Báo cáo gtm báo cáo cuối kì môn giải tích mạch

ĐẶC ĐIỂM: Mạch diện DC chỉ tôn tại các phân từ nguôn và điện trở Nên tàng của phân tích mạch điện Dc là luật Ohm và các định luật Kirchhoff Ngoài ra, đỂ tăng hiệu quả của quá trình tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THANH PHO HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NĂM HỌC

NHÓM : 01 LỚP: L01

Bai2:M AHDI NM Ô CHIÊÊU (DC)

B ĐẶC ĐIỂM:

Mạch diện DC chỉ tôn tại các phân từ nguôn và điện trở Nên tàng của phân tích mạch điện Dc là luật Ohm và các định luật Kirchhoff Ngoài ra, đỂ tăng hiệu quả của quá trình tính toán m ạh DC, ng ườta có th 61 ự trên các phép biêôn đổi tương đương ( chia

áp, chia dòng

, biêôn đi Ñquôn, ), phân tích dùng ma tr nã thêô nút, dòng măôt lưới , ) hay dùng các định lý

d cặr nợ chom cầtuyêôn tính ( nguyên lý t Ì ệ nguyên lý xêôp chông, sơ đô tương đương Thevenin-Norton )

C PHÂÊN THÍ NGHIỆM:

Mạch chia úp:

a._ Thực hiện mạch chia áp và tính toán áp của từng trở

- Yêu câu : Lăôp mạch chia áp như hình 1.2.1.1 Điêu chỉnh nguôn DC đỂ được giá trị điện áp u như trong bằng sôô liệu Dùng DC volt kêô đo u:, u:, ua và tính toán các giá trị trên theo lý thuyé6t

.Tính toán sai sôô khi đo

b._ Kiểm chứng luật Kirchoff về điện áp:

- Theo Kirchoff Voltage Law, ta cé u = 3u = u:+u;+us Tính Yu tù sôô liệu đo và sai sôô của nó

*Khi u(V)=5{V): }¿u = U:+U;+Ua =

c._ Thiêôt kêô mạch chia úp DC:

- Thiêôt kêô một mạch DC gôm 2 điện trở R› và R; nôôi tiêôp theo yêu câu ban

đâu: R› có ấp vào 5(V), dp ra 2(V)

Đòng trong mạch phải bé hơn 10mA.

Ch @R1=4,7kO, R2 = 3,245kO => Kôôt

qua do dp Id uz = 2,002(V) , dong trong mach la 0,629(mA) < 10(mA)

d Ung dung mach chia dp:

+ Ứng dụng 1: Đo nội trở Rs Thực hiện mạch thí nghiệm như hình 1.2.1.2 Trước hêôt chưa nôôi VR vô m ah, ch th máy phút song có tin hi @ trén output la 2Vrms, f = 1kHz Nôôi VR vào mạch, tăng đân từ 100 cho đôôn khi áp hiệu dụng trên output là 1Vrms Theo nguyên lý chia

dp, gid tr VR seé bdng gid tri Rs

May phat song

Hình 1.2.1.2: Mạch đo nội trở máy phát sóng trên hộp TN

Giá trị R: (đo được ) = 510

+ Ứng dụng 2: Đo điện trở vào R¡, của mạch như hình 1.2.1.3 Đưa tín hiệu output vào CH1, tín hi ật anút a vào CH2c ủ dao d ộg ký Ch nh tăng VRt tyid tr 1000 Cho đêôn khi tín

hi ật âu có biên đ Qbằng 1⁄2 biên ä Ÿ ậoutput thì giá tr VR seê bằng giá trị Ru của mạch

May phat song GN D

Hình 1.2.1.3: Mạch đo điện trở vào R, của một mach điện

- Tinh theo gid trị 3 điện trở:

=1,182kQ

Giá trị Ri, ( tinh theo gid trị 3 điện trở ) = 1,182kQ = 11820

L Mach chia dong

a._ Thực hiện mạch chía dong va tinh dong qua từng trở:

l = 1,041(mA) (khi u=5V) và lị = 2,527(mA) (khi u=12V)

- Tinh theo lý thuyêôt:

1 2,524,

47k 5,6k 2,524.-

, = 4 ~ 9:6 _1,152(mA)

47k 5,6

b._ Kiểm chúng luật Kirchoff vê dòng điện :

- Theo Kirchoff Current Law, ta cé I, = DA =1, +1, Tính ¥ I, từ sôô liệu đo và sai sôô của nó

* Khi u(V) = 5(V): YL, =L +1, = 0,562 +0,479 =1,04 (md)

c._ Thié6t ké6 mach chia dong DC:

- Thiédt ké6 mOt mach DC gém 2 diện trở R› và R; măôc song song theo yêu câu ban đâu : Dòng tổng 10 mA

d Chia mach dung nhiêu điện trở :

Thục hiện mạch thí nghiệm như hình

1.2.2.2 Đo và tính sai sôô l:

B ag S66 Liéu:

Dong I do Dong I; do Dong I, tinh theo chia | Sai s66 khi dung chia

I Gi_iằích m_ ch D€ nhiêu nguôn dùng thôô nút và măôt lưới

+ E¡: Nguôn DC 5V +È;: Nguôn DC 12V Dùng volt kêô DMM đo lại F:, E; Dùng pp thêô nút hoặc dong mdét 1 wétinh u trén cdc tr ODing volt ké6 DMM đo lại các u

có giá tr th Ìh gân zero nháôt là câu cân bằng Câu đo này dùng để đo giá trị điện trở R› khi

ch ñh VRt uiá tr WkQ, môôi lân tăng 1000 Ghi lại giá tri VR vd giá trị chỉ thị trên DCV theo bằng

Kiểm chứng nguyên lý tỉ lệ trén mach DC

Với mạch thí nghiệm như hình 1.2.5, nguyên lý tỉ lệ được hiểu là điện áp u; trong mạch tỉ

lệ với nguôn tác động lên mach Ej, theo : uạ = K.Eu Nguôn Ei, lady tl nguôn DC được điêu chỉnh trên hộp TN chính Thay dối giá tri En va do uz

+ Tinh u; theo nguyên lý xêôp chô

*Tính theo nguyên lý xêôp chong :

U, =U,¡ +U,, =3,69—2,5224 =1,1676(V)

Điện áp Mạch chcó | Mạch chỉ có | Giá trì tính Giá trị đo khi | % sai sôô khi

ngu6n E;(ui1) | nguén E2(u2) | theo xêôp có cả 2 dùng xêôp

| Giá tri ucdo O chuc nang DCV

Giải thích :

Khido @&h cihdng DCV, tach ld6y nguén DC con nguén AC = 0, tr hành dây dâên Áp dụng

di @ thé6 nit ta cé dwoc Us = Uc = 2,28V sdép si bdng 2,31V ld gid tri do duoc

Khi đo ở chức năng ACV, ta thay đổi ngược lại khi do chức năng DCV Phức hóa mạch, tính được U¿=U,=1,079(V) (Hi @d wg), sddp sỉ với 0,954V là giá trị đo được

S @f6 Thevenin-Norton và nguyên lý truyện công suâôt cực đại

nin Giá trị do | Giá trị tính Giá trị do | Giá trị tính Giá trị do | Giá trị tính

@ 47k, =5 => 1, = 1,0641(mA), 56k]; = 12 => l; = 2,143(MA) => lim = 1 + 1p = 3,207(MA)

© Rerevenin = Unm / Inm = (8,294/3,207).10? = 2,555k0

bằng 2V, tân sôô là 5kHz.Th whi @10 gid tr t WVRt WKO dé6n 10kQ.Do Iya, tinh Pyp

VR dé Pyp max theo lý thuyêôt = 2,573kQ

Công suâôt Pưa (max) theo lý thuyôôt = 0,158mW

Bảng 1.2.1: Danh sách linh kiện trên Module DC Circuits

D DUNG CU THI NGHIEM:

- _ Hộp thí nghiệm ( hay bộ nguôn DC hai ngõ ra)

- _ Gác điện trở: 1k0, 2.2k0,4.7kQ, 5.6k0, 10k0

- _ Các tụ điện không phân cực : 105, 104, 473, 223, 103

- Bié6n trở 1k0, 10k0,

- - Đồng hô dov ạ năng sôô (DMM)

- — Dây nóôi thí nghi @ì (có dây nôôi trên breadboard)

Bài 3:M AHDI N XOAY CHIEEU (AC)

Bài thí nghiệm giúp sinh viên khảo sát các đặc trưng của một mạch điện trong trường hợp nguôn tác động lên mạch là nguôn điêu hòa, hay còn gọi là nguôn xoay chiêu (AC) Quá trình thí nghiệm cũng giúp SV hiểu rõ thêm phương pháp biên độ (hay hiệu dụng) phức, cách dựng đô thị vectơ và tính toán công suâôt trong mạch điêu hòa

Phân tích mạch xác lập điêu hòa thông qua tính toán trên mạch phức Ở mạch phức, trở kháng nhánh Z ld s66 ph É bằng t 866 bién dé phúc áp va dong trên nhánh Luật Ohm dạng phức được phát biểu:

I=i với= I0/⁄e

a)So pha tr_wtiédp:

Bua ca hai tin hiệu (cùng GND) vào hai kênh của dao động ký Chọn VERT MODE là DUAL hay CHOP Chỉnh định dao động ký để hiển thi hai tín hiệu trên màn hình như Hình

1.3.0.1

Hinh 1.3.0.1 Đo pha trực tiếp

b) So pha dung dé thi Lissajous:

Đưa cả hai tín hiệu (cùng GND) vao hai kénh cua dao d6ng ky Chon VERT MODE Id X-Y Chỉnh định các nút Volt/div của dao động ký đỂ hiển thị trên màn hình như Hình 1.3.0.2

Ph weg phdp nayd @gi anh wgch h whi @ ác giá tr jp<45° Nôôu các giá trị @ lớn

h rợtr sin(@) thay đ ¡i0âôtch ận và đ Ÿhính xác seê giảm

Ở đây R, đo được = 300 0

Giá trị dùng thí

m 0,047 uF (473)

100 mH

1k0 1k0

Il Đo trở kháng tụ điện:

a) Thục hiện mạch thí nghiệm như hình 1.3.2

Ch ith máy phát sóng sin đ 6(t) có biên đ @ V, tan s66 2 kHz Ding dao dong ky, đo biên độ

dp trén Rva trén tu C Tinh Im = Urm/R Tinh [Zcf = Uem/Im

S Wi wg ph wag phdp do pha tr ựtiêôp để đo góc lệch pha gigita u (E) và i(E) (cũng là Í(t) bằng cách CH2 INV) Điên vào b nà sôô li @v hai giá tr tân sôô khác nữu (Lưu ý chỉnh đúng tân sôô máy phát, kiểm lại với chu kỳ T thông qua việc đọc từ giá trị nút chỉnh Time/div

c ủ dao đ ag ky Gi & tach a Time/div = 100ps thi tin hi @ 2 kHz; 5 kHz va 10 kHz seê có

chu Rỳ lân lượt là 5 ô; 2 ô va 1 6)

liáy phíít sóng

€) Kôôt luận : vì œ tỉ lệ nghịch với JZc|

IILM ah R€ nôêi tiêệp:

a Th cuti nén cathinghi n®RC nddi tiêệp như hình 1.3.3

Ch ith máy phát sóng sin đ Gi({t) co biénd @ V, tan s66 2 kHz Ding DMM

(Multimeter) do dong vao mach, do áp vào mạch, áp trên R và áp trên € (Lưu Ý: giá trị đọc trên DMM là trị hiệu dụng) Sử dụng phương pháp đo pha trực tiêôp đỂ đo góc lệch pha p gitta u(t) va i(t) (thông qua đọc A[L] Điên vào bằng sóô liệu:

CS bi @ kiêôn S H 666 cosp CS tdc dung P CS phân kháng Q

Công suáôt biểu kiêôn S = 12 Um.Im = 0.707 mWA

Công suáôt tác dụng P= S.CosQ = 0.379 m

Công suâôt phần kháng Q = S.SinQ = -0.597 mVAr

IV.Đo trở kháng cuộn day:

a) Thục hiện mạch thí nghiệm như hình 1.3.4

Hình 1.3.4: Do trở kháng cuộn dây

Ch ủh máy phát sóng sin đ ổ(Ð) có biên đ W tân sôô lân lượt là 2 kHz, 5 kHz va 10 kHz Đưa hai tín hiệu un(t) và u,(£) vào dao động ký Dùng dao động ký, đo biên độ áp trên R và trên cuộn dây L

S WW wg ph wag phdp do pha tr ựtiêôp để đo góc lệch pha p giữa ụ (Ð và ¡(Ð (cũng là i(t) bằng cách CH2 INV) Điên vào b nạ sôô lí @ (L wy ch nih đúng tân sôô máy phát, kiểm lại với chu kỳ T thông qua việc đọc từ giá trị nút chỉnh Time/div của dao động ký)

2kHz

5 kHz

10 kHz

b) Veé đô thi |Z.| theo œ Cho biêôt bi @ th Wly thuyôôt của |Z.| theo w

c) Kêôt luận được điêu gì khi gph thudc w

V.M_ch RL noéi tiéép:

a Th cửi nến ch thínghi nệRL nóôi tiếp như hình 1.3.5

Ch ith mdy phat song sind 4i(t) co biénd @ V, tan s66 2 kHz Dung DMM (Multimeter) do dong vao mach, đo áp vào mạch, áp trên R va áp trên L (Lưu ý: giá trị đọc trên DMM là trị hiệu dụng)

Š ửi g ph ươg pháp đo pha tr wtiédp dé do géc lệch pha @ gitta u(t) va i(t) (thông qua đọc A[L]) Điên vào bằng sôô liệu:

C Tính công suâôtc am chạtL nôôi tiêôp theo sôô liệu đo:

CS bi 8 kiêôn S H &66 cosp CS tdc dung P CS phân kháng Q

VLM ah RLC nôêi tiêệp:

a Th cựi nến cũ thínghi nệRLC nóôi tiéép nhw hinh 1.3.6

Ch ủh máy phát song sind 4i(t) co biénd @ V, tan s66 2 kHz Dung DMM (Multimeter) do dong vao mach, do áp vào mạch, áp trên R, trên L và áp trên € (Lưu Ý: giá trị đọc trén DMM

là trị hiệu dụng)

Š ửi g ph ươg pháp đo pha tr wtiédp dé do géc lệch pha @ gitta u(t) va i(t) (thông qua đọc A[L]) Điên vào bằng sôô liệu:

U Ũ, Ue Up I [Z| AU @ 1,41Vrms

b D wg dé th vect afi @ dpc wm ah theo sdé liệu đo dùng thước và compa, chọn pha ban đâu của dòng điện là 0, già sử R thuân trở và € thuân dung Từ đô th vectơ suy

ra @ So sánh v Ógiá tr ịp dođ ượtrong b âg sôô liệu

Tính công suâôtc at chạtLC nôôi tiédp theo sôô liệu đo:

CS bí 8 kiêôn S H &66 cosp CS tdc dung P CS phan khang Q

Tinh cong sudét P trént wg phdnt ừ m ạh RLC nóôi tiêôp:

Thục hiện mạch thí nghiệm như hình 1.3.7

Hình 1.3.7: Mạch RC song song

Chinh mdy phat song sin dé ur(t) cé biénd @& V, tan sôô 2 kHz Dung DMM (Multimeter) do dong vao m ah, do dòng qua tr ở và dòng quat W.S W wg ph weg pháp do pha tr wtiédp

để đo góc lệch pha @ gitta ur(t) va i(t) bang cdch dua ur(t) va uro(t) vao CH1 va CH2 Thc

hi ậb âu sôô liệu:

VIII Mach RL song song:

a) Thuc hién mach thi nghiém nhu hinh 1.3.8

Chinh mdy phat song sin dé ur(t) c6 biénd @ V, tan s66 2 kHz Diing

DMM (Multimeter) do dong vdo mach, do dong qua trở R và dòng qua cuộn

d Tắnh công suâôtc @nhdnh R//L theo sôô liệu đo:

CS bi @ kié6n S H &66 cosp CS tác dụng P CS phân kháng Q

Công suáôt biểu kiêôn S = 12 Um.Im = 0.039 mWA

Công suáôt tác dung P= S.CosQ = 0.003 m

Công suâôt phần kháng Q = S.SinQ = 0,04 mVAr

IX Hi uêh nhh_ sđê công suâêt cosụ của nhánh:

a}) Thực hiện mạch thắ nghiệm như hình 1.3.9

Chỉnh máy phát sóng sin đỂ điện áp trên nhánh song song ua(t) luôn có biên độ 2 1ý tân sôô

2 kHz Dùng DMM (Multimeter} đo dòng vào mạch, đo dòng qua trở R, dòng qua cuộn dây L

va dong qua tu dién Cr

S tt! wg ph wag phdp do pha tr g tiêôp đỂ đo góc lệch pha gitta áp và dòng trên nhánh song song bằng cách đưa uỈ(t) và upo(t) vào CH1 và CH2 Từ góc lệch pha này tắnh hệ

s66 céng sudét cosp c @ nhdnh song song Hodn thi § b àg sôô liệu với các giá trị € có trên module

Th ghi ệậb ào sôô liệu:

Từ đó tính ra:

Trở kháng nhánh song song: Zw//x//c 0 = H

⁄U

Góc lệch pha giữa un(t) vd i(t) (ur & i) =

c Co nhan xét gì về trị hiệu dụng đòng qua nhánh i(t) ở các trường hợp ?

d Trình bay chi tiết quá trình tính gia tri Che cần thiết để đưa hệ số công suất của nhánh song song về đơn vị ?

STT | Tên linh kiện Giá trị danh định / mô tả

- Dao dong ky (Oscilloscope) va DMM (Multimeter)

- Dây nóôi thí nghiệm (jack banana 2mm)

Bai 4 : DAP UNG TAN SO VA MACH CONG HUONG

Bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu được tính chất phụ thuộc tân số của mạch điện thông qua xác định đáp ứng tần số của mạch, khảo sát các mạch lọc thụ động cơ

bản và tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng (xem thêm lý thuyết ở chương 2 — giáo

trinh Mach Dién I)

Mạch lọc điện là mạch điện có tính chất cho qua (pass) các tín hiệu ở một khoảng tần số nào đó và không cho qua (stop) các tín hiệu ở các tần số còn lại Mạch lọc thụ động được thiết kế từ các phần tu R, L, C va M Mach loc tích cực có sự tham

gia của các phần tử nguồn, phô biến là các phần tử mạch bán dẫn hay OP-AMP Có

4 loại mạch lọc cơ bán: mạch lọc thông thấp, mạch lọc thông cao, mạch lọc thông dải và mạch lọc chăn dái Khảo sát mạch lọc đựa trên tìm đáp ứng tần số của mạch lọc, thường viết dạng:

RLC nối tiếp, trị hiệu dụng các điện áp trên các phần tử kháng ở gần cộng hưởng

sẽ rất lớn so với điện áp vào của mạch (do đó mạch cộng hưởng nỗi tiếp còn gọi là cộng hưởng áp) Ở mạch cộng hưởng RLC song song thì dòng điện qua mắc lưới

LC ở gần cộng hưởng sẽ rất lớn so với dòng điện cấp cho mạch (do đó mạch cộng hưởng song song còn gọi là cộng hưởng dòng )

Tại tân số cộng hưởng , biên độ tín hiệu ngõ ra sẽ là cực đại Và khoảng tân sô , mà

1

ở đó biên độ hàm truyền đạt áp lớn hơn 2 biên độ cực đại, được gọi là băng