BÁO cáo THÍ NGHIỆM GIẢI TÍCH MẠCH bài 4 đáp ỨNG tần số và MẠCH CỘNG HƯỞNG

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.. + Vẽ đặc tuyến biên độ logarithm và

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - NĂM HỌC 2021-2022

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

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 tử R, L, C và M Mạch lọc tích cực có sự tham gia của các phần

mạch lọc thông thấp, mạch lọc thông cao, mạch lọc thông dải và mạch lọc chắn dải Khảo

𝑈𝑜𝑢𝑡 𝐻(𝑗𝜔) =

áp vào của mạch (do đó mạch cộng hưởng nối tiếp còn gọi là cộng hưởng áp) Ở mạch

với dòng điện cấp cho mạch (do đó mạch cộng hưởng song song còn gọi là cộng hưởng dòng )

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

giá tr t n s c t : t n s cị ầ ố ắ ầ ố ắt dưới f1 (hay 𝜔1) bé hơn tần s cố ộng hưởng và t n s c t trên ầ ố ắ

Băng thông của mạch cộng hưởng được xác định khi biết tần số cắt :

Giá trị thông số mạch thí nghiệm trong bài thí nghiệm này cho trong bảng sau, trong

a) Đo tần số cộng hưởng nối tiếp:

Thực hiện mạch thí nghiệm như Hình 1.4.1 Chỉnh máy phát sóng sin để uin luôn có

1.6

1.2 1 0.8

0.4

0.31 0.2

0 0.05

+ Vẽ đặc tuyến Uout(f)

2

+ T giá tr f , giừ ị 0 ảm từ ừ ầ t t n s ố máy phát cho đến khi 𝑈𝑜𝑢𝑡

Góc lệch pha đo được Góc lệch pha theo lý thuyết

III Mạch cộng hưởng RLC song song:

a) Đo tầnsố cộng hưởng song song:

Thực hiện mạch thí nghiệm như Hình 1.4.2 Chỉnh máy phát sóng sin để uin luôn có biên độ 2 V, tần số chỉnh từ 1kHz đến khoảng 10kHz

f 0 = 2283 Hz

Hình 1.4.2: Mạch cộng hưởng song song

Mạch thí nghiệm như 1.4.2, chỉnh uin biên độ 2 V, tần số thay đổi (có thể đọc tần số dùng dao động ký)

+ T giá tr f0, giừ ị ảm từ ừ ầ t t n s ố máy phát cho đến khi 𝑈𝑜𝑢𝑡

Phần tử Giá trị Đại lượng Tính theo lý thuyết Đo được % sai số

e) Đo góc lệch pha giữa u out và u in tại các tần số cắt:

IV Mạch lọc thông thấp RC:

+ Thực hiện mạch thí nghiệm như Hình 1.4.3

+ Vẽ đặc tuyến biên độ logarithm và đặc tuyến pha của mạch lọc

đặc tuyến biên độ logarithm và đặc tuyến pha của mạch lọc thông thấp RC

+ Vẽ đặc tuyến biên độ và pha theo thông số mạch dùng Bode plot

-30

-40

-45 -50

3400 1000

Tính tần số cắt (fc) của mạch lọc theo thông số mạch

+ Vẽ đặc tuyến biên độ logarithm và đặc tuyến pha của mạch lọc

đặc tuyến biên độ logarithm và đặc tuyến pha của mạch lọc thông cao RL

0

-0.45

100000 -0.09

-2

-3.1 -4

+ Vẽ đặc tuyến biên độ và pha theo thông số mạch dùng Bode plot

-6.24

-10

-12.04 -15

+ Thiết kế bộ lọc thông cao , dùng mạch R L, có tần số cắt f- c = 5 Khz

Bài 5 : QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ MẠCH TUYẾN TÍNH

A MỤC ĐÍCH :

Bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu được một số đặc tính quá độ ở mạch tuyến tính, gồm các mạch: RC; RL và mạch RLC Thông qua các đặc tính này, sinh viên có thể kiểm nghiệm được các phương pháp phân tích mạch quá độ đã học ở phần lý thuyết, và hiểu thêm được một số quá trình vật lý xảy ra trong các mạch quá độ thực tế

B ĐẶC ĐIỂM :

chế độ xác lập khác (xem thêm lý thuyết về phân tích mạch miền thời gian: chương 6 –

quá độ người ta có thể 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 được quá trình quá độ diễn ra trong mạch)

II Mạch quá độ cấp I RC:

a) CHỈNH DẠNG SÓNG VÀO MẠCH: Thực hiện mạch thí nghiệm nhưHình 1.5.1 Dùng dao động ký, quan sát dạng xung vuông từ nguồn xung trên 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 thì chỉnh nút Fre để tín hiệu có chu kỳ là 4 ô) Ghi lại dạng sóng khảo sát quá độ uab(t)

Hình 1.5.1: Chỉnh dạng xung tác động

b) Quan sát dạng tín hiệu áp trên tụ dùng mạch Hình 1.5.2 Ghi nhận lại dạng sóng

uc trên dao động ký ứng với VR1 = 2 kΩ (chọn giá trị cho VR)

Hình 1.5.2: Quan sát dạng áp trên tụ

c) Quan sát dạng tín hiệu dòng điện qua tụ dùng mạch Hình 1.5.3 Ghi nhận lại dạng

áp trên R0

KIỂM CHỨNG TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT Giả sử quá : trình u = 2V ab – là 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 trên tụ và dòng qua tụ ở mạch quá độ cấp I RC khi t > 0 có biểu thức:

uc(t) = 2 4.e– -10132t (V)

ic(t) = 2.10 e-3 -10132t (A)

Hình 1.5.3: Quan sát dạng dòng điện qua tụ

d) ĐO HẰNG SỐ THỜI GIAN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP I RC: Thời hằng của

Đại lượng này có thể đo được khi dùng mạch thí nghiệm Hình 1.5.2 Thế t = τc vào các

trên màn hình dao động ký (bằng số ô theo chiều ngang và giá trị nút chỉnh Time/div, nhớ

Hình 1.5.4: Chỉnh dạng sng thí nghiệm

b) Quan sát dạng tín hiệu áp trên cuộn dây dùng mạch Hình 1.5.5 Ghi nhận lại dạng sóng trên dao động ký ứng với VR3 = 100 Ω

Hình 1.5.5: Quan sát dạng áp trên cuộn dây

c) Quan sát dạng tín hiệu dòng điện qua cuộn dây dùng mạch Hình 1.5.6 Ghi nhận

lại dạng sóng trên dao động ký ứng với VR3 = 100 Ω

Hình 1.5.6: Quan sát dạng dòng điện qua cuộn dây

t = 0, uab thay đổi từ –2V đến 2V: Dùng tích phân kinh điển hay toán tử Laplace, cho biết

iL(t) = 4.10-3 (1 2e– -5000t ) (A)

d) ĐO HẰNG SỐ THỜI GIAN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP I RL: Thời hằng của

mạch quá độ cấp I RL xác định theo công thức :

Đại lượng này có thể đo được khi dùng mạch thí nghiệm ở Hình 1.5.6 Thế t = τL vào

iL(t) trên màn hình dao động ký (bằng số ô theo chiều ngang và giá trị nút chỉnh Time/div,

c) Quan sát dạng tín hiệu áp trên tụ điện dùng mạch Hình 1.5.8 Quan sát dạng tín

hiệu dòng qua tụ điện dùng mạch Hình 1.5.9 Cho biết mạch quá độ đang làm việc ở chế

độ nào và ghi nhận lại dạng sóng trên dao động ký ứng với các chế độ đó

TH3) VR = 4 kΩ:

d) KIỂM CHỨNG TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT Giả quá trình u = : sử ab –2V là xác lập

biết dạng điện áp và dòng qua tụ điện ở mạch quá độ cấp II RLC khi t > 0 có biểu thức:

TH1) Mạch ở chế độ DAO ĐỘNG:

TH2) Mạch ở chế độ TỚI HẠN:

uL(t) = 2 – 58344t.e -14586,41t– 4.e -14586,41t (V)

iL(t) = 2,74.10 e-3 -14586,41t (A)

TH3) Mạch ở chế độ DAO ĐỘNG:

UL(t) = 2 4,67.e– -5532,78t + 0,67.e -38469,23t (V)

iL(t) = 1,2.10 (e-3 -5532,78t – e -38469,23t ) (A)

e) XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHẾ ĐỘ DAO ĐỘNG: Theo kết

Hình 1.5.10: Dạng dòng qua tụ chế độ dao động

Ta có: T = 2𝜋 = 3,2.10 -4

f) ĐO R TỚI HẠN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP II RLC SONG SONG: Dùng mạch

thí nghiệm như trên Hình 1.5.11 Từ giá trị VR = 100 Ω, tăng từ từ VR (mỗi bước 100Ω,

ký cho tới khi đạt chế độ tới hạn Ghi số liệu Cho biết giá trị này tính theo thông số mạch