BÀI 3:MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
1.2/Các bộ lọc thông dải và chắn dải:
Các bộ lọc thông dải cho phép đi qua các tần số trong băng thông nhưng loại bỏ (hoặc làm suy giảm) các tần số cao hơn hoặc thấp hơn. Các bộ lọc chắn dải làm suy giảm các tần số trong một dãy nào đó của tần số trung tâm nhưng lại cho phép các tần số thấp hơn hoặc cao hơn đi qua mà không bị suy giảm.
Các bộ lọc thông dải có các phần tử R, L, C với tần số cộng hưởng của cuộn cảm và tụđiện (fr) chính là tần số trung tâm. Phương pháp ghép nối các phần tử này trong mạch xác định dãy tần sốđược thông. Tần số cộng hưởng được xác định bằng công thức:
BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
Từ Lâm Thanh Page 27
Như hình 3.4 ta thấy các phần tử kháng có thểđược ghép nối tiếp hoặc song song cho một bộ lọc thông dải. Đối với một bộ lọc thông dải, tín hiệu ra được lấy trên phần tử của mạch có tổng trở cao hơn khi cộng hưởng.
Hình 3.4 Các bộ lọc thông dải nối tiếp và song song
Các giới hạn băng thông được xác định là các điểm ở trên và dưới các điểm có
độ suy hao-3dB hoặc là các tần sốởđó biên độ tín hiệu ra giảm xuống tới 70.7 % so với biên độ tại tần số trung tâm. Các tần số thấp hơn hoặc cao hơn này thường được gọi là f1 và f2. Độ rộng của băng thông (hoặc BW) được xác định bằng công thức:
BW = f2-f1
Hình 3.5 Đáp ứng của bộ lọc thông dải
Độ rộng băng thông được xác dịnh bằng Q của mạch. Nó là hẹp hay có độ chọn lọc cao khi Q cao. Nếu một mạch cộng hưởng nối tiếp được dùng như một phần của bộ lọc thông dải thì Q được xác định bằng công thức sau đây, trong đó điện trở R là
điện trở tổng của mạch:
BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
Từ Lâm Thanh Page 28
Nếu sử dụng một mạch cộng hưởng song song thì Q của mạch được xác định bằng công thức dưới đây, trong đó R là điện trởđược ghép song song với mạch thùng chứa.
Q = R / XL
Băng thông BW còn có thểđược biểu diễn theo Q và tần số cộng hưởng như sau: BW =fr / Q
Các bộ lọc chắn dải được thiết kếđể có độ suy giảm lớn nhất tại tần số cộng hưởng fr. Hình 3.6 trình bày cách sử dụng các mạch RLC nối tiếp và song song trong các bộ lọc chắn dải. Nhớ rằng tín hiệu ra của bộ lọc chắn dải được lấy qua phần tử
(các phần tử) có tổng trở thấp hơn khi cộng hưởng.
Hình 3.6 Các bộ lọc chắn dải nối tiếp và song song
Băng thông của một bộ lọc chắn dải được tính theo cách tương tự nhưđối với bộ lọc thông dải, nghĩa là chắn dải được đo giữa các điểm -3dB như hình 3.7. Băng thông BW cũng được tính bằng công thức tương tự như trong thông dải.
BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
Từ Lâm Thanh Page 29
Một bộ lọc chắn dải với Q cao sẽ có dãy suy hao hẹp như hình trên. Kiểu bộ
lọc này thường được gọi là bộ lọc “rãnh ”. Q của một bộ lọc chắn dải được tính cùng các công thức dùng cho các bộ lọc thông dải cộng hưởng nối tiếp và song song.
Sốđo hiệu quả của một bộ lọc chắn dải là lượng suy giảm phát sinh tại tần số
cộng hưởng fr so với các tần số trên và dưới cộng hưởng (bình thường là các giá trị
10*fr hoặc 1/10 của fr ). Khi biết độ lớn của các tín hiệu đầu ra tai tần số cộng hưởng fr
và tại một trong những tần số ngoài dãy, độ suy giảm tính bằng dB sẽ là: dB = 20 *log (Vch /Vra)
II. Mục đích:
Bài thí nghiệm này giúp sinh viên xác định được tần số cắt của mạch lọc, sự
thay đổi của tín hiệu khi qua mạch lọc thụđộng.
Khảo sát đặc tuyến tần số của các mạch lọc thụđộng.
III. Bài chuẩn bị:
Mạch lọc thông thấp (mạch lọc tần số cao):
Yêu cầu:
• Vẽ mạch lọc thông thấp RC và RL. • Xác định hàm truyền.
• Viết công thức tính tần số cắt, BW. • Vẽđặc tuyến biên độ theo tần số.
• Mô phỏng mạch bằng phần mềm (Orcad, Proteus, Workbench…).
Mạch lọc thông cao (mạch lọc tần số thấp):
Yêu cầu:
• Vẽ mạch lọc thông cao RC và RL. • Xác định hàm truyền.
• Viết công thức tính tần số cắt, BW. • Vẽđặc tuyến biên độ theo tần số.
• Mô phỏng mạch bằng phần mềm (Orcad, Proteus, Workbench…).
Mạch lọc thông dải:
Yêu cầu :
• Vẽ mạch lọc thông dải mắc nối tiếp và song song. • Xác định hàm truyền.
• Viết công thức tính tần số cắt, BW, hệ số phẩm chất Q. • Vẽđặc tuyến biên độ theo tần số.
• Mô phỏng mạch bằng phần mềm (Orcad, Proteus, Workbench…).
BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
Từ Lâm Thanh Page 30
Yêu cầu :
• Vẽ mạch lọc chắn dải mắc nối tiếp và song song. • Xác định hàm truyền.
• Viết công thức tính tần số cắt, BW, hệ số phẩm chất Q. • Vẽđặc tuyến biên độ theo tần số.
• Mô phỏng mạch bằng phần mềm (Orcad,Proteus,Workbench…). IV. Thực hành: 1/ Dụng cụ thí nghiệm: • Dao động kí • Máy phát sóng • Bộ nguồn F.A.C.E.T
• Kit mạch AC2 Fundamentals
2 / Thực hành: