BÀI THÍ NGHIỆM môn lý THUYẾT MẠCH

BÀI THÍ NGHIỆM MƠN LÝ THUYẾT MẠCH
(Tài liệu dành cho sinh viên)
Họ tên sinh viên:
Lớp:

1


BÀI THÍ NGHIỆM MƠN LÝ THUYẾT MẠCH
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1
PHÂN TÍCH MẠCH BẰNG PP NGUỒN TƯƠNG ĐƯƠNG- PP XẾP CHỒNG
I. MỤC ĐÍCH, U CẦU
1.1 Mục đích :
- Giúp sinh viên có khả năng phân tích được mạch điện dùng phương pháp nguồn tương đương
- Sinh viên có khả năng phân tích mạch điện theo phương pháp xếp chồng thơng qua tính tốn lý
thuyết và đo đạc thực tế.
1.2.u cầu :
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên nắm vững được cách phân tích mạch điện áp dụng
phương pháp nguồn tương đương, phương pháp xếp chồng.
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên tính tốn, đo đạc được dòng điện và điện áp của phần
tử cần tìm.
 Mỗi nhóm SV phải hiểu và biết cách sử dụng Ωy hiện sóng để thực hiện các chức năng đo.
 Mỗi nhóm SV phải phân tích được ngun lý hoạt động của mạch đã thí nghiệm.
 Mỗi nhóm SV đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch.
 Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trong q trình thực hiện thí nghiệm, nộp báo cáo
vào cuối buổi thí nghiệm.
 Nội dung báo trình bày theo các bước thực hiện theo bài hướng dẫn.
II. CHUẨN BỊ
2.1.Lý thuyết:

2

- Sinh viên cần nắm chắc được các phương pháp phân tích mạch điện theo định lý ThevenineNorton, định lý xếp chồng đã được học trên lớp.
- Sinh viên cần biết các thao tác đo đạc dùng ampe kế, vôn kế
- SV đọc cuốn “Lý thuyết mạch”
2.2 Tổ chức thí nghiệm
- Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, được chia thành 2SV/1 nhóm làm thí nghiệm, hoặc theo sự phân chia của
giáo viên hướng dẫn.
2.3. Các thiết bị, dụng cụ cần thiết :
Tên thiết bị
Tấm đế F.A.C.E.T. (base unit)
F.A.C.E.T. accessory kit
Bảng mạch DC NETWORK THEOREMS
Máy tính cài F.A.C.E.T kết nối với Base unit
Đồng hồ vạn năng

Số lượng
6
6
6
6
6

Ký hiệu
AS91000-00 hoặc AS91000-30
AS91-52
AS91002-00
Lab-Volt 1231 hoặc tương đương

III. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút
3.2 Các bước thực hiện: 120 phút
Trình tự các bước:
- Kết nối các khối mạch cần thí nghiệm
- Đo các thông số với mạch áp dụng nguyên lý xếp chồng
- Đo các thông số với mạch áp dụng ngun lý nguồn tương đương
- Tính tốn, kiểm tra lại các thông số đo được
- So sánh các giá trị đo với kết quả lý thuyết
A) Thí nghiệm với khối mạch áp dụng nguyên lý xếp chồng:
1. Xác định khối mạch SUPERPOSITION trên bảng mạch. Nối mạch điện hình 1-1 và điều chỉnh mỗi
nguồn cung cấp của đế LabVolt đến điện áp 10 Vdc (dùng đồng hồ vạn năng để đo điện áp của từng
nguồn khi điều chỉnh).
2. Dựa trên các vạch màu của điện trở, hãy xác định R1, R2 và R3?
TT
1

Điện trở
R1

Giá trị
360Ω ± 5%

Vạch mã màu
Cam – lam – nâu – vàng kim

2
3

R2
R3

510Ω ± 5%
1kΩ ± 5%

Lục – nâu – nâu – vàng kim
Nâu – đen – đỏ - vàng kim

Hình 1.1. Mạch kiểm tra
nguyên lý xếp chồng

3


3. Hãy tính và ghi lại các giá trị điện trở của R3 song song với R1 và R3 song song với R2.
RB = (R3// R1) = 264,706 ()
RA = (R3// R2) = 337,748 ()
4. Ngắt bỏ VS2 khỏi mạch và chuyển cầu nối để nối R 2 vào mạch. Hãy xác định VA, tác động của V S1 lên
R3.
VA = (VS1 x RA)/(R1 + RA) = - 4,841 (V) / - 4,84 V
5. Mắc lại VS2 vào mạch và ngắt bỏ V S1 và chuyển cầu nối để nối R1 vào mạch. Hãy xác định V B, tác
động của VS2 lên R3.
VB = (VS2 x RB)/(R2 + RB) = 3,417 (V) / 3,42 V
6. Trên hình vẽ, có hai điện áp trên R3. Kết hợp VA với VB để tính VR3 = (VA-VB) = 1,424 (V) / 1,42V
Chú ý: Hãy quan sát cực tính cho phù hợp
7. Hãy tính điện áp trên mỗi điện trở và ghi thông tin này lên hình vẽ.
Chú ý: Hãy quan sát cực tính thích hợp đối với mỗi một điện trở
8. Hãy tính dòng điện qua mỗi điện trở. Hãy ghi lại và vẽ chiều của mỗi dịng điện lên hình vẽ.
9. Kiểm tra xem các giá trị trên có phù hợp với hai định luật Kirchhoff? Có
10. Dùng đồng hồ vạn năng đo các điện áp trên các phần tử của mạch. Kết quả đo được có giống với kết
quả tính tốn khơng?

TT
1

Phần tử
VS1

Giá trị tính tốn lý thuyết
- 10V

2
3
4
5

VS1
VR1
VR2
VR3

+ 10V
8,470 V/ IR1 = 23,528 mA
11,425 V/ IR2 = 22,402 mA
- 1,424 V / IR3 = 1,424 mA

Giá trị đo thực tế

8,580
11,400
1,420

Chú ý: Kết nối lại các vị trí của cầu nối hai chân sao cho thích hợp
Thí nghiệm với khối mạch Thevenine:
a. Thevenine với mạch điện có 2 nguồn:
1. Xác định khối mạch THEVENIN CIRCUITS trên bảng mạch DC NETWORK THEOREMS. Nối
mạch như thể hiện trên hình 1.2. Chỉnh nguồn cung cấp về 10V (dùng đồng hồ vạn năng đo để chỉnh).
Chú ý: Cần thận dùng bộ nối hai đầu để nối mạch. Lưu ý rằng R2 không phải là tải của mạch.

R3 load = 6.8k
Hình 1.2: Mạch kiểm tra Thevenin hai nguồn
2. Tính và ghi lại trở kháng tương đương của mạng. Tham khảo công thức dưới đây:

4


1
1
1
1 = 497,487 Ω / 497, 490 Ω (k đo nội trở, cắt nguồn đôi ra khỏi
RTH=


R1 R2 R4
mạch, không đo tải)

Hình 1.3: Sơ đồ mạch RTH
3. Dùng bộ nối hai đầu nối mạch và đo giá trị RTH. Giá trị đọc được có bằng kết quả trong bước 2 khơng ?
Xấp xỉ
4. Tính và ghi lại hiệu điện thế tương đương của mạng đã biến đổi Thevenin V TH tại đầu cuối (khơng có
tải) của mạng [VTH=V1+(-V2)]= - 2,211 V

V1 = 2,764 / 2,76 V
V2 = 4, 975 / 4,97 V
VTH = - 2,211 / 2,21 V

Hình 1.4: Sơ đồ mạch VTH
5.VTH dương hay âm so với điểm A? Âm hơn
6. Nối mạch để đo VTH. Với đồng hồ vạn năng, hãy đo V TH = 2,21 và xác định cực của nó. Dùng điểm A như
là điểm tham chiếu của mạch. Kết quả có phù hợp với bước 4 và 5 khơng? Có
7. Tính và ghi lại dịng tải ? IRL= 302, 980 mA/ 303mA VRL = - 2,060 V/ 2,060V
8. Hãy ghi đầy đủ các thông tin vào hình vẽ dưới đây. Đảm bảo rằng V TH đặt trên mạch đúng với cực của
nó. Chỉ rõ cực của VRL

Hình 1.5: Mạch hai nguồn đã biến đổi Thevenin có tải
9. Thêm R3 vào mạch của bạn. Đo hiệu điện thế trên tải và tính dịng tải.
So sánh với các giá trị thu được từ mạch biến đổi Thevenin ?

5


b. Biến đổi Thevenine với mạch cầu:
1. Xác định khối mạch cầu Thevenin trên bảng mạch. Nối mạch hình 1.6.
2. Xác định giá trị nguồn cung cấp ? Vs = 15 V
3. Xác định giá trị các điện trở có trong mạch ?
TT
1
2
3
4

Phần tử

R1
R2
R3

Giá trị
220Ω ± 5%
1kΩ ± 5%
1kΩ ± 5%
330Ω ± 5%

R4

4. Tính và ghi lại RTH ?

Vạch mã màu
Đỏ - đỏ - nâu – vàng kim
Nâu – đen – đỏ - vàng kim
Nâu – đen – đỏ - vàng kim
Cam – cam – nâu – vàng kim

= 428, 448(Ω)

5. Đo và ghi lại giá trị RTH bằng đồng hồ vạn năng ? RTH = 428,45 Ω
Chú ý: Cách đo giá trị điện trở trong mạch
6.So sánh giá trị trong các bước 4 và 5 ? Xấp xỉ
7. Tính VTH? VTH = 8,573 (Volt) / 8,57 V
Lưu ý: R5 là điện trở tải

Hình 1.6 : Mạnh trở cầu

Hình 1.7: Mạch biến đổi Thevenin

8.Dựa trên các số liệu của bạn, hồn thành hình 1.7 V RL = 2,909 V / - 2,91 V
9. Đo hiệu điện thế giữa các điểm cuối đầu ra không tải của mạch (V TH). So sánh kết quả đo với kết quả
tính được trong bước 7 ? Xấp xỉ
3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút
- Sinh viên kiểm tra lại các kết quả thu được trong các bước của bài thí nghiệm, đưa ra các nhận xét nếu
có.
Nhận xét:
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…

6


………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………

…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………

…
………………………………………………………………………………………………………………
…
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2
KHẢO SÁT MẠCH RLC

7


I. MỤC ĐÍCH, U CẦU
1.1. Mục đích :
- Bài thí nghiệm này giúp sinh viên khả năng phân tích mạch RLC nối tiếp thơng qua tính tốn lý
thuyết và đo đạc thực tế.
- Sinh viên nắm được các tính chất cảm kháng, dung kháng của mạch thay đổi theo các tần số phát
của nguồn.
- Sinh viên có khả năng phân tích các tính chất của mạch cộng hưởng RLC.
1.2.Yêu cầu :
 Mỗi nhóm SV phải hiểu và biết cách sử dụng máy hiện sóng để thực hiện các chức năng đo.
 Mỗi nhóm SV phải phân tích được ngun lý hoạt động của mạch đã thí nghiệm.
 Mỗi nhóm SV đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch.
 Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trong q trình thực hiện thí nghiệm, nộp báo cáo
vào cuối buổi thí nghiệm.
 Nội dung báo trình bày theo các bước thực hiện theo bài hướng dẫn.
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên phải tính tốn, đo đạc được các thành phần điện kháng,
tổng trở, dịng điện, điện áp và góc pha của các mạch RLC.
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên có thể xác định được các thơng số cơ bản của các mạch
cộng hưởng RLC như độ suy hao, băng thông, tần số cắt, tần số cộng hưởng, độ chọn lọc …
II. CHUẨN BỊ
2.1.Lý thuyết:
- Sinh viên cần nắm chắc được các tính chất của mạch RLC, đọc tài liệu ‘Lý thuyết mạch’

- Sinh viên cần biết các thao tác đo đạc dùng ampe kế, vôn kế, máy hiện sóng 2 kênh…
2.2 Tổ chức thí nghiệm
- Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, được chia thành 2 SV/1 nhóm làm thí nghiệm, hoặc theo sự phân chia
của giáo viên hướng dẫn.
2.3. Các thiết bị, dụng cụ cần thiết :
Tên
F.A.C.E.T. base unit
AC 2 FUNDAMENTALS circuit board
Máy phát sóng hình sin
Máy tính kết nối với F.A.C.E.T. base unit
Oscilloscope (2 tia)

Số lượng
6
6
6
6
6

Ký hiệu
AS91000-00 hoặc AS91000-30
91004-20
AS91002-00
Lab-Volt 1231 hoặc tương đương

III. CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM
3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút
3.2 Các bước thực hiện: 120 phút
Trình tự các bước:
- Kết nối khối mạch với máy phát sóng và Ơ-xi-lơ

- Thực hiện đo đạc các tham số của mạch RLC, đo điện áp, đo pha… trên các phần tử của mạch
- Thực hiện đo các tham số của mạch cộng hưởng RLC, đo băng thơng của mạch…
- Tính tốn, kiểm chứng lại các kết quả đo được
Thí nghiệm với khối mạch RLC:
Tính toán lý thuyết:

8


VR2
R2 = 1K

VGEN =
15 Vpk-pk
20 kHz

L1 = 10 mH

V L1

GEN

C1 = 0.0022 uF

VC1

Hình 2-1: Mạch RLC nối tiếp
1.1.
1.2.
1.3.

1.4.

Tính cảm kháng XL1 = 400 π và dung kháng XC1 = 3617, 158
Tính tổng trở Z của mạch; Z = ………………………………….
Tính các điện áp V R2 = ………………….., VL1 =………………… và VC1=…………………..
Sử dụng giản đồ pha để tính góc pha A của mạch = ……………..
TT
1
2
3
4
5
6
7

Đại lượng
XL1
XC1
Z
VR2
VL1
VC1
Góc pha A

Giá trị lý thuyết
400π
3617,158
2563,603
5,851
7,353

21,164
67,041

Đơn vị

Ghi chú

Đo đạc thực nghiệm
1. Xác định khối mạch RLC/RESONANCE/POWER và nối mạch như trên hình 2-2. .
CHÚ Ý: R3 được sử dụng trong trường hợp ta muốn đo dòng điện tổng (IT) trong mạch.

Hình 2-2: Mạch RLC nối tiếp
3. Điều chỉnh tần số của máy phát sóng hình sin ở 20 kHz.
4. Điều chỉnh biên độ ở lối ra của máy phát sóng hình sin ở mức 15 Vpk-pk.
5. Đo IT, VR2, VL1, và VC1. Ghi lại kết quả vào bảng 2-1.
CHÚ Ý:
- Để xác định IT ta đo điện áp trên R3 và chia cho 10.

9


- Để xác định VC1 ta đo trực tiếp bằng que đo của oscilloscope trên hai đầu của tụ C1.
- Để đo VL1 và V R2 ta sử dụng phương pháp CỘNG-ĐẢO (ADD-INVERT) trên oscilloscope 2 tia.
Phương pháp đo CỘNG-ĐẢO như sau:
a. Đấu que đo của kênh 1 vào một đầu linh kiện và que đo của kênh 2 vào đầu kia. Cả hai đầu kẹp
đất của hai que đo được nối vào đất của mạch điện
b.

Hệ số khuếch đại của hai kênh phải được đặt ở cùng một giá trị (VOLT/DIV của cả 2 kênh phải
đặt ở cùng một mức).

c. Đặt kênh 2 ở chế độ INVERT (ĐẢO).
d. Đặt chế độ quét dọc là ADD (CỘNG).
e. Đọc giá trị đỉnh-đỉnh của điện áp hiển thị trên màn hình oscilloscope. Đây cũng chính là điện áp
trên linh kiện cần đo.
Bảng 2-1
IT
Trường hợp
20 kHz
Trường hợp
50 kHz

VR2

VL1

VC1

Độ lệch pha 

5,85 mA

5,851V

7,353V

21,163V

67,041

5,75 mA

5,96V

7,6V

21,400V

67,680

Vc > VL =>
tính dung
Vc < VL =>
tính cảm

6. Đo mối quan hệ về pha giữa điện áp nguồn V GEN và dòng điện tổng IT. Nêu nhận xét:
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…
………………………………………………………………………………………………………………
…

CHÚ Ý: Sử dụng phương pháp đo góc lệch pha như hướng dẫn ở bài 1

Chuyển đổi từ thời gian thành độ. Do một chu kỳ tương đương với 360 o, độ lệch pha (tính theo độ) có thể
được tính bởi cơng thức:

10


0


  360 ts = ……………………………………………
T
Độ lệch thời gian bằng bao nhiêu……………………………………….
Độ lệch pha bằng bao nhiêu?
7. Tín hiệu trên R3 (IT) sớm pha hay trễ pha hơn tín hiệu tại đầu ra của máy phát sóng hình sin (V GEN)? sớm
pha hơn khi f = 20k

Hình 2-3: Đo độ lệch pha bằng cách xác định độ chênh lệch về thời gian giữa 2 tín hiệu.
8. Đặt tần số máy phát sóng ở 50 kHz. Kiểm tra lại biên độ điện áp ra và điều chỉnh ở mức 15 V pk-pk nếu
thấy cần thiết. Đo điện áp rơi trên R2 (V R2), cuộn cảm (V L1) và tụ điện (VC1), độ lệch pha. Ghi lại kết quả
vào Bảng 2-1
9. Tần số điện áp vào đã được tăng lên. VC1 lớn hơn hay nhỏ hơn VL1? Mạch điện mang tính cảm kháng hay
dung kháng?
10. Tính độ lệch pha từ những giá trị đo được ở bước 8, bước 5:

 tan  1

VL1  VC1
VR2

=………………………………

11. So sánh giá trị đo được với giá trị tính tốn ở bước 10. Chúng có nằm trong khoảng sai số cho phép
(dung sai) 30% không?
TT
1

Đại lượng

 tan  1

Giá trị tính tốn

Giá trị đo

Sai số

V L1  VC1
VR2

Thí nghiệm với khối mạch cộng hưởng RLC:
Tính tốn lý thuyết
1
= 33931,948 Hz
1.1. Xác định tần số cộng hưởng f r 
2 LC

11

1 L
= 2,132
R C
1.3.Xác định các tần số cắt f3dB : FC1 = 25,974 KHz / 27K
;
FC2 = 41,889 KHz / 42.9K
1.4. Xác định băng thông của mạch: BW = F C2– FC1 = 15,915 kHz / 15.9K
1.2. Xác định hệ số phẩm chất của mạch Q 

Đo đạc thực tế
A) Đo tần số cộng hưởng RLC
1. Xác định khối mạch RLC/RESONANCE/POWER và nối mạch như trên hình 2-3.

Hình 2-3: Mạch cộng hưởng
RLC nối tiếp
2. Điều chỉnh điện áp ra của máy phát sóng ở 15 Vpk-pk
3. Điều chỉnh điện áp ra của máy phát sóng ở 20 kHz
4. Nối kênh 1 của oscilloscope vào hai đầu của tổ hợp nối tiếp L1-C1 như minh họa trên hình 2-3 để đo sụt
áp rơi trên đoạn mạch này. Ở đây ta khơng sử dụng phương pháp ADD-INVERT (CỘNG-ĐẢO). Tăng tần
của tín hiệu ra máy phát sóng hình sin dần tới tần số cộng hưởng của mạch RLC và chú ý khi điện áp rơi
trên đoạn mạch L1-C1 bằng 0. Khi đã đạt tới tần số cộng hưởng, hãy tăng và giảm tần số tín hiệu quanh
điểm cộng hưởng một số lần để bảo đảm rằng mình đã nhận thấy biên độ điện áp thay đổi theo tần số. Sau
đó điều chỉnh lại tần số máy phát sóng để điện áp trên đoạn mạch L1-C1 bằng 0.
Chú ý: Khi đạt được cộng hưởng nối tiếp, các sụt áp trên cuộn cảm và trên tụ điện (V L1 và VC1) là xấp xỉ
bằng nhau về biên độ và ngược pha nhau. Do đó, tổng sụt áp trên đoạn mạch nối tiếp L1-C1 bằng 0, và
dòng điện qua mạch đạt giá trị cực đại.
5. Xác định tần số cộng hưởng fr bằng cách sử dụng oscilloscope để đo tần số tại đầu ra máy phát sóng. Để
xác định được fr, trước hết ta đo chu kỳ tín hiệu giữa hai đỉnh kề nhau sau đó tính ra tần số cộng hưởng (f r
= 1/chu kỳ).

6. Đo và ghi lại dòng điện trong mạch cùng với các sụt áp trên các phần tử của mạch

TT
1
2
3

Đại lượng
IT
VL1
VC1

Giá trị lý thuyết
15
31,980
31,980

Đơn vị
mA
Volt
Volt

GT đo
14.7
32
31

Chú ý:

12

- Để đo dòng điện tổng trong mạch IT, ta đo sụt áp trên R3 (VR3) và chia cho 10 Ohm.
- Khi không đo IT, ta sử dụng một dây dẫn để ngắn mạch R3.
-VC1 có thể được đo trực tiếp bằng các đặt que đo trên 2 đầu C1.
- Sử dụng phương pháp đo ADD-INVERT để đo VL1.
7. Sử dụng các giá trị đo được ở bước 6 để tính các giá trị của X L1, XC1, và Z tại tần số cộng hưởng (X L1 =
XL1/IT, XC1 = XC1/I T, Z = VGEN/IT).
8. Khi cộng hưởng XL1 và XC1 có xấp xỉ bằng nhau khơng?
9. Đo và ghi lại độ dịch pha giữa IT và VGEN khi cộng hưởng
Chú ý: Cách đo độ lệch pha đã được thực hành ở phần trên
11. Điều chỉnh tần số máy phát sóng quanh điểm cộng hưởng và quan sát mối quan hệ về pha giữa điện áp
và dòng điện. Nhận xét mối quan hệ về pha giữa điện áp và dòng điện dưới và trên điểm cộng hưởng.
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
B) Hệ số phẩm chất Q và băng thông của mạch cộng hưởng RLC nối tiếp
Hình 3.2 minh họa đáp ứng tần số của một mạch cộng hưởng RLC. Nhìn vào hình vẽ ta thấy được tần số
cộng hưởng (resonant frequency), tần số cắt dưới (lower cut-off frequency), tần số cắt trên (upper cut-off
frequency), và băng thông 3 dB. Dưới đây là các bước thí nghiệm để xác định băng thơng và hệ số phẩm
chất.
11. Tính và ghi giá trị I-3dB vào Hình vẽ 3-2. Chú ý: (I-3dB = 0.707IRESON).
12. Đặt que đo của oscilloscope trên 2 đầu R3 rồi giảm tần số máy phát cho đến khi thu được giá trị I T =
VR3/10 = I-3dB đã xác định. Sử dụng oscilloscope để xác định chu kỳ và từ đó tính tần số cắt dưới f 1. Ghi giá
trị vào Hình vẽ 3-2

13


Hình 3-2: Băng thơng của một mạch cộng hưởng nối tiếp RLC
13. Xác định tần số cắt trên f 2 bằng cách tăng tần số và quan sát sụt áp trên R3. Khi tần số đạt tới tần số
cộng hưởng, sụt áp đạt giá trị cực đại. Tuy nhiên, tiếp tục tăng tần số thì sụt áp này sẽ giảm. Tiếp tục tăng
tần số cho đến khi IT = VR3/10 = I-3dB đã xác định. Sử dụng oscilloscope để xác định chu kỳ và từ đó tính tần
số cắt trên f2. Ghi giá trị vào Hình vẽ.
14. Tính băng thơng BW của mạch rồi ghi giá trị vào Hình vẽ 3-2 (BW = f2 - f1).
15. Tính hệ số phẩm chất Q sử dụng fr và BW đã đo được (Q = fr/BW). Ghi lại kết quả:
Hệ số phẩm chất Q =…2.132………
16. Tính Q theo cơng thức Q = VC1/ VGEN. Ghi lại kết quả. So sánh với kết quả tính ở bước 10.
Hệ số phẩm chất Q = …2.132…………………
3.3 Ghi nhận, phân tích kết quả: 30 phút
IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
- Sinh viên kiểm tra lại các kết quả thu được trong các bước của bài thí nghiệm, đưa ra các nhận xét nếu
có.
Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………

14


……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3
MẠCH LỌC TẦN SỐ
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU
1.1. Mục đích :
- Bài thí nghiệm này giúp sinh viên có khả năng phân tích các mạch lọc tần số thơng qua tính tốn
lý thuyết và đo đạc thực tế.

1.2.Yêu cầu :
 Mỗi nhóm SV phải hiểu và biết cách sử dụng máy hiện sóng để thực hiện các chức năng đo.
 Mỗi nhóm SV phải phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã thí nghiệm.
 Mỗi nhóm SV đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch.
 Mỗi nhóm SV làm thí nghiệm viết chung báo cáo trong q trình thực hiện thí nghiệm, nộp báo cáo
vào cuối buổi thí nghiệm.
 Nội dung báo trình bày theo các bước thực hiện theo bài hướng dẫn.
- Sau khi làm xong bài thí nghiệm, sinh viên phải tính tốn, đo đạc được các tham số của mạch lọc
tần số như dải tần, đường cong đáp ứng tần số của các mạch lọc tần số thơng qua tính tốn lý thuyết và
đo đạc thực nghiệm bằng máy phát sóng hình sin và oscilloscope.
II. CHUẨN BỊ
2.1. Lý thuyết:
- Sinh viên cần nắm chắc được các tính chất, các tham số của mạch lọc tần số.
- Phân biệt các loại mạch lọc tần số…
- Sinh viên đọc tài liệu trong cuốn ‘Lý thuyết mạch’
- Sinh viên cần biết các thao tác đo đạc dùng ampe kế, vơn kế, máy hiện sóng 2 kênh…
2.2 Tổ chức thí nghiệm
- Mỗi nhóm từ 10 – 12 sinh viên, được chia thành 2SV/1 nhóm làm thí nghiệm
2.3. Các thiết bị, dụng cụ cần thiết :

15


Tên
F.A.C.E.T. base unit
AC 2 FUNDAMENTALS circuit board

Số lượng
6
6

Máy phát sóng hình sin
Oscilloscope (2 tia)
Máy tính kết nối với F.A.C.E.T. base unit
IC741, tụ điện, điện trở

6
6
6
6

Ký hiệu
AS91000-00 hoặc AS91000-30
91004-20
AS91002-00
Lab-Volt 1231 hoặc tương đương

III. CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM
3.1 Hướng dẫn chung: 30 phút
3.2 Các bước thực hiện: 120 phút
Trình tự các bước:
- Lắp mạch như sơ đồ hình vẽ, kết nối khối mạch với máy phát sóng và Ơ-xi-lơ
- Thực hiện đo đạc các tham số của mạch lọc tích cực
- Thực hiện đo đạc các tham số của mạch lọc thụ động
- Tính tốn, kiểm chứng lại các kết quả đo được

A) Mạch lọc tích cực RC:
Các dạng đặc tuyến lọc thơng thấp: Chebyshev, Butterworth, Bessel lần lượt như hình vẽ
Khâu lọc thơng thấp tích cực bậc 2 Sallen-Key:
R1=R2=10K, C1=10nF, C2=10nF, Ecc=±12V.

H ( p) 

1
=
1  2RCp  C 2R 2 p 2

40

fc 

1
2

R1 R2 C1C 2

= 1591,549

0
(15 2.418, -3.203
8)
(8.2258K,-3.1582)

-40

C2

R2

CH1 hiện
sóng

~ Vgen

R1

3

+

+Ecc
7

IC741

C1
2 _

-80
10H z
100 Hz
dB( V(Vo)/ V(Vin) )
Frequency

4
_Ecc

6

10KHz 100K Hz

U2
CH2 hiện
sóng

Tiến hành thí nghiệm:
Trước hết, Xác định chân IC 741 bằng cách sau:
+ Đặt IC xuống bàn thí nghiệm sao cho các chân của nó tiếp xúc với mặt bàn, nhìn từ trên là mặt có
chữ.
+ Chân số 1 được đánh dấu bằng một vết chấm tròn.
+ Quay ngược theo chiều kim đồng hồ thứ tự các chân là 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
+ Chân 2 là vào cửa đảo, chân 3 là vào cửa thuận, chân 4 cấp nguồn -12V, chân 6 đầu ra, chân 7
cấp nguồn +12V.
1. Đấu nối mạch như sơ đồ. Đấu các dây nguồn cho mạch (cọc +12V cấp vào chân 7, cọc - 12V cấp vào
chân 4, cọc đất của nguồn nối với điểm đất của mạch).

16


2. Nối CH1 để quan sát tín hiệu vào, CH2 để quan sát tín hiệu ra. Cả hai kênh để ở chế độ AC. Chuyển
đồng bộ về CH1. Các chiết áp (5) và (11) trên oscillocope vặn về max. Kiểm tra mạch chính xác, sau đó
bật ON nguồn +Ecc và -Ecc.
3. Đặt máy phát Vgen về sóng sin 10 Vpk-pk, tần số 100 Hz. Quan sát điện áp lối ra của mạch lọc U 2, ghi
kết quả đo được vào bảng 3.
4. Hãy đo U2 tại các tần số còn lại cho trong bảng 3. Ghi các trị số đo được vào trong bảng. Chú ý điều
chỉnh lại U1 về 10 Vpk-pk tại mỗi lần đo.
Tần số

Chu kỳ
U2
dB

100Hz
10ms
9,9V
-0,0873
60,5mV
-44,365
20KHz
50  s
15,2mV
-56,3631
40KHz
25  s
Bảng 3
4. Hãy đổi các trị số U2 tại các tần số f =20kHz và f=40kHz về dB, theo công thức:
dB  20 log

U 2(tai

f)

U 2( tai100 Hz )

ghi các trị số dB của mình vào bảng 3.
6. Từ bảng 3, hãy điền vào hình 4 các trị số -dB tại 20 kHz và 40 kHz.
7. Hãy tính mức điện áp lối ra ở điểm -3 dB:
U-3 dB = (U2 tại 100 Hz ) x 0,707=.......7,0794578V...........................
8. Bằng cách thay đổi tần số của máy phát, sao cho điện áp lối ra của mạch lọc (U 2) về trị số U-3 dB đã tính
trong bước trên. Hãy đo chu kỳ của máy phát để nhận được tần số cắt (fco). Hãy điền kết quả vào hình 4.
Ghi chú: Tham khảo cơng thức tính tần số cắt: f c 

2

1
= 1591,549HZ
R1 R2 C1C 2

Hình 4. Đường cong đáp ứng của mạch lọc thông thấp
9. Hãy trừ hai trị số dB của U2 tại các tần số f =20kHz và f=40kHz để nhận được độ dốc đặc tuyến tính
bằng dB/octave:
Độ dốc đặc tuyến = ...........12,0861............................ dB/octave

17


B) Mch lc th ng
Mạch lọc thông thấp thụ động
1. HÃy xác định vị khối mạch LOW PASS FILTER trên bản mạch AC 2 FUNDAMENTALS.
HÃy nối mạch lọc thông thấp RC chỉ dẫn.

Hình vẽ Mạch lọc thông thấp RC
2. HÃy tính tần số cắt [(fCO = 1/(2RC)

Fco

1
= 10610,329..
2 RC

3. HÃy đặt máy phát về 15V pk-pk, 100 Hz sóng sin. HÃy thay đổi tần số máy phát
trong khoảng từ 100 Hz đến 50 kHz trong khi quan sát điện áp lối ra của mạch

lọc ở trên C1 (VC1). HÃy lặp lại vài lần sao cho có thể thấy điện áp thay đổi với
tần số . VC1 tăng hay giảm theo tần số ?
..................................................................................................................................
................................
..................................................................................................................................
................................
..................................................................................................................................
................................
..................................................................................................................................
................................
4. HÃy đo VC1 tại mỗi tần số cho trong bảng, ghi các trị số vào bảng. HÃy điều chỉnh
tần số máy phát cho đến lúc một sóng sin đúng chu kỳ xuất hiện trên dao động
ký. Nhớ rằng VGEN không thay đổi theo tần số. Nếu nó thay đổi, hÃy điều chỉnh
lại về 15 Vpk-pk tai mỗi lần đo.

18


TÇn sè

Chu kú

VRA (VC1)

dB

100Hz

10ms

15

0

20Hz

50  s

6,9

-6,744

40Hz

25  s

3,78

-11,972

5. H·y tÝnh suy giảm dB bằng biểu thức dB = 20log(VC1 tại f/VC1 tại 100 Hz).
6. HÃy tính mức điện áp lối ra (V C1) ë ®iĨm 3 dB (V-3 dB = VC1 tại 100 Hz x 0,707 =
10,619175).
7. Hình vẽ cho thấy đồ thị điển hình cho đáp tuyến của mạch läc thÊp RC.

19


Đờng cong đáp ứng của mạch lọc thông thấp RC
8. Không tắt các nguồn nuôi. Các chế độ xác lập của F.A.C.E.T. sẽ đợc dùng cho câu

hỏi ôn tập.
Mạch lọc thông cao thụ động
1. Xác định khối mạch HIGH PASS FILTER trên bản mạch AC 2 FUNDAMENTALS. HÃy
nối mạch RC thông cao nh hình vẽ
2. HÃy tính fCO [fCO = 1/(2RC)]
Fco

1
=10610,329..
2 RC

Mạch lọc thông cao RC
3. HÃy đặt máy ph¸t vỊ 15 Vpk-pk, 100 kHz sãng sin. H·y thay đổi tần số của máy
phát trong khoảng từ 100 kHz ®Õn 100 Hz trong khi quan s¸t ®iƯn ¸p lèi ra của
mạch lọc trên R2 (VR2). Lặp lại vài lần nh vậy để thấy điện áp thay đổi theo tần
số. VR2 tăng hay giảm khi giảm tần số ?
..................................................................................................................................
................................
..................................................................................................................................
................................
..................................................................................................................................
................................
4. HÃy đo VR2 tại mỗi tần số cho trong bảng. HÃy ghi các trị số vào trong bảng. HÃy
điều chỉnh tần số máy phát cho đến khi sóng sin đúng chu kú hiƯn lªn trªn dao

20


®éng ký. H·y kiĨm tra r»ng V GEN kh«ng thay ®ỉi víi tÇn sè . NÕu nã thay ®ỉi,
h·y ®iỊu chỉnh lại về 15 Vpk-pk ở mỗi lần đo.

Tần số

Chu kỳ

100Hz

10ms

5Hz

200 s

500Hz

2 s

VRA (VR2)

dB

5. HÃy tính các trị số dB theo biĨu thøc dB = 20log(V R2 t¹i f/VR2 tại 100 kHz).
6. HÃy tính điện áp lối ra ở điểm giảm 3 dB (V -3
10,619175).

dB

= V R2 tại 100 kHz x 0,707 =

7. Hình vẽ cho thấy đồ thị đáp tuyến của mạch lọc RC thông cao mà chúng ta đÃ
nối trong bớc 1. HÃy điền các trị số tại 500 Hz và 5 kHz trên đáp tuyến.

8. Bằng cách thay đổi tần số của máy phát, hÃy điều chỉnh điện áp lối ra của
mạch lọc về trị số V -3 dB đà tính đợc. HÃy đo chu kỳ của máy phát. HÃy điền f CO
vào trong hình.
9. Không tắt các nguồn nuôi. Các chế độ xác lập của F.A.C.E.T. sẽ đợc dùng cho câu
hỏi ôn tập.
3.3 Ghi nhn, phân tích kết quả: 30 phút
IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
- Sinh viên kiểm tra lại các kết quả thu được trong các bước của bài thí nghiệm, đưa ra các nhận xét
nếu có.
Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………

21


……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………

22


……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………

23