BÀI THÍ NGHIỆM môn lý THUYẾT MẠCH

BÀI THÍ NGHIỆM MƠN LÝ THUYẾT MẠCH (Tài liệu dành cho sinh viên) Họ tên sinh viên: Lớp: BÀI THÍ NGHIỆM MƠN LÝ THUYẾT MẠCH BÀI THÍ NGHIỆM SỐ PHÂN TÍCH MẠCH BẰNG PP NGUỒN TƯƠNG ĐƯƠNG- PP XẾP CHỒNG I MỤC ĐÍCH, U CẦU 1.1 Mục đích : - Giúp sinh viên có khả phân tích mạch điện dùng phương pháp nguồn tương đương - Sinh viên có khả phân tích mạch điện theo phương pháp xếp chồng thơng qua tính tốn lý thuyết đo đạc thực tế 1.2.Yêu cầu : - Sau làm xong thí nghiệm, sinh viên nắm vững cách phân tích mạch điện áp dụng phương pháp nguồn tương đương, phương pháp xếp chồng - Sau làm xong thí nghiệm, sinh viên tính tốn, đo đạc dòng điện điện áp phần tử cần tìm  Mỗi nhóm SV phải hiểu biết cách sử dụng Ωy sóng để thực chức đo  Mỗi nhóm SV phải phân tích nguyên lý hoạt động mạch thí nghiệm  Mỗi nhóm SV đo tham số sơ đồ theo yêu cầu mạch  Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo q trình thực thí nghiệm, nộp báo cáo vào cuối buổi thí nghiệm  Nội dung báo trình bày theo bước thực theo hướng dẫn II CHUẨN BỊ 2.1.Lý thuyết: - Sinh viên cần nắm phương pháp phân tích mạch điện theo định lý ThevenineNorton, định lý xếp chồng học lớp - Sinh viên cần biết thao tác đo đạc dùng ampe kế, vôn kế - SV đọc “Lý thuyết mạch” 2.2 Tổ chức thí nghiệm - Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, chia thành 2SV/1 nhóm làm thí nghiệm, theo phân chia giáo viên hướng dẫn 2.3 Các thiết bị, dụng cụ cần thiết : Tên thiết bị Tấm đế F.A.C.E.T (base unit) F.A.C.E.T accessory kit Bảng mạch DC NETWORK THEOREMS Máy tính cài F.A.C.E.T kết nối với Base unit Đồng hồ vạn Số lượng 6 6 Ký hiệu AS91000-00 AS91000-30 AS91-52 AS91002-00 Lab-Volt 1231 tương đương III NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút 3.2 Các bước thực hiện: 120 phút Trình tự bước: - Kết nối khối mạch cần thí nghiệm - Đo thơng số với mạch áp dụng nguyên lý xếp chồng - Đo thông số với mạch áp dụng nguyên lý nguồn tương đương - Tính tốn, kiểm tra lại thơng số đo - So sánh giá trị đo với kết lý thuyết A) Thí nghiệm với khối mạch áp dụng nguyên lý xếp chồng: Xác định khối mạch SUPERPOSITION bảng mạch Nối mạch điện hình 1-1 điều chỉnh nguồn cung cấp đế LabVolt đến điện áp 10 Vdc (dùng đồng hồ vạn để đo điện áp nguồn điều chỉnh) Dựa vạch màu điện trở, xác định R1, R2 R3? TT Điện trở R1 Giá trị 360Ω ± 5% Vạch mã màu Cam – lam – nâu – vàng kim R2 R3 510Ω ± 5% 1kΩ ± 5% Lục – nâu – nâu – vàng kim Nâu – đen – đỏ - vàng kim Hình 1.1 Mạch kiểm tra nguyên lý xếp chồng 3 Hãy tính ghi lại giá trị điện trở R3 song song với R1 R3 song song với R2 RB = (R3// R1) = 264,706 () RA = (R3// R2) = 337,748 () Ngắt bỏ VS2 khỏi mạch chuyển cầu nối để nối R vào mạch Hãy xác định VA, tác động V S1 lên R3 VA = (VS1 x RA)/(R1 + RA) = - 4,841 (V) / - 4,84 V Mắc lại VS2 vào mạch ngắt bỏ V S1 chuyển cầu nối để nối R1 vào mạch Hãy xác định V B, tác động VS2 lên R3 VB = (VS2 x RB)/(R2 + RB) = 3,417 (V) / 3,42 V Trên hình vẽ, có hai điện áp 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 Hãy tính điện áp điện trở ghi thơng tin lên hình vẽ Chú ý: Hãy quan sát cực tính thích hợp điện trở Hãy tính dịng điện qua điện trở Hãy ghi lại vẽ chiều dịng điện lên hình vẽ Kiểm tra xem giá trị có phù hợp với hai định luật Kirchhoff? Có 10 Dùng đồng hồ vạn đo điện áp phần tử mạch Kết đo có giống với kết tính tốn khơng? TT Phần tử VS1 Giá trị tính tốn lý thuyết - 10V VS1 VR1 VR2 VR3 + 10V 8,470 V/ IR1 = 23,528 mA 11,425 V/ IR2 = 22,402 mA - 1,424 V / IR3 = 1,424 mA Giá trị đo thực tế 8,580 11,400 1,420 Chú ý: Kết nối lại vị trí cầu nối hai chân cho thích hợp Thí nghiệm với khối mạch Thevenine: a Thevenine với mạch điện có nguồn: Xác định khối mạch THEVENIN CIRCUITS bảng mạch DC NETWORK THEOREMS Nối mạch thể hình 1.2 Chỉnh nguồn cung cấp 10V (dùng đồng hồ vạn đo để chỉnh) Chú ý: Cần thận dùng nối hai đầu để nối mạch Lưu ý R2 tải mạch R3 load = 6.8k Hình 1.2: Mạch kiểm tra Thevenin hai nguồn Tính ghi lại trở kháng tương đương mạng Tham khảo công thức đây: 1 1 = 497,487 Ω / 497, 490 Ω (k đo nội trở, cắt nguồn đôi khỏi RTH=   R1 R2 R4 mạch, khơng đo tải) Hình 1.3: Sơ đồ mạch RTH Dùng nối hai đầu nối mạch đo giá trị RTH Giá trị đọc có kết bước khơng ? Xấp xỉ Tính ghi lại hiệu điện tương đương mạng biến đổi Thevenin V TH đầu cuối (khơng có tải) 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 Hình 1.4: Sơ đồ mạch VTH 5.VTH dương hay âm so với điểm A? Âm Nối mạch để đo VTH Với đồng hồ vạn năng, đo V TH = 2,21 xác định cực Dùng điểm A điểm tham chiếu mạch Kết có phù hợp với bước khơng? Có Tính ghi lại dịng tải ? IRL= 302, 980 mA/ 303mA VRL = - 2,060 V/ 2,060V Hãy ghi đầy đủ thông tin vào hình vẽ Đảm bảo V TH đặt mạch với cực Chỉ rõ cực VRL Hình 1.5: Mạch hai nguồn biến đổi Thevenin có tải Thêm R3 vào mạch bạn Đo hiệu điện tải tính dòng tải So sánh với giá trị thu từ mạch biến đổi Thevenin ? b Biến đổi Thevenine với mạch cầu: Xác định khối mạch cầu Thevenin bảng mạch Nối mạch hình 1.6 Xác định giá trị nguồn cung cấp ? Vs = 15 V Xác định giá trị điện trở có mạch ? TT Phần tử R1 R2 R3 Giá trị 220Ω ± 5% 1kΩ ± 5% 1kΩ ± 5% 330Ω ± 5% R4 Tính ghi lại RTH ? Vạch mã màu Đỏ - đỏ - nâu – vàng kim Nâu – đen – đỏ - vàng kim Nâu – đen – đỏ - vàng kim Cam – cam – nâu – vàng kim = 428, 448(Ω) Đo ghi lại giá trị RTH đồng hồ vạn ? RTH = 428,45 Ω Chú ý: Cách đo giá trị điện trở mạch 6.So sánh giá trị bước ? Xấp xỉ Tính VTH? VTH = 8,573 (Volt) / 8,57 V Lưu ý: R5 điện trở tải Hình 1.6 : Mạnh trở cầu Hình 1.7: Mạch biến đổi Thevenin 8.Dựa số liệu bạn, hồn thành hình 1.7 V RL = 2,909 V / - 2,91 V Đo hiệu điện điểm cuối đầu không tải mạch (V TH) So sánh kết đo với kết tính bước ? Xấp xỉ 3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút - Sinh viên kiểm tra lại kết thu bước thí nghiệm, đưa nhận xét có Nhận xét: ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … BÀI THÍ NGHIỆM SỐ KHẢO SÁT MẠCH RLC I MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 1.1 Mục đích : - Bài thí nghiệm giúp sinh viên khả phân tích mạch RLC nối tiếp thơng qua tính tốn lý thuyết đo đạc thực tế - Sinh viên nắm tính chất cảm kháng, dung kháng mạch thay đổi theo tần số phát nguồn - Sinh viên có khả phân tích tính chất mạch cộng hưởng RLC 1.2.Yêu cầu :  Mỗi nhóm SV phải hiểu biết cách sử dụng máy sóng để thực chức đo  Mỗi nhóm SV phải phân tích nguyên lý hoạt động mạch thí nghiệm  Mỗi nhóm SV đo tham số sơ đồ theo yêu cầu mạch  Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trình thực thí nghiệm, nộp báo cáo vào cuối buổi thí nghiệm  Nội dung báo trình bày theo bước thực theo hướng dẫn - Sau làm xong thí nghiệm, sinh viên phải tính toán, đo đạc thành phần điện kháng, tổng trở, dịng điện, điện áp góc pha mạch RLC - Sau làm xong thí nghiệm, sinh viên xác định thơng số mạch cộng hưởng RLC 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 tính chất mạch RLC, đọc tài liệu ‘Lý thuyết mạch’ - Sinh viên cần biết thao tác đo đạc dùng ampe kế, vơn kế, máy sóng kênh… 2.2 Tổ chức thí nghiệm - Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, chia thành SV/1 nhóm làm thí nghiệm, theo phân chia giáo viên hướng dẫn 2.3 Các thiết bị, dụng cụ cần thiết : Tên F.A.C.E.T base unit AC FUNDAMENTALS circuit board Máy phát sóng hình sin Máy tính kết nối với F.A.C.E.T base unit Oscilloscope (2 tia) Số lượng 6 6 Ký hiệu AS91000-00 AS91000-30 91004-20 AS91002-00 Lab-Volt 1231 tương đương III CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM 3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút 3.2 Các bước thực hiện: 120 phút Trình tự bước: - Kết nối khối mạch với máy phát sóng Ơ-xi-lơ - Thực đo đạc tham số mạch RLC, đo điện áp, đo pha… phần tử mạch - Thực đo tham số mạch cộng hưởng RLC, đo băng thơng mạch… - Tính tốn, kiểm chứng lại kết đo Thí nghiệm với khối mạch RLC: Tính tốn lý thuyết: VR2 R2 = 1K VGEN = 15 Vpk-pk 20 kHz L1 = 10 mH V L1 GEN C1 = 0.0022 uF VC1 Hình 2-1: Mạch RLC nối tiếp 1.1 1.2 1.3 1.4 Tính cảm kháng XL1 = 400 π dung kháng XC1 = 3617, 158 Tính tổng trở Z mạch; Z = ………………………………… Tính điện áp V R2 = ………………… , VL1 =………………… VC1=………………… Sử dụng giản đồ pha để tính góc pha A mạch = …………… TT Đại lượng XL1 XC1 Z VR2 VL1 VC1 Góc pha A Giá trị lý thuyết 400π 3617,158 2563,603 5,851 7,353 21,164 67,041 Đơn vị Ghi Đo đạc thực nghiệm Xác định khối mạch RLC/RESONANCE/POWER nối mạch hình 2-2 CHÚ Ý: R3 sử dụng trường hợp ta muốn đo dòng điện tổng (IT) mạch Hình 2-2: Mạch RLC nối tiếp Điều chỉnh tần số máy phát sóng hình sin 20 kHz Điều chỉnh biên độ lối máy phát sóng hình sin mức 15 Vpk-pk Đo IT, VR2, VL1, VC1 Ghi lại kết vào bảng 2-1 CHÚ Ý: - Để xác định IT ta đo điện áp R3 chia cho 10 - Để xác định VC1 ta đo trực tiếp que đo oscilloscope hai đầu tụ C1 - Để đo VL1 V R2 ta sử dụng phương pháp CỘNG-ĐẢO (ADD-INVERT) oscilloscope tia Phương pháp đo CỘNG-ĐẢO sau: a Đấu que đo kênh vào đầu linh kiện que đo kênh vào đầu Cả hai đầu kẹp đất hai que đo nối vào đất mạch điện b Hệ số khuếch đại hai kênh phải đặt giá trị (VOLT/DIV kênh phải đặt mức) c Đặt kênh chế độ INVERT (ĐẢO) d Đặt chế độ quét dọc ADD (CỘNG) e Đọc giá trị đỉnh-đỉnh điện áp hiển thị hình oscilloscope Đây điện áp linh kiện cần đo Bảng 2-1 IT Trường hợp 20 kHz Trường hợp 50 kHz VR2 VL1 VC1 Độ lệch pha  5,85 mA 5,851V 7,353V 21,163V 67,041 5,75 mA 5,96V 7,6V 21,400V 67,680 Vc > VL => tính dung Vc < VL => tính cảm Đo mối quan hệ pha điện áp nguồn V GEN dòng điện tổng IT Nêu nhận xét: ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… … CHÚ Ý: Sử dụng phương pháp đo góc lệch pha hướng dẫn Chuyển đổi từ thời gian thành độ Do chu kỳ tương đương với 360 o, độ lệch pha (tính theo độ) tính cơng thức: 10    360 ts = …………………………………………… T Độ lệch thời gian bao nhiêu……………………………………… Độ lệch pha bao nhiêu? Tín hiệu R3 (IT) sớm pha hay trễ pha tín hiệu đầu máy phát sóng hình sin (V GEN)? sớm pha f = 20k Hình 2-3: Đo độ lệch pha cách xác định độ chênh lệch thời gian tín hiệu Đặt tần số máy phát sóng 50 kHz Kiểm tra lại biên độ điện áp điều chỉnh mức 15 V pk-pk thấy cần thiết Đo điện áp rơi R2 (V R2), cuộn cảm (V L1) tụ điện (VC1), độ lệch pha Ghi lại kết vào Bảng 2-1 Tần số điện áp vào tăng lên VC1 lớn hay nhỏ VL1? Mạch điện mang tính cảm kháng hay dung kháng? 10 Tính độ lệch pha từ giá trị đo bước 8, bước 5:  tan  VL1  VC1 VR2 =……………………………… 11 So sánh giá trị đo với giá trị tính tốn bước 10 Chúng có nằm khoảng sai số cho phép (dung sai) 30% không? TT Đại lượng  tan  Giá trị tính tốn Giá trị đo Sai số V L1  VC1 VR2 Thí nghiệm với khối mạch cộng hưởng RLC: Tính tốn lý thuyết = 33931,948 Hz 1.1 Xác định tần số cộng hưởng f r  2 LC 11 L = 2,132 R C 1.3.Xác định tần số cắt f3dB : FC1 = 25,974 KHz / 27K ; FC2 = 41,889 KHz / 42.9K 1.4 Xác định băng thông mạch: BW = F C2– FC1 = 15,915 kHz / 15.9K 1.2 Xác định hệ số phẩm chất mạch Q  Đo đạc thực tế A) Đo tần số cộng hưởng RLC Xác định khối mạch RLC/RESONANCE/POWER nối mạch hình 2-3 Hình 2-3: Mạch cộng hưởng RLC nối tiếp Điều chỉnh điện áp máy phát sóng 15 Vpk-pk Điều chỉnh điện áp máy phát sóng 20 kHz Nối kênh oscilloscope vào hai đầu tổ hợp nối tiếp L1-C1 minh họa hình 2-3 để đo sụt áp rơi đoạn mạch Ở ta không sử dụng phương pháp ADD-INVERT (CỘNG-ĐẢO) Tăng tần tín hiệu máy phát sóng hình sin dần tới tần số cộng hưởng mạch RLC ý điện áp rơi đoạn mạch L1-C1 Khi đạt tới tần số cộng hưởng, tăng giảm tần số tín hiệu quanh điểm cộng hưởng số lần để bảo đảm nhận thấy biên độ điện áp thay đổi theo tần số Sau điều chỉnh lại tần số máy phát sóng để điện áp đoạn mạch L1-C1 Chú ý: Khi đạt cộng hưởng nối tiếp, sụt áp cuộn cảm tụ điện (V L1 VC1) xấp xỉ biên độ ngược pha Do đó, tổng sụt áp đoạn mạch nối tiếp L1-C1 0, dòng điện qua mạch đạt giá trị cực đại Xác định tần số cộng hưởng fr cách sử dụng oscilloscope để đo tần số đầu máy phát sóng Để xác định fr, trước hết ta đo chu kỳ tín hiệu hai đỉnh kề sau tính tần số cộng hưởng (f r = 1/chu kỳ) Đo ghi lại dòng điện mạch với sụt áp phần tử mạch TT Đại lượng IT VL1 VC1 Giá trị lý thuyết 15 31,980 31,980 Đơn vị mA Volt Volt GT đo 14.7 32 31 Chú ý: 12 - Để đo dòng điện tổng mạch IT, ta đo sụt áp R3 (VR3) chia cho 10 Ohm - Khi không đo IT, ta sử dụng dây dẫn để ngắn mạch R3 -VC1 đo trực tiếp đặt que đo đầu C1 - Sử dụng phương pháp đo ADD-INVERT để đo VL1 Sử dụng giá trị đo bước để tính giá trị X L1, XC1, Z tần số cộng hưởng (X L1 = XL1/IT, XC1 = XC1/I T, Z = VGEN/IT) Khi cộng hưởng XL1 XC1 có xấp xỉ không? Đo ghi lại độ dịch pha IT VGEN cộng hưởng Chú ý: Cách đo độ lệch pha thực hành phần 11 Điều chỉnh tần số máy phát sóng quanh điểm cộng hưởng quan sát mối quan hệ pha điện áp dòng điện Nhận xét mối quan hệ pha điện áp dòng điện điểm cộng hưởng …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… B) Hệ số phẩm chất Q băng thông mạch cộng hưởng RLC nối tiếp Hình 3.2 minh họa đáp ứng tần số mạch cộng hưởng RLC Nhìn vào hình vẽ ta thấy tần số cộng hưởng (resonant frequency), tần số cắt (lower cut-off frequency), tần số cắt (upper cut-off frequency), băng thông dB Dưới bước thí nghiệm để xác định băng thơng hệ số phẩm chất 11 Tính ghi giá trị I-3dB vào Hình vẽ 3-2 Chú ý: (I-3dB = 0.707IRESON) 12 Đặt que đo oscilloscope đầu R3 giảm tần số máy phát thu giá trị I T = VR3/10 = I-3dB xác định Sử dụng oscilloscope để xác định chu kỳ từ tính tần số cắt f Ghi giá trị vào Hình vẽ 3-2 13 Hình 3-2: Băng thông mạch cộng hưởng nối tiếp RLC 13 Xác định tần số cắt f cách tăng tần số quan sát sụt áp R3 Khi tần số đạt tới tần số cộng hưởng, sụt áp đạt giá trị cực đại Tuy nhiên, tiếp tục tăng tần số sụt áp giảm Tiếp tục tăng tần số IT = VR3/10 = I-3dB xác định Sử dụng oscilloscope để xác định chu kỳ từ tính tần số cắt f2 Ghi giá trị vào Hình vẽ 14 Tính băng thơng BW mạch ghi giá trị vào Hình vẽ 3-2 (BW = f2 - f1) 15 Tính hệ số phẩm chất Q sử dụng fr BW đo (Q = fr/BW) Ghi lại kết quả: Hệ số phẩm chất Q =…2.132……… 16 Tính Q theo công thức Q = VC1/ VGEN Ghi lại kết So sánh với kết tính bước 10 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 kết thu bước thí nghiệm, đưa nhận xét có Nhận xét: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 14 …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… BÀI THÍ NGHIỆM SỐ MẠCH LỌC TẦN SỐ I MỤC ĐÍCH, U CẦU 1.1 Mục đích : - Bài thí nghiệm giúp sinh viên có khả phân tích mạch lọc tần số thơng qua tính toán lý thuyết đo đạc thực tế 1.2.Yêu cầu :  Mỗi nhóm SV phải hiểu biết cách sử dụng máy sóng để thực chức đo  Mỗi nhóm SV phải phân tích nguyên lý hoạt động mạch thí nghiệm  Mỗi nhóm SV đo tham số sơ đồ theo yêu cầu mạch  Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trình thực thí nghiệm, nộp báo cáo vào cuối buổi thí nghiệm  Nội dung báo trình bày theo bước thực theo hướng dẫn - Sau làm xong thí nghiệm, sinh viên phải tính toán, đo đạc tham số mạch lọc tần số dải tần, đường cong đáp ứng tần số mạch lọc tần số thơng qua tính toán lý thuyết đo đạc thực nghiệm máy phát sóng hình sin oscilloscope II CHUẨN BỊ 2.1 Lý thuyết: - Sinh viên cần nắm tính chất, tham số mạch lọc tần số - Phân biệt loại mạch lọc tần số… - Sinh viên đọc tài liệu ‘Lý thuyết mạch’ - Sinh viên cần biết thao tác đo đạc dùng ampe kế, vơn kế, máy sóng kênh… 2.2 Tổ chức thí nghiệm - Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, chia thành 2SV/1 nhóm làm thí nghiệm 2.3 Các thiết bị, dụng cụ cần thiết : 15 Tên F.A.C.E.T base unit AC FUNDAMENTALS circuit board Số lượng 6 Máy phát sóng hình sin Oscilloscope (2 tia) Máy tính kết nối với F.A.C.E.T base unit IC741, tụ điện, điện trở 6 6 Ký hiệu AS91000-00 AS91000-30 91004-20 AS91002-00 Lab-Volt 1231 tương đương III CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM 3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút 3.2 Các bước thực hiện: 120 phút Trình tự bước: - Lắp mạch sơ đồ hình vẽ, kết nối khối mạch với máy phát sóng Ơ-xi-lơ - Thực đo đạc tham số mạch lọc tích cực - Thực đo đạc tham số mạch lọc thụ động - Tính toán, kiểm chứng lại kết đo A) Mạch lọc tích cực RC: Các dạng đặc tuyến lọc thơng thấp: Chebyshev, Butterworth, Bessel hình vẽ Khâu lọc thơng thấp tích cực bậc Sallen-Key: R1=R2=10K, C1=10nF, C2=10nF, Ecc=±12V H ( p)  =  2RCp  C 2R p 40 fc  2 R1 R2 C1C = 1591,549 (15 2.418, -3.203 8) (8.2258K,-3.1582) -40 C2 R2 CH1 sóng ~ Vgen R1 + +Ecc IC741 C1 _ -80 10H z 100 Hz dB( V(Vo)/ V(Vin) ) Frequency _Ecc 10KHz 100K Hz U2 CH2 sóng Tiến hành thí nghiệm: Trước hết, Xác định chân IC 741 cách sau: + Đặt IC xuống bàn thí nghiệm cho chân tiếp xúc với mặt bàn, nhìn từ mặt có chữ + Chân số đánh dấu vết chấm tròn + Quay ngược theo chiều kim đồng hồ thứ tự chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, + Chân vào cửa đảo, chân vào cửa thuận, chân cấp nguồn -12V, chân đầu ra, chân cấp nguồn +12V Đấu nối mạch sơ đồ Đấu dây nguồn cho mạch (cọc +12V cấp vào chân 7, cọc - 12V cấp vào chân 4, cọc đất nguồn nối với điểm đất mạch) 16 Nối CH1 để quan sát tín hiệu vào, CH2 để quan sát tín hiệu Cả hai kênh để chế độ AC Chuyển đồng CH1 Các chiết áp (5) (11) oscillocope vặn max Kiểm tra mạch xác, sau bật ON nguồn +Ecc -Ecc Đặt máy phát Vgen sóng sin 10 Vpk-pk, tần số 100 Hz Quan sát điện áp lối mạch lọc U 2, ghi kết đo vào bảng Hãy đo U2 tần số lại cho bảng Ghi trị số đo vào bảng Chú ý điều chỉnh lại U1 10 Vpk-pk lần đo Tần số Chu kỳ U2 dB 100Hz 10ms 9,9V -0,0873 60,5mV -44,365 20KHz 50  s 15,2mV -56,3631 40KHz 25  s Bảng Hãy đổi trị số U2 tần số f =20kHz f=40kHz dB, theo công thức: dB  20 log U 2(tai f) U 2( tai100 Hz ) ghi trị số dB vào bảng Từ bảng 3, điền vào hình trị số -dB 20 kHz 40 kHz Hãy tính mức điện áp lối điểm -3 dB: U-3 dB = (U2 100 Hz ) x 0,707= .7,0794578V Bằng cách thay đổi tần số máy phát, cho điện áp lối mạch lọc (U 2) trị số U-3 dB tính bước Hãy đo chu kỳ máy phát để nhận tần số cắt (fco) Hãy điền kết vào hình Ghi chú: Tham khảo cơng thức tính tần số cắt: f c  2 = 1591,549HZ R1 R2 C1C Hình Đường cong đáp ứng mạch lọc thông thấp Hãy trừ hai trị số dB U2 tần số f =20kHz f=40kHz để nhận độ dốc đặc tuyến tính dB/octave: Độ dốc đặc tuyến = 12,0861 dB/octave 17 B) Mạch lọc thụ động Mạch lọc thông thấp thụ động HÃy xác định vị khối mạch LOW PASS FILTER mạch AC FUNDAMENTALS HÃy nối mạch lọc thông thấp RC dẫn Hình vẽ Mạch lọc thông thấp RC HÃy tính tần số cắt [(fCO = 1/(2RC) Fco = 10610,329 RC HÃy đặt máy phát 15V pk-pk, 100 Hz sóng sin HÃy thay đổi tần số máy phát khoảng từ 100 Hz đến 50 kHz quan sát điện áp lối mạch lọc C1 (VC1) HÃy lặp lại vài lần cho thấy điện áp thay đổi với tần số VC1 tăng hay giảm theo tần sè ? HÃy đo VC1 tần số cho bảng, ghi trị số vào bảng HÃy điều chỉnh tần số máy phát cho ®Õn lóc mét sãng sin ®óng chu kú xt hiƯn dao động ký Nhớ VGEN không thay đổi theo tần số Nếu thay đổi, hÃy điều chỉnh lại 15 Vpk-pk tai lần đo 18 Tần sè Chu kú VRA (VC1) dB 100Hz 10ms 15 20Hz 50  s 6,9 -6,744 40Hz 25  s 3,78 -11,972 H·y tÝnh suy gi¶m dB b»ng biĨu thøc dB = 20log(VC1 t¹i f/VC1 t¹i 100 Hz) HÃy tính mức điện áp lối (V C1) ®iĨm dB (V-3 dB = VC1 t¹i 100 Hz x 0,707 = 10,619175) Hình vẽ cho thấy đồ thị điển hình cho đáp tuyến mạch lọc thấp RC 19 Đờng cong đáp ứng mạch lọc thông thấp RC Không tắt nguồn nuôi Các chế độ xác lập F.A.C.E.T đợc dùng cho câu hỏi ôn tập Mạch lọc thông cao thụ động Xác định khối mạch HIGH PASS FILTER mạch AC FUNDAMENTALS HÃy nối mạch RC thông cao nh h×nh vÏ H·y tÝnh fCO [fCO = 1/(2RC)] Fco =10610,329 RC Mạch lọc thông cao RC HÃy đặt máy phát 15 Vpk-pk, 100 kHz sóng sin HÃy thay đổi tần số máy phát khoảng từ 100 kHz đến 100 Hz quan sát điện áp lối mạch lọc R2 (VR2) Lặp lại vài lần nh để thấy điện áp thay đổi theo tần số VR2 tăng hay giảm giảm tần số ? H·y đo VR2 tần số cho bảng HÃy ghi trị số vào bảng HÃy điều chỉnh tần số máy phát sóng sin chu kỳ lên dao 20 động ký HÃy kiểm tra V GEN không thay đổi với tần số Nếu thay đổi, hÃy điều chỉnh lại 15 Vpk-pk lần đo Tần số Chu kú 100Hz 10ms 5Hz 200  s 500Hz 2 s VRA (VR2) dB HÃy tính trị số dB theo biĨu thøc dB = 20log(V R2 t¹i f/VR2 t¹i 100 kHz) HÃy tính điện áp lối ®iĨm gi¶m dB (V -3 10,619175) dB = V R2 100 kHz x 0,707 = Hình vẽ cho thấy đồ thị đáp tuyến mạch lọc RC thông cao mà đà nối bớc HÃy điền trị số 500 Hz kHz đáp tuyến Bằng cách thay đổi tần số máy phát, hÃy điều chỉnh điện áp lối mạch lọc trị số V -3 dB đà tính đợc HÃy đo chu kỳ máy phát HÃy điền f CO vào hình Không tắt nguồn nuôi Các chế độ xác lập F.A.C.E.T đợc dùng cho câu hỏi ôn tập 3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút IV ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ - Sinh viên kiểm tra lại kết thu bước thí nghiệm, đưa nhận xét có Nhận xét: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 21 …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 22 …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 23 ...BÀI THÍ NGHIỆM MƠN LÝ THUYẾT MẠCH BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 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 phân tích mạch điện... nguyên lý hoạt động mạch thí nghiệm  Mỗi nhóm SV đo tham số sơ đồ theo yêu cầu mạch  Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo q trình thực thí nghiệm, nộp báo cáo vào cuối buổi thí nghiệm. .. nguyên lý hoạt động mạch thí nghiệm  Mỗi nhóm SV đo tham số sơ đồ theo yêu cầu mạch  Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo q trình thực thí nghiệm, nộp báo cáo vào cuối buổi thí nghiệm