chia cho 10.
- Để xác định VC1 ta đo trực tiếp bằng que đo của oscilloscope trên hai đầu của tụ C1.
- Để đo VL1 và VR2 ta sử dụng phương pháp CỘNG-ĐẢO (ADD-INVERT) trên oscilloscope 2 tia.
Phương pháp đo CỘNG-ĐẢO như sau:
a. Đấu que đo của kênh 1 vào một đầu linh kiện và que đo của kênh 2 vào đầu kia. Cả hai đầu kẹp đất
của hai que đo được nối vào đất của mạch điện
b. Hệ số khuếch đại của hai kênh phải được đặt ở cùng một giá trị (VOLT/DIV của cả 2 kênh phảiđặt
ở cùng một mức).
c. Đặt kênh 2 ở chế độ INVERT (ĐẢO).
d. Đặt chế độ quét dọc là ADD (CỘNG).
e. Đọc giá trị đỉnh-đỉnh của điện áp hiển thị trên màn hình oscilloscope. Đây cũng chính là điện áp
trên linh kiện cần đo. Bảng 2-1 I T V R2 V L1 V C1 Độ lệch pha Trường hợp 5 ,85 mA 5 ,851V 7 ,353V 21 ,163V 67,041 20 kHz ,75 mA 5 5 ,96V 7 ,6V 21 ,400V 67,680 Trường hợp Vc > VL => tính dung 50 kHz Vc < VL => tính cảm lOMoARcPSD| 37054152
6. Đo mối quan hệ về pha giữa điện áp nguồn V . Nêu nhận xét:
GEN và dòng điện tổng IT
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
……………………………………………………………………………………………………………… …
CHÚ Ý: Sử dụng phương pháp đo góc lệch pha như hướng dẫn ở bài 1
Chuyển đổi từ thời gian thành độ. Do một chu kỳ tương đương với 360o, độ lệch pha (tính theo độ) có thể
được tính bởi công thức: 3600 ts =
…………………………………………… T
Độ lệch thời gian bằng bao nhiêu……………………………………….
Độ lệch pha bằng bao nhiêu?
7. Tín hiệu trên R3 (I ) sớm pha hay trễ pha hơn tín hiệu tại đầu ra của máy phát són T g hình sin (VGEN)? sớm pha hơn khi f = 20k
Hình 2-3: Đo độ lệch pha bằng cách xác định độ chênh lệch về thời gian giữa 2 tín hiệu. lOMoARcPSD| 37054152
8. Đặt tần số máy phát sóng ở 50 kHz. Kiểm tra lại biên độ điện áp ra và điều chỉnh ở mức 15 V pk-pk nếu
thấy cần thiết. Đo điện áp rơi trên R2 (V ), cuộn cảm (V ) và tụ điện (V ), độ lệch pha. Ghi lại kết quả R2 L1 C1 vào Bảng 2-1
9. Tần số điện áp vào đã được tăng lên. V
? Mạch điện mang tính cảm kháng hay
C1 lớn hơn hay nhỏ hơn VL1 dung kháng?
10. Tính độ lệch pha từ những giá trị đo được ở bước 8, bước 5: 1V VL1 C1 tan
=……………………………… VR2
11. So sánh giá trị đo được với giá trị tính toán ở bước 10. Chúng có nằm trong khoảng sai số cho phép(dung sai) 30% không? TT Đại lượng Giá trị tính toán Giá trị đo Sai số 1 VV 1 1 L 1 C tan V R 2
Thí nghiệm với khối mạch cộng hưởng RLC:
Tính toán lý thuyết 1
1.1. Xác định tần số cộng hưởng fr = 33931,948 Hz 2 LC 1 L
1.2. Xác định hệ số phẩm chất của mạch Q = 2,132 R C
1.3.Xác định các tần số cắt f3dB : FC1 = 25,974 KHz / 27K ; FC2 = 41,889 KHz / 42.9K
1.4. Xác định băng thông của mạch: BW = F – C2 FC1 = 15,915 kHz / 15.9K Đo đạc thực tế
A) Đo tần số cộng hưởng RLC
1. Xác định khối mạch RLC/RESONANCE/POWER và nối mạch như trên hình 2-3.
Hình 2-3: Mạch cộng hưởng lOMoARcPSD| 37054152 RLC nối tiếp
2. Điều chỉnh điện áp ra của máy phát sóng ở 15 Vpk-pk
3. Điều chỉnh điện áp ra của máy phát sóng ở 20 kHz
4. Nối kênh 1 của oscilloscope vào hai đầu của tổ hợp nối tiếp L1-C1 như minh họa trên hình 2-3 để đo sụtáp
rơi trên đoạn mạch này. Ở đây ta không sử dụng phương pháp ADD-INVERT (CỘNG-ĐẢO). Tăng tần
của tín hiệu ra máy phát sóng hình sin dần tới tần số cộng hưởng của mạch RLC và chú ý khi điện áp rơi
trên đoạn mạch L1-C1 bằng 0. Khi đã đạt tới tần số cộng hưởng, hãy tăng và giảm tần số tín hiệu quanh
điểm cộng hưởng một số lần để bảo đảm rằng mình đã nhận thấy biên độ điện áp thay đổi theo tần số. Sau
đó điều chỉnh lại tần số máy phát sóng để điện áp trên đoạn mạch L1-C1 bằng 0.
Chú ý: Khi đạt được cộng hưởng nối tiếp, các sụt áp trên cuộn cảm và trên tụ điện (V ) là xấp xỉ L1 và VC1
bằng nhau về biên độ và ngược pha nhau. Do đó, tổng sụt áp trên đoạn mạch nối tiếp L1-C1 bằng 0, và
dòng điện qua mạch đạt giá trị cực đại.
5. Xác định tần số cộng hưởng fr bằng cách sử dụng oscilloscope để đo tần số tại đầu ra máy phát sóng. Để
xác định được f , trước hết ta đo chu kỳ tín hiệu giữa hai đỉnh kề nhau sau đó tính ra tần số cộng hưởng (f r = 1/chu kỳ). r
6. Đo và ghi lại dòng điện trong mạch cùng với các sụt áp trên các phần tử của mạch TT Đại lượng
Giá trị lý thuyết Đơn vị GT đo 1 I T 15 mA 14.7 2 V L1 31,980 Volt 32 3 V C1 31,980 Volt 31 Chú ý:
- Để đo dòng điện tổng trong mạch I , ta đo sụt áp trên R3 (V T
R3) và chia cho 10 Ohm.
- Khi không đo I , ta sử dụng một dây dẫn để ngắn mạch R3. T
-VC1 có thể được đo trực tiếp bằng các đặt que đo trên 2 đầu C1.
- Sử dụng phương pháp đo ADD-INVERT để đo VL1.
7. Sử dụng các giá trị đo được ở bước 6 để tính các giá trị của X
, và Z tại tần số cộng hưởng (X L1, XC1 L1 =
XL1/IT, XC1 = XC1/IT, Z = VGEN/IT).
8. Khi cộng hưởng XL1 và XC1 có xấp xỉ bằng nhau không?
9. Đo và ghi lại độ dịch pha giữa IT và VGEN khi cộng hưởng
Chú ý: Cách đo độ lệch pha đã được thực hành ở phần trên
11. Điều chỉnh tần số máy phát sóng quanh điểm cộng hưởng và quan sát mối quan hệ về pha giữa điện áp
và dòng điện. Nhận xét mối quan hệ về pha giữa điện áp và dòng điện dưới và trên điểm cộng hưởng.
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
B) Hệ số phẩm chất Q và băng thông của mạch cộng hưởng RLC nối tiếp lOMoARcPSD| 37054152
Hình 3.2 minh họa đáp ứng tần số của một mạch cộng hưởng RLC. Nhìn vào hình vẽ ta thấy được tần số
cộng hưởng (resonant frequency), tần số cắt dưới (lower cut-off frequency), tần số cắt trên (upper cut-off
frequency), và băng thông 3 dB. Dưới đây là các bước thí nghiệm để xác định băng thông và hệ số phẩm chất.
11. Tính và ghi giá trị I-3dB vào Hình vẽ 3-2. Chú ý: (I-3dB = 0.707IRESON).
12. Đặt que đo của oscilloscope trên 2 đầu R3 rồi giảm tần số máy phát cho đến khi thu được giá trị I T =
VR3/10 = I-3dB đã xác định. Sử dụng oscilloscope để xác định chu kỳ và từ đó tính tần số cắt dưới f1. Ghi
giá trị vào Hình vẽ 3-2
Hình 3-2: Băng thông của một mạch cộng hưởng nối tiếp RLC
13. Xác định tần số cắt trên f2 bằng cách tăng tần số và quan sát sụt áp trên R3. Khi tần số đạt tới tần số cộng
hưởng, sụt áp đạt giá trị cực đại. Tuy nhiên, tiếp tục tăng tần số thì sụt áp này sẽ giảm. Tiếp tục tăng tần
số cho đến khi IT = VR3/10 = I-3dB đã xác định. Sử dụng oscilloscope để xác định chu kỳ và từ đó tính tần
số cắt trên f2. Ghi giá trị vào Hình vẽ.
14. Tính băng thông BW của mạch rồi ghi giá trị vào Hình vẽ 3-2 (BW = f2 - f1).
15. Tính hệ số phẩm chất Q sử dụng f /BW). Ghi lại kết quả:
r và BW đã đo được (Q = fr
Hệ số phẩm chất Q =…2.132………
16. Tính Q theo công thức Q = V
. Ghi lại kết quả. So sánh với kết quả tính ở bước 10. C1/ VGEN
Hệ số phẩm chất Q = …2.132…………………
3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút
IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
- Sinh viên kiểm tra lại các kết quả thu được trong các bước của bài thí nghiệm, đưa ra các nhận xét nếu có. Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………… lOMoARcPSD| 37054152
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 MẠCH LỌC TẦN SỐ
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 1.1. Mục đích :
- Bài thí nghiệm này giúp sinh viên có khả năng phân tích các mạch lọc tần số thông qua tính toán lý
thuyết và đo đạc thực tế. 1.2.Yêu cầu :
Mỗi nhóm SV phải hiểu và biết cách sử dụng máy hiện sóng để thực hiện các chức năng đo.
Mỗi nhóm SV phải phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã thí nghiệm.
Mỗi nhóm SV đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch.
Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trong quá trình thực hiện thí nghiệm, nộp báo cáo
vào cuối buổi thí nghiệm.
Nội dung báo trình bày theo các bước thực hiện theo bài hướng dẫn.
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên phải tính toán, đo đạc được các tham số của mạch lọc tần
số như dải tần, đường cong đáp ứng tần số của các mạch lọc tần số thông qua tính toán lý thuyết và đo
đạc thực nghiệm bằng máy phát sóng hình sin và oscilloscope. II. CHUẨN BỊ 2.1. Lý thuyết:
- Sinh viên cần nắm chắc được các tính chất, các tham số của mạch lọc tần số. lOMoARcPSD| 37054152
- Phân biệt các loại mạch lọc tần số…
- Sinh viên đọc tài liệu trong cuốn ‘Lý thuyết mạch’
- Sinh viên cần biết các thao tác đo đạc dùng ampe kế, vôn kế, máy hiện sóng 2 kênh…
2.2 Tổ chức thí nghiệm
- Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, được chia thành 2SV/1 nhóm làm thí nghiệm 2.3.
Các thiết bị, dụng cụ cần thiết : Tên Số lượng Ký hiệu F.A.C.E.T. base unit 6 AS91000-00 hoặc AS91000-30
AC 2 FUNDAMENTALS circuit board 6 91004-20 Máy phát sóng hình sin 6 AS91002-00 Oscilloscope (2 tia) 6
Lab-Volt 1231 hoặc tương đương
Máy tính kết nối với F.A.C.E.T. base unit 6
IC741, tụ điện, điện trở 6
III. CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM
3.1 Hướng dẫn chung : 30 phút
3.2 Các bước thực hiện : 120
phút Trình tự các bước:
- Lắp mạch như sơ đồ hình vẽ, kết nối khối mạch với máy phát sóng và Ô-xi-lô
- Thực hiện đo đạc các tham số của mạch lọc tích cực
- Thực hiện đo đạc các tham số của mạch lọc thụ động- Tính toán, kiểm chứng lại các kết quả đo được
A) Mạch lọc tích cực RC:
Các dạng đặc tuyến lọc thông thấp: Chebyshev, Butterworth, Bessel lần lượt như hình vẽ
Trước hết, Xác định chân IC 741 bằng cách sau:
+ Đặt IC xuống bàn thí nghiệm sao cho các chân của nó tiếp xúc với mặt bàn, nhìn từ trên là mặt có chữ.
+ Chân số 1 được đánh dấu bằng một vết chấm tròn.
+ Quay ngược theo chiều kim đồng hồ thứ tự các chân là 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. lOMoARcPSD| 37054152
+ Chân 2 là vào cửa đảo, chân 3 là vào cửa thuận, chân 4 cấp nguồn -12V, chân 6 đầu ra, chân 7 cấp nguồn +12V. 1.
Đấu nối mạch như sơ đồ. Đấu các dây nguồn cho mạch (cọc +12V cấp vào chân 7, cọc - 12V cấp
vào chân 4, cọc đất của nguồn nối với điểm đất của mạch). 2.
Nối CH1 để quan sát tín hiệu vào, CH2 để quan sát tín hiệu ra. Cả hai kênh để ở chế độ AC.
Chuyểnđồng bộ về CH1. Các chiết áp (5) và (11) trên oscillocope vặn về max. Kiểm tra mạch chính xác,
sau đó bật ON nguồn +Ecc và -Ecc. 3.
Đặt máy phát Vgen về sóng sin 10 Vpk-pk, tần số 100 Hz. Quan sát điện áp lối ra của mạch lọc U2,
ghi kết quả đo được vào bảng 3. 4.
Hãy đo U2 tại các tần số còn lại cho trong bảng 3. Ghi các trị số đo được vào trong bảng. Chú ý điều
chỉnh lại U1 về 10 Vpk-pk tại mỗi lần đo. Tần số Chu kỳ U2 dB 100 Hz 10 ms 9 ,9V -0,0873 KHz 20 50 s 60 ,5mV -44,365 40 KHz 25 s 15 ,2mV -56,3631 Bảng 3 U 4.
Hãy đổi các trị số U2 tại các tần số f =20kHz và f=40kHz về dB, theo công thức: dB 20logU 2( tai f ) 2( tai 100
Hz) ghi các trị số dB của mình vào bảng 3.
6. Từ bảng 3, hãy điền vào hình 4 các trị số -dB tại 20 kHz và 40 kHz.
7. Hãy tính mức điện áp lối ra ở điểm -3 dB: U
tại 100 Hz ) x 0,707=.......7,0794578V........................... -3 dB = (U2
8. Bằng cách thay đổi tần số của máy phát, sao cho điện áp lối ra của mạch lọc (U ) về trị số U 2 -3 dB đã tính
trong bước trên. Hãy đo chu kỳ của máy phát để nhận được tần số cắt (f ). Hãy điền kết quả vào hình 4. co 1
Ghi chú: Tham khảo công thức tính tần số cắt: f c = 1591,549HZ 2 RRCC 1212
Hình 4. Đường cong đáp ứng của mạch lọc thông thấp lOMoARcPSD| 37054152
9. Hãy trừ hai trị số dB của U2 tại các tần số f =20kHz và f=40kHz để nhận được độ dốc đặc tuyến tính bằng dB/octave:
Độ dốc đặc tuyến = ...........12,0861............................ dB/octave
B) Mạch lọc thụ động
M¹ch läc th«ng thÊp thô ®éng
1. H·y x¸c ®Þnh vÞ khèi m¹ch LOW PASS FILTER trªn b¶n m¹ch AC 2 FUNDAMENTALS. H·y nèi m¹ch läc th«ng thÊp RC chØ dÉn.
H×nh vÏ M¹ch läc th«ng thÊp RC 2. H·y tÝnh tÇn sè c¾t [(fCO = 1/(2 RC) 1 Fco
= ……10610,329…………………….. 2 RC
3. H·y ®Æt m¸y ph¸t vÒ 15Vpk-pk, 100 Hz sãng sin. H·y thay ®æi tÇn sè m¸y ph¸t trong kho¶ng tõ 100 Hz ®Õn
50 kHz trong khi quan s¸t ®iÖn ¸p lèi ra cña m¹ch läc ë trªn C1 (VC1). H·y lÆp l¹i vµi lÇn sao cho cã thÓ
thÊy ®iÖn ¸p thay ®æi víi tÇn sè . VC1 t¨ng hay gi¶m theo tÇn sè ?
.................................................................................................................................. ................................
.................................................................................................................................. ................................
.................................................................................................................................. ................................
.................................................................................................................................. ................................
4. H·y ®o VC1 t¹i mçi tÇn sè cho trong b¶ng, ghi c¸c trÞ sè vµo b¶ng. H·y ®iÒu chØnh tÇn sè m¸y ph¸t cho
®Õn lóc mét sãng sin ®óng chu kú xuÊt hiÖn trªn dao ®éng ký. Nhí r»ng VGEN kh«ng thay ®æi theo tÇn
sè. NÕu nã thay ®æi, h·y ®iÒu chØnh l¹i vÒ 15 Vpk-pk tai mçi lÇn ®o. lOMoARcPSD| 37054152
5. H·y tÝnh suy gi¶m dB b»ng biÓu thøc dB = 20log(VC1 t¹i f/VC1 t¹i 100 Hz).
6. H·y tÝnh møc ®iÖn ¸p lèi ra (VC1) ë ®iÓm 3 dB (V-3 dB = VC1 t¹i 100 Hz x 0,707 = 10,619175).
7. H×nh vÏ cho thÊy ®å thÞ ®iÓn h×nh cho ®¸p tuyÕn cña m¹ch läc thÊp RC.
§êng cong ®¸p øng cña m¹ch läc th«ng thÊp RC
8. Kh«ng t¾t c¸c nguån nu«i. C¸c chÕ ®é x¸c lËp cña F.A.C.E.T. sÏ ®îc dïng cho c©uhái «n tËp.
M¹ch läc th«ng cao thô ®éng lOMoARcPSD| 37054152
1. X¸c ®Þnh khèi m¹ch HIGH PASS FILTER trªn b¶n m¹ch AC 2
FUNDAMENTALS. H·ynèi m¹ch RC th«ng cao nh h×nh vÏ
2. H·y tÝnh fCO [fCO = 1/(2 RC)] 1 F co
= …………10610,329…………………….. 2 RC
M¹ch läc th«ng cao RC
3. H·y ®Æt m¸y ph¸t vÒ 15 Vpk-pk, 100 kHz sãng sin. H·y thay ®æi tÇn sè cña m¸y ph¸t trong kho¶ng tõ 100
kHz ®Õn 100 Hz trong khi quan s¸t ®iÖn ¸p lèi ra cña m¹ch läc trªn R2 (VR2). LÆp l¹i vµi lÇn nh vËy ®Ó thÊy
®iÖn ¸p thay ®æi theo tÇn sè. VR2 t¨ng hay gi¶m khi gi¶m tÇn sè ?
.................................................................................................................................. ................................
.................................................................................................................................. ................................
.................................................................................................................................. ................................
4. H·y ®o VR2 t¹i mçi tÇn sè cho trong b¶ng. H·y ghi c¸c trÞ sè vµo trong b¶ng. H·y
®iÒu chØnh tÇn sè m¸y ph¸t cho ®Õn khi sãng sin ®óng chu kú hiÖn lªn trªn dao ®éng ký. H·y kiÓm tra
r»ng VGEN kh«ng thay ®æi víi tÇn sè . NÕu nã thay ®æi, h·y ®iÒu chØnh l¹i vÒ 15 Vpk-pk ë mçi lÇn ®o.
5. H·y tÝnh c¸c trÞ sè dB theo biÓu thøc dB = 20log(VR2 t¹i f/VR2 t¹i 100 kHz).
6. H·y tÝnh ®iÖn ¸p lèi ra ë ®iÓm gi¶m 3 dB (V-3 dB = VR2 t¹i 100 kHz x 0,707 = 10,619175).
7. H×nh vÏ cho thÊy ®å thÞ ®¸p tuyÕn cña m¹ch läc RC th«ng cao mµ chóng ta ®·nèi trong bíc 1. H·y ®iÒn
c¸c trÞ sè t¹i 500 Hz vµ 5 kHz trªn ®¸p tuyÕn. lOMoARcPSD| 37054152
8. B»ng c¸ch thay ®æi tÇn sè cña m¸y ph¸t, h·y ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p lèi ra cñam¹ch läc vÒ trÞ sè V-3 dB ®· tÝnh
®îc. H·y ®o chu kú cña m¸y ph¸t. H·y ®iÒn fCO vµo trong h×nh.
9. Kh«ng t¾t c¸c nguån nu«i. C¸c chÕ ®é x¸c lËp cña F.A.C.E.T. sÏ ®îc dïng cho c©uhái «n tËp.
3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút
IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
- Sinh viên kiểm tra lại các kết quả thu được trong các bước của bài thí nghiệm, đưa ra các nhận xét
nếu có. Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………… lOMoARcPSD| 37054152
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………