BÁO CÁO THÍ NGHIỆM GIẢI TÍCH MẠCH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM GIẢI TÍCH MẠCH LỚP L18 – NHÓM 4 – HK 221 MSSV Họ và tên Điểm chấm chéo Ký tên 2111412 Phan Kế Vĩnh Hưng 2113540 Thái Quang Huy Thành.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM GIẢI TÍCH MẠCH LỚP: L18 – NHÓM – HK 221 MSSV Họ tên 2111412 Phan Kế Vĩnh Hưng 2113540 Thái Quang Huy Điểm chấm chéo Thành viên 02 – Ngày nộp: 2/11/2022 GV hướng dẫn: Nguyễn Thanh Phương Ký tên MỤC LỤC BÀI 4: ĐÁP ỨNG TẦN SỐ VÀ MẠCH CỘNG HƯỞNG BÀI 5: Q TRÌNH Q ĐỘ MẠCH TUYẾN TÍNH BÀI Q TRÌNH Q ĐỘ MẠCH TUYẾN TÍNH A MỤC ĐÍCH Bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu số đặc tính độ mạch tuyến tính, gồn mạch: RL;RC mạch RLC Thơng qua đặc tính này, sinh viên kiểm nghiệm phương pháp phân tích mạch độ học phần lý thuyết, hiểu thêm số trình vật lý xảy mạch độ thực tế B ĐẶC ĐIỂM Quá trình độ trình xuất mạch chuyển từ chế độ xác lập sang chế độ xác lập khác (xem thêm lý thuyết phân tích mạch miền thời gian: chương – giáo trình Mạch Điện II) Thơng thường thời gian độ ngắn nên để quan sát trình q độ người ta sử dụng nguồn kích thích chu kỳ có biên độ biến thiên đột ngột (đóng mở theo chu kỳ đủ lớn cho phép theo dõi trình độ diễn mạch) C PHẦN THÍ NGHIỆM I Thơng số thí nghiệm Thơng số mạch thí nghiệm cho bảng sau, RL điện trở mơ hình nối tiếp cuộn dây Phần tử L RL C1st C2nd C3rd R0 Rss Giá trị dùng thí nghiệm 100mH 300 Ω 0,047 µF (473) 0,1 µF (104) 0,01 µF (103) 100 Ω 2,2 kΩ II Mạch độ cấp I RC: a) Chỉnh dạng sóng vào mạch: Thực mạch thí nghiệm Hình 1.5.1 Dùng dao động ký, quan sát dạng xung vuông từ nguồn xung hộp thí nghiệm Chỉnh máy phát xung vng lưỡng cực đối xứng (duty cycle = 50), biên độ 2V, tần số 500 Hz (nếu chọn Time/div = 0.5 ms chỉnh nút Fre để tín hiệu có chu kỳ ơ) Ghi lại dạng sóng khảo sát độ uab (t) b) Quan sát dạng tín hiệu áp tụ dùng mạch Hình 1.5.2 Ghi nhận lại dạng sóng uc dao động ký ứng với VR1 = kΩ (chọn giá trị cho VR) c) Quan sát dạng tín hiệu dịng điện qua tụ dùng mạch Hình 1.5.3 Ghi nhận lại dạng sóng ic(t) dao động ký ứng với VR1 = 2kΩ Lưu ý giá trị dịng điện tính thơng qua áp R0 KIỂM CHỨNG TÍNH TỐN LÝ THUYẾT : Giả sử q trình uab = -2V xác lập Tại t = 0, uab thay đổi từ -2V đến 2V : Dùng tích phân kinh điểm hay toán tử Laplace, cho biết dạng áp tụ dòng qua tụ mạch độ cấp I RC t>0 có biểu thức : uc(t) = 2−4 e−10132 t(V) ic(t) = 10−3 e−10132 t (A) d) ĐO HẰNG SỐ THỜI GIAN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP RC: Thời mạch độ cấp I RC xác định theo công thức: τc [s] = R[Ω].C[F] Đại lượng đo dùng mạch thí nghiệm Hình 1.5.2 Thế t = τc vào biểu thức phần c) cho ta giá trị ic(τc), giúp ta đọc τc dựa vào dạng sóng ic(t) hình dao động ký (bằng số ô theo chiều ngang giá trị nút chỉnh Time/div, nhớ chỉnh biến trở VAR CAL) Hoàn thành bảng số liệu sau ứng với VR1 = kΩ VR2 = kΩ uab (thay τc tính tốn(ms) đổi) VR1 VR2 Từ -2V -> 0,094 0,188 2V ic(τc)(mA) VR1 VR2 0,7716 0,2977 τc đo (ms) VR1 VR2 0,08 0,2 III MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP I RL: a) Chỉnh dạng sóng vào mạch: Thực mạch thí nghiệm Hình 1.5.4 Dùng dao động ký, quan sát dạng xung vng từ nguồn xung hộp thí nghiệm Chỉnh máy phát xung vuông lưỡng cực đối xứng (duty cycle = 50), biên độ 2V, tần số 500 Hz (nếu chọn Time/div = 0.5 ms chỉnh nút Fre để tín hiệu có chu kỳ ơ) Ghi lại dạng sóng khảo sát độ uab (t) b) Quan sát dạng tí n hiệu áp tụ dùng mạch Hình 1.5.5 Ghi nhận lại dạng sóng u c dao động ký ứng với VR = 100 Ω c) Quan sát dạng tín hiệu dịng điện qua tụ dùng mạch Hình 1.5.6 Ghi nhận lại dạng sóng dao động ký ứng với VR3 = 100 Ω KIỂM CHỨNG TÍNH TỐN LÝ THUYẾT : Giả sử q trình uab = -2V xác lập Tại t = 0, uab thay đổi từ -2V đến 2V : Dùng tích phân kinh điển hay toán tử Laplace, cho biết dạng áp tụ dòng qua tụ mạch độ cấp I RL t>0 có biểu thức : uL(t) = 1,2+1,6 e−5000t (V) iL(t) = 10−3 (1−e−10132 t )(A) d) ĐO HẰNG SỐ THỜI GIAN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP RC: Thời mạch độ cấp I RL xác định theo công thức: τc [s] = L[H]/ R[Ω] Đại lượng đo dùng mạch thí nghiệm Hình 1.5.6 Thế t = τL vào biểu thức phần c) cho ta giá trị iL(τL), giúp ta đọc τL dựa vào dạng sóng iL(t) hình dao động ký (bằng số ô theo chiều ngang giá trị nút chỉnh Time/div, nhớ chỉnh biến trở VAR CAL) Hoàn thành bảng số liệu sau ứng với VR3 = 100 Ω VR4 = 400 Ω uab (thay đổi) τL tính tốn(ms) VR3 VR4 Từ -2V -> 2V 1,000 0,1250 iL(τL)(mA) VR3 VR4 3,9460 -0,2821 τL đo (ms) VR3 VR4 0,9886 0,1387 IV MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP II RLC: a) Chỉnh dạng sóng vào mạch: Thực mạch thí nghiệm Hình 1.5.7 Dùng dao động ký, quan sát dạng xung vuông từ nguồn xung hộp thí nghiệm Chỉnh máy phát xung vng lưỡng cực đối xứng (duty cycle = 50), biên độ 2V, tần số 500 Hz (nếu chọn Time/div = 0.5 ms chỉnh nút Fre để tín hiệu có chu kỳ ơ) Ghi lại dạng sóng khảo sát q độ uab (t) b) Đo điện trở tới hạn mạch độ cấp II: Dùng mạch thí nghiệm Hình 1.5.8 Từ giá trị VR = 500 Ω, tăng từ từ VR (mỗi bước 100 Ω, chỉnh tinh dùng biến trở 10 Ω) quan sát tín hiệu uc(t) dao động ký đạt chế độ tới hạn Ghi số liệu (Cơng thức lý thuyết tính điện trở tới hạn : Rth = √ L /C ) Rth tính theo lý thuyết 2917 (Ω) Rth đo 3141 (Ω) % sai số 7,1219% c) Quan sát dạng tín hiệu áp tụ điện dùng mạch Hình 1.5.8 Quan sát dạng tín hiệu dịng qua tụ điện dùng mạch Hình 1.5.9 Cho biết mạch độ làm việc chế độ ghi nhận lại dạng sóng dao động ký ứng với chế độ TH1) VR = 500 Ω: Mạch độ chế độ: DAO ĐỘNG Dạng áp tụ đo được: Dạng dòng qua tụ đo được: TH2) VR = Rth – 400 Ω: Mạch độ chế độ: TỚI HẠN Dạng áp tụ đo được: TH3) VR = kΩ: Mạch độ chế độ: DAO ĐỘNG Dạng dòng qua tụ đo được: Dạng áp tụ đo được: Dạng dòng qua tụ đo được: d) KIỂM CHỨNG TÍNH TỐN LÝ THUYẾT: Giả sử trình uab = –2V xác lập Tại t = 0, uab thay đổi từ –2V đến 2V: Dùng tích phân kinh điển hay tốn tử Laplace, cho biết dạng điện áp dòng qua tụ điện mạch độ cấp II RLC t > có biểu thức: TH1) Mạch chế độ DAO ĐỘNG: uL(t) = 2+e−45 00 t (−1,30.sin 13875 t −4,00 cos 13875 t )(V) iL(t) = 0,03 sin 13875t e−4500t (A) TH2) Mạch chế độ TỚI HẠN: uL(t) = 2+e−14586,41 t (−58344 t−4 ) (V) iL(t) = 2,74 10−3 e−14586,41t (A) TH3) Mạch chế độ DAO ĐỘNG: uL(t) = 2−4,67 e−5532,78t +0,67 e−38469,23 t (V) iL(t) = 1,2 10−3 ( e−5532,78 t −e−38469,23 t ) (A) e) XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHẾ ĐỘ DAO ĐỘNG: Theo kết phần d), mạch độ cấp II chế độ dao động, phương trình đặc trưng mạch có dạng: s + √ R.s + =s2 +2 α s +ω 20 với nghiệm phức: L L.C ( ) e−αt −R R 2 sin ⁡( βt) s1,2= ± j ω 0− =−α ± jβ Dòng điện qua tụ có biểu thức: ic(t) = βL 2L 2L dạng tín hiệu dịng hình 1.5.10 T α πβ =e =3,2 T2 2π −4 Ta có : T ¿ =3,2 10 β Đọc giá trị T I1 I2 hình dao động ký ứng với VR = 500 Ω Từ suy α β So sánh giá trị tính theo thơng số mạch ? Giá trị đo 4652,67 12666,15 α β Giá trị tính 4500,00 13875,01 f) ĐO R TỚI HẠN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP II RLC SONG SONG: Dùng mạch thí nghiệm Hình 1.5.11 Từ giá trị VR = 100 Ω, tăng từ từ VR (mỗi bước 100Ω, chỉnh tinh dùng biến trở 10Ω) quan sát tín hiệu uout(t) mạch song song dao động ký đạt chế độ tới hạn Ghi số liệu Cho biết giá trị tính theo thơng số mạch? => Rth = 3000 Ω D DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM: Hộp thí nghiệm Module thí nghiệm số Dao động ký DMM cầu đo RLC Dây nối  ... độ diễn mạch) C PHẦN THÍ NGHIỆM I Thơng số thí nghiệm Thơng số mạch thí nghiệm cho bảng sau, RL điện trở mơ hình nối tiếp cuộn dây Phần tử L RL C1st C2nd C3rd R0 Rss Giá trị dùng thí nghiệm 100mH... SỐ VÀ MẠCH CỘNG HƯỞNG BÀI 5: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ MẠCH TUYẾN TÍNH BÀI Q TRÌNH Q ĐỘ MẠCH TUYẾN TÍNH A MỤC ĐÍCH Bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu số đặc tính độ mạch tuyến tính, gồn mạch: RL;RC mạch. .. hiệu uout(t) mạch song song dao động ký đạt chế độ tới hạn Ghi số liệu Cho biết giá trị tính theo thơng số mạch? => Rth = 3000 Ω D DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM: Hộp thí nghiệm Module thí nghiệm số Dao