Thí nghiệm kỹ thuật xung - Bài 1 pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT XUNG TP. Hồ Chí Minh 10/2006 Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 1 A. MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU : Yêu cầu : Sinh viên cần xem lại các kiến thức về: • Quá trình nạp xả năng lượng của tụ điện , cuộn dây. • Thời hằng nạp, xả của mạch RC, RL và các phương pháp tìm thời hằng • Thành phần tần số của một xung vuông, hệ số công tác của xung. Mục đích: Quan sát sự biến đổi dạng sóng khi qua mạch R, L, C. B. DỤNG CỤ –LINH KIỆN: • Thiết bò thí nghiệm chính DTS-21 + TESTBOARD • Dao động ký • Các linh kiện gồm Điện trở : 100Ω, 1KΩ. biến trở 100 KΩ (trên bàn thí nghiệm) Cuộn dây 100mH Tụ điện 0,01µF OpAmp LM741 C. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM I. Khảo Sát Mạch RC : 1. Thời hằng τ: - Lắp mạch như hình 1. - Chỉnh dao động ký thích hợp. - Nối hai điểm đo: hai kênh của dao động ký nối vào Input, Output. - Chỉnh bộ phát xung Function Generator là xung vuông có biên độ đỉnh-đỉnh là Vpp =1V,Voffset= 0,5 V. -Chỉnh VR = 100 K Ω . -Chỉnh nguồn tạo xung Function Generator sao cho f G = 50 Hz , 150 Hz , quan sát và vẽ dạng sóng vào / ra trên dao động ký: Lớp : Ca :…… Nhóm ……… Tên :……………………… Ngày : ……/……/…… … THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT XUNG BÀI SỐ : 1 BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG BẰNG MẠCH R,L,C Hình 1. N guồn tạo xung O ut 100k 0.01uF 1k Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 2 f G = 50 Hz f G = 150 Hz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Câu hỏi : -Tính τ theo công thức : τ = RC = = (s). -Tính τ theo dạng sóng vào/ra trên dao động ký: - τ là thời gian tính từ khi Vo tăng từ 0 đến 0,632 Vi. - τ = (s). Nhận xét gì về giá trò của τ khi tần số ngõ vào thay đổi: Viết phương trình điện áp ngõ ra - Khi Vi > 0 : tụ C năng lượng. - Khi Vi = 0 : tụ C năng lượng. - Tại f G = 150 Hz , chỉnh VR giảm dần, quan sát dạng sóng ngõ ra. Nhận xét gì về giá trò của τ khi VR thay đổi: 2. Mạch lọc thông thấp (Low Pass Filter) khi ngõ vào là xung chữ nhật & mạch tích phân : - Chỉnh biến trở để có giá trò điện trở bé nhất (VR = 0 Ω ). - Tăng dần tần số f G = 100 Hz, 1 KHz, 10 KHz, 100 KHz. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại Input, Output: f G = 100 Hz f G = 1 KHz Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 3 TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = f G = 10 KHz f G = 100 KHz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = - Tính τ = RC = - So sánh τ với độ rộng xung T p = 1 / (2f G ) và giá trò độ rộng xung vuông tại ngõ vào - Điền các giá trò vào bảng sau: Tần số sóng vuông f G (KHz) Chu kỳ sóng vuông T G (ms) Hệ số công tác q = T p / T G Giá trò điện áp ra đỉnh-đỉnh Vo p-p (V) Từ dạng sóng và kết quả trong bảng trên, nhận xét về dạng sóng ngõ ra: - Thành phần tần số cao của tín hiệu ngõ vào biến đổi như thế nào khi hệ số công tác q thay đổi? - Biên độ tín hiệu ra thay đổi như thế nào khi tần số tín hiệu vào tăng từ thấp đến cao? - Có thể tạo một sóng tam giác từ sóng vuông bằng mạch RC được không ? Nếu không, tại sao? Nếu được, cần điều kiện gì? Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 4 3. Mạch lọc thông thấp (Low Pass Filter) khi ngõ vào là hàm dốc: - Chỉnh máy phát để ngõ vào là hàm dốc, V pp =2v, V offset =1v. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại các điểm Input, Output vào khung dưới đây: f G = 300 Hz f G = 10 KHz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Viết biểu thức của điện áp ngõ ra khi ngõ vào là hàm dốc Từ dạng sóng và kết quả trong bảng trên, nhận xét về dạng sóng ngõ ra: 4. Mạch lọc thông thấp (Low Pass Filter) khi ngõ vào là hàm mũ tăng: - Ráp mạch như sau, hình 2 Viết các phương trình điện áp tại A, output Hình 2 O ut 100k 0.01uF 10k 10k 0.01uF A Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 5 - Chỉnh máy phát để ngõ vào là xung vuông, V pp =2v, V offset =1v. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại các điểm Input, A, B, Output vào khung dưới đây: Input, A B, Output TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Hiệu chỉnh biến trở , nhận xét dạng sóng thực tế và ảnh hưởng của hằng số thời gian của mạch 5. Mạch lọc thông thấp (Low Pass Filter) khi ngõ vào là hàm mũ giảm: - Ráp mạch như sau, hình 3 - Chỉnh máy phát để ngõ vào là xung vuông, V pp =2v, V offset =1v. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại các điểm Input, A, Output vào khung dưới đây: Input, A Output TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Hình 3 . O ut 100k 0.01uF 10k 10k 0.01uF A Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 6 Viết các phương trình điện áp tại A, output Hiệu chỉnh biến trở , nhận xét dạng sóng thực tế và ảnh hưởng của hằng số thời gian của mạch 6. Mạch lọc thông cao (High Pass Filter) & mạch vi phân : - Mắc mạch điện như hình 4 - Chỉnh VR về vò trí có giá trò điện trở bé nhất (VR = 0 Ω ) - Tăng dần tần số sóng vuông ngõ vào f G = 100 Hz, 1 KHz, 10 KHz, 100 KHz. - Quan sát và vẽ dạng sóng tại các điểm Input/Output, vào khung dưới đây : f G = 100 Hz f G = 1KHz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Hình 4 . N guồn tạo xung Out 100k 0.01uF 1k Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 7 f G = 10 KHz f G = 100 KHz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = - Tính τ = RC= - Viết biểu thức của điện áp ngõ ra - Điền các giá trò vào bảng sau: Tần số sóng vuông f G (KHz) Chu kỳ sóng vuông T G (ms) Hệ số công tác q = T p / T G Giá trò điện áp ra đỉnh-đỉnh Vo p-p (V) Từ dạng sóng quan sát được và kết quả tính toán trên bảng, nhận xét về dạng sóng ngõ ra: -Thành phần tần số thấp của tín hiệu ngõ ra biến đổi như thế nào khi hệ số công tác q thay đổi? -Biên độ tín hiệu ra thay đổi như thế nào khi tần số tín hiệu vào thay đổi? -Độ rộng xung ngõ ra thay đổi như thế nào khi tần số xung vào thay đổi? Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 8 7. Mạch lọc thông cao khi ngõ vào là hàm dốc: - Chỉnh máy phát để ngõ vào là hàm dốc, V pp =2v, V offset =1v. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại các điểm Input, Output vào khung dưới đây: f G = 300 Hz f G = 10 KHz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Viết biểu thức điện áp ngõ ra: Từ dạng sóng và kết quả trong bảng trên, nhận xét về dạng sóng ngõ ra: 8. Mạch lọc thông cao khi ngõ vào là hàm mũ tăng: - Ráp mạch như sau, hình 5 - Chỉnh máy phát để ngõ vào là xung vuông, V pp =2v, V offset =1v. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại các điểm Input, A, Output: Input, A Output 10k 0.01uF A Hình 5 . O ut 100k 0.01uF 1k Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 9 TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Viết các phương trình điện áp tại A, output Hiệu chỉnh biến trở , nhận xét dạng sóng thực tế và ảnh hưởng của hằng số thời gian của mạch e. Mạch lọc thông thấp (Low Pass Filter) khi ngõ vào là hàm mũ giảm: - Ráp mạch như sau, hình 6 Hình 6 - Chỉnh máy phát để ngõ vào là xung vuông, V pp =2v, V offset =1v. - Quan sát và vẽ dạng sóng vào/ra tại các điểm Input, A, Output: Input, A B, Output TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Viết các phương trình điện áp tại A, output 10k 0.01uF A Out 100k 0.01uF 1k [...]...Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Hiệu chỉnh biến trở , nhận xét dạng sóng thực tế và ảnh hưởng của hằng số thời gian của mạch II KHẢO SÁT MẠCH RL: Mạch lọc thông thấp và tích phân dùng RL Out 10 0uH 10 0 10 0 Hình 7 -Mắc mạch như hình 7 -Chỉnh fG xung vuông có Vpp = 2 V, Voffset = 1 V -Tại tần số fG = 10 0 KHz sử dụng biến... II KHẢO SÁT MẠCH OPAMP: Hình 8 Sơ đồ chân của OpAmp LM7 41 Trang 11 Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Mạch Vi Phân Dùng OpAmp I2 R I1 Vv - C out + Hình 9 Với R= 10 0K, C=0,1uF Cấp nguồn 5V cho OpAmp Cấp tín hiệu ngõ vào là xung vuông Vpp = 2V, tần số tự chọn Hiển thò tín hiệu ngõ vào và ra trên dao động ký TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = ... Mạch tích phân dùng OpAmp C I2 R Vv - I1 + 0 Hình 10 Trang 12 VRa Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Với R= 10 0K, C=0,1uF Cấp nguồn 5V cho OpAmp Cấp tín hiệu ngõ vào là xung vuông Vpp = 2V Hiển thò tín hiệu ngõ vào và ra trên dao động ký TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 2 : VOLT / DIV = Viết các phương trình điện áp tại output ... tín hiệu vào không bò méo -Tăng tần số fG = 10 0 KHz, 13 0 KHz, 15 0 KHz, 200 KHz -Quan sát và vẽ dạng sóng tại các điểm Input, Output vào hình sau : fG = 10 0 KHz CH 1 : CH 2 : TIME / DIV = VOLT / DIV = VOLT / DIV = CH 1 : CH 2 : fG = 15 0 KHz TIME / DIV = VOLT / DIV = VOLT / DIV = fG = 13 0 KHz CH 1 : CH 2 : TIME / DIV = VOLT / DIV = VOLT / DIV = fG = 200 KHz CH 1 : CH 2 : Trang 10 TIME / DIV = VOLT / DIV... DIV = Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số -Tính τ = L / R = - Viết biểu thức điện áp ngõ ra của mạch - iền các giá trò vào bảng sau: Tần số sóng vuông fG (KHz) Chu kỳ sóng vuông TG (ms) Hệ số công tác q = Tp / TG Giá trò điện áp ra đỉnh-đỉnh Vop-p (V) Từ dạng sóng và kết quả trong bảng trên , nhận xét gì về dạng sóng ngõ ra : - Thành phần... ngõ vào biến đổi như thế nào khi hệ số công tác q thay đổi? - Biên độ tín hiệu ra tăng dần hay giảm dần khi tần số tín hiệu vào tăng từ thấp đến cao? - So sánh các thông số với mạch RC ở phần I, giả sử τL = L /R và τC = RC ... DIV = Viết các phương trình điện áp tại output Nhận xét dạng sóng thực tế Trang 13 . : ……/……/…… … THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT XUNG BÀI SỐ : 1 BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG BẰNG MẠCH R,L,C Hình 1. N guồn tạo xung O ut 10 0k 0.01uF 1k Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang. HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT XUNG TP. Hồ Chí Minh 10 /2006 Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung. 4 . N guồn tạo xung Out 10 0k 0.01uF 1k Tài liệu thí nghiệm Xung Phòng thí nghiệm Xung Số Trang 7 f G = 10 KHz f G = 10 0 KHz TIME / DIV = TIME / DIV = CH 1 : VOLT / DIV = CH 1 : VOLT /