báo cáo thí nghiệm lý thuyết mạch

BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH
I. Lý thuyết:
1.1 Định luật Kirchhoff I (về dòng điện):

Hình 1.1: Định luật Kirchhoff về dòng
=0
Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất kì bằng không:
trong đó ik(t) dòng qua nhánh k.
Hoặc phát biểu dưới dạng:Tổng các dòng điện đi vào 1 nút bằng tổng
dòng đi ra nút đó.
1.2Định luật Kirchhoff II (về điện áp):

Hình 1.2: Định luật Kirchhoff về áp
Tổng đại số các điện áp trên các phần tử trong một vòng kín bằng không:
=0 trong đó uk(t) là giá trị điện áp trên các phần tử của
vòng kín k.
1.3 Phương pháp điện thế nút:

Từ Lâm Thanh 

Page 1 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

Hình 1.3: Phương pháp điện thế nút
Phương pháp này tìm điện thế tại từng nút trong mạch:
Để phân tích mạch bằng phương pháp điện thế nút trong mạch có d nút
ta làm như sau:

1. Chọn 1 nút làm gốc =>ϕgốc =0
2. Lập hệ phương trình điện thế nút cho d-1 nút còn lại:
=
Trong đó: Ykk : là tổng dẫn nạp từ các nhánh nối đến nút k.
Ykl : tổng dẫn nạp của các nhánh nối giữa nút k và l.
ϕk : Điện thế tại nút k.
Jnk : tổng đại số nguồn dòng chảy vào nút k, mang dấu (+)
nếu nguồn chảy vào nút k, mang dấu (-) nếu nguồn chảy ra từ nút k.
3. Giải hệ phương trình để tìm điện thế tại từng nút. Từ đó suy ra giá trị
điện áp, dòng điện trên các nhánh, công suất v.v….
1.4 Phương pháp dòng điện vòng (mắt lưới):

Hình 1.4: Phương pháp dòng điện vòng
Phương pháp này ta dùng để tìm dòng điện chạy trong các vòng kín
trong mạch (dòng điện này do ta gán):
Để phân tích mạch bằng phương pháp dòng mắt lưới có n nhánh d nút,
ta làm như sau:
Vẽ chiều dòng điện vòng Ivk cho (n-d+1) mắt lưới.
Lập hệ phương trình dòng điện vòng cho (n-d+1) mắt lưới.
=
Với L=n-d+1
Zii là tổng trở kháng của các nhánh thuộc vòng i.
Zij là tổng trở kháng của các nhánh chung giữa 2 vòng i và j.
Ivi là dòng điện vòng i.
Evi là nguồn (sức điện động) của vòng i.

Từ Lâm Thanh 

Page 2 

BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

Giải hệ phương trình trên ta tìm được giá trị của dòng Ivi. Từ đó ta suy
ra giá trị các đại lượng còn lại của mạch.
1.5Phương pháp xếp chồng:

Hình 1.5: Phương pháp xếp chồng
Đáp ứng tạo bởi nhiều nguồn kích thích tác động đồng thời bằng tổng
các đáp ứng tạo bởi mỗi nguồn kích thích tác động riêng rẽ.
Để phân tích mạch bằng phương pháp xếp chồng ta làm như sau:
Cho mỗi nguồn kích thích làm việc riêng rẽ. Các nguồn không làm việc
ta đối xử như sau: nguồn áp thì ngắn mạch, nguồn dòng thì hở mạch. Tìm đáp
ứng của riêng nguồn kích thích đó.
Tổng cộng các đáp ứng của mạch do các nguồn kích thích riêng rẽ gây
ra.
1.6 Phương pháp phân tích mạch dùng định lý Thevenin và Norton:

Hình 1.6: Mạch điện phân tích thành 2 thành phần
Định lý Thevenin/ Norton cho phép thay thếmột phần mạch tương
đương bằng một nguồn áp mắc nối tiếp với trở kháng hoặc một nguồn dòng
mắc song song với trở kháng.
Định lý Thevenin:

Từ Lâm Thanh 

Page 3 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

Hình 1.7: Mô hình mạch Thevenin
Có thể thay tương đương một mạng một cửa tuyến tính bởi một nguồn
điện áp bằng điện áp trên cửa khi hở mạch mắc nối tiếp với trở kháng Thevenin
của mạng một cửa.
Định lý Norton:

Hình 1.8: Mô hình mạch Norton
Có thể thay tương đương một mạng một cửa tuyến tính bởi một nguồn
dòng điện bằng dòng điện trên cửa khi ngắn mạch mắc song song với trở kháng
Thevenin của mạng một cửa.
™ Cách xác định trở kháng Zth:
-Trường hợp 1:Phần mạch A không chứa nguồn phụ thuộc triệt tiêu các
nguồn độc lập với quy tắc (ngắn mạch nguồn áp và hở mạch nguồn dòng) rồi
dùng phép biến đổi tương đương tính ra Zth.
-Trường hợp 2:Phần mạch A có chứa nguồn phụ thuộc ta có 2 cách tìm
Zth như sau:
a. Lần lượt hở mạch và ngắn mạch để tìm Uhm và Inm. Sau đó suy ra Zth
theo công thức: Zth =Uhm/Inm.
b. Triệt tiêu tất cả các nguồn độc lập trong A. Kích thích ở cửa ab một
nguồn áp E có giá trị tùy ý, xác định dòng chảy vào I rồi suy ra giá trị Zth bằng
công thức: Zth =E/I.
Hoặc kích thích ở cửa ab một nguồn dòng J có giá trị tùy ý, xác định
giá trị điện áp U trên cửa ab suy ra Zth = U/J.

II.Mục đích:
Giúp sinh viên nắm rõ các phương pháp phân tích mạch.

III.Bài chuẩn bị:
Sinh viên xem trước phần lý thuyết và cách thức vận hành các dụng cụ thí

nghiệm.
Mô phỏng mạch ứng với các dạng nguồn tác động khác nhau và trên các tần số
khác nhau (bằng các phần mềm Orcad, Proteus, Workbench…).

Từ Lâm Thanh 

Page 4 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

IV. Thực hành:
1/ Dụng cụ, thiết bị thực hành:
-Bộ nguồn F.A.C.E.T.
-Kit DC Network Theorems.
-VOM.

2/ Thực hành:
2.1 Định luật Kirchhoff về dòng (KCL):
Ráp mạch như hình 1.9 (Trên khối Kirchhoff’s Current Law):

Hình 1.9 Mạch Kirchhoff I
a. Dùng VOM đo và ghi lại giá trị điện áp của nguồn.
b. Dựa vào vòng màu trên điên trở xác định giá trị của R1 và R2.
c. Dựa vào công thức cho sẵn hãy hoàn tất bảng dưới:
IR1=

IR2=

IT=IR1+IR2

IR1
MAX
NOM
MIN

IR2
IT
MAX
MAX
NOM
NOM
MIN
MIN
Bảng 1.1
d. Dùng VOM đo và ghi lại giá trị IR1, IR2, IT.
e. So sánh kết quả đo được và kết quả tính toán.Nhận xét.
f. Hãy giải thích mối quan hệ giữa các dòng trong KCL.
g. Áp dụng công thức tính IT=VS.(R1//R2)
h. So sánh kết quả tính toán với kết quả đo được.Nhận xét.
2.2 Định luật Kirchhoff về áp (KVL):
Ráp mạch như hình 1.10(Trên khối Kirchhoff’s Voltage Law):

Từ Lâm Thanh 

Page 5 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

a.
b.
c.
d.

Hình 1.10: Mạch Kirchhoff về áp
Tính dòng tổng I của mạch từ đó suy ra áp của các điện trở
R1,R2,R3.
Dựa vào kết quả tính toán ở mục a. Nhận xét điện áp của nguồn có
bằng tổng của các điện áp thành phần không.
Dùng VOM đo điện áp trên R1, R2, R3 và so sánh với kết quả tính
toán ở mục a.Nhận xét.
Đo dòng trong mạch bằng cách đo trực tiếp và đo gián tiếp qua điện
trở sau đó so sánh với kết quả tính toán ở trên.

2.3 Định luật Kirchhoff tổng hợp:
Mắc mạch như hình 1.11 (Trên khối Kirchhoff’s Laws Combined) :

Hình 1.11: Mạch Kirchhoff tổng hợp
Đo giá trị điện áp nguồn và ghi lại.
Dùng VOM đo và ghi lại giá trị dòng điện tổng của mạch.
Dựa vào hình vẽ xác định điện trở nào mà dòng điện tổng đi qua.
Dựa vào định luật Ohm tính điện áp qua các điện trở này.
Từ các bước thực hiện ở trên suy ra giá trị điện áp trên R2.
Kiểm tra lại bằng cách dùng VOM đo giá trị điện áp trên R1 và R3
sau đó áp dụng KVL để tính R2.
g. Nếu áp VR3 tăng thì lúc đó giá trị điện áp trên R1 và R2 thay đổi như
thế nào?
h. Tính dòng điện tổng bằng định luật Kirchhoff.
a.

b.
c.
d.
e.
f.

Từ Lâm Thanh 

Page 6 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

i. Áp dụng công thức chia dòng suy ra dòng điện chạy qua R2 và R6.
j. Với dòng nhánh có được áp dụng định luật Ohm suy ra điện áp rơi
trên các điện trở R4, R5, R6.
k. Dùng KVL kiểm tra lại tổng điện áp trên R4, R5, R6 có bằng điện áp
trên R2 không. Nhận xét.
2.4 Ứng dụng định luật Kirchhoff với 2 nguồn độc lập:
Mắc mạch như hình 1.12 (Trên khối Kirchhoff Solution With 2 Sources):

Hình 1.12: Mạch Kirchhoff với 2 nguồn độc lập
a.
b.
c.
d.

e.
f.
g.

h.
i.

Dùng VOM đo và chỉnh 2 nguồn độc lập về giá trị: 10V
Viết phương trình mô tả mối quan hệ của VS1, R1 và R3.
Tương tự tìm phương trình mô tả mối quan hệ của VS2, R2, R3.
Dùng VOM đo giá trị điện áp trên các điện trở. Ghi lại giá trị đó lên
hình 1.13 và chỉ rõ chiều dòng điện.

Hình 1.13
Dựa vào vòng màu trên các điện trở suy ra giá trị của nó.
Dùng các định luật Kirchhoff (phương pháp dòng nhánh) xác định
dòng điện đi qua các điện trở.
Với sơ đồ mạch như hình 1.13 thì thành phần nào khi ta xác định
được sẽ giải quyết được cả mô hình mạch.
Theo bạn điện áp tại nút 1trên hình 1.13 là (-) hay (+)so với đất.
Với giá trị điện áp trên R3 ở câu trên suy ra điện áp và dòng điện
trên các thành phần mạch còn lại.

Từ Lâm Thanh 

Page 7 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

j. So sánh kết quả tính toán với kết qua đo được về dòng điện và điện
áp.Nhận xét.
k. Dùng VOM chỉnh lại giá trị điện áp của 2 nguồn độc lập là : 5V.
l. Viết công thức 2 dòng điện vòng như hình 1.14.

m.
n.
o.
p.

Hình 1.14
Tính giá trị của các dòng điện vòng => Chiều dòng điện, điện áp trên
R3 => Giá trị IR3 và VR3.
Đo điện áp trên R3 và so sánh với kết quả ở câu m.Nhận xét.
Với các dữ liệu đã có ở trên ta đã có thể xác định được điện áp trên
R1 và R2 chưa?
So với phương pháp dòng nhánh thì phương pháp dòng vòng có ưu
điểm gì hơn?

2.5 Phương pháp thế nút và phương pháp xếp chồng:
2.5.1 Phương pháp xếp chồng:
Mắc mạch như hình 1.15 (Trên khối Supersition):

Hình 1.15 Phương pháp xếp chồng
a.
b.
c.
d.

Chỉnh giá trị nguồn về: 10V
Dựa vào vòng màu xác định giá trị điện trở R1, R2, R3.
Tính và ghi lại các giá trị điện trở R3//R1, R3//R2.
Dùng phương pháp xếp chồng tính giá trị điện áp trên R1, R2, R3.

Từ Lâm Thanh 

Page 8 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

e. Ngắn mạch nguồn VS2. Đo VA (với VA là đáp ứng của R3 tác động
bởi nguồn VS1).Ghi lại giá trị vào hình 1.15
f. Bỏ ngắn mạch nguồn VS2 và ngắn mạch nguồn VS1. Đo VB (với VB
là đáp ứng của R3 tác động bởi nguồn VS2).Ghi lại giá trị vào hình
1.15
g. Với kết quả của 2 bước trên => VR3.
h. Đo trực tiếp điện áp trên R1, R2, R3. Nhận xét kết quả tính toán lý
thuyết với kết quả đo trực tiếp và kết quả đo theo phương pháp xếp
chồng.
2.5.2 Phương pháp thế nút:
Mắc mạch như hình 1.16 (Trên khối Supersition):

Hỉnh 1.16: Phương pháp thế nút
a. Chỉnh nguồn về giá trị: 10V
b. Dùng phương pháp thế nút tính giá trị điện áp và dòng điện trên các
thành phần mạch.
c. Tính độ dẫn điện của mỗi điện trở.
d. Dùng VOM đo điện áp R3. Nhận xét giá trị đo được với giá trị tính
toán.
2.6 Phương pháp Thevenin/Norton:
2.6.1 Phương pháp Thevenin:
Mắc mạch như hình 1.17 (trên khối Thevenin Circuits):

Hỉnh 1.17: Mạch Thevenin
a. Hãy xác định thành phần nào trong mạch sẽ bị thay thế bởi mô hình
Thevenin.
b. Tính giá trị RTH
c. Ngắn mạch nguồn VS và ráp mạch để đo giá trị RTH. So sánh với kết
quả tính toán.

Từ Lâm Thanh 

Page 9 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

d. Tính và ghi lại giá trị của VTH
e. Ráp mạch và dùng VOM để đo áp VTH, xác định chiều của áp
VTH.So sánh kết quả với câu d và nhận xét.
f. Tính và ghi lại giá trị dòng qua tải và điện áp tải.
g. Đo điện áp rơi trên tải R3. So sánh với kết quả tính toán dùng mô
hình mạch Thevenin.
h. Nhận xét giá trị đo được và giá trị tính toán khi áp dụng mô hình
mạch Thevenin và khi không áp dụng phương pháp Thevenin có sự
khác biệt không và tại sao?
Ráp mạch như hình 1.18:

Hình 1.18
*Ghi chú: R2 không phải là tải của mạch
a. Chỉnh nguồn về giá trị: 10V
b. Thành phần nào sẽ bị thay thế bởi mô hình mạch Thevenin.
c. Tính giá trị RTH

d. Ráp mạch đo giá trị RTH và so sánh với kết quả câu c.
e. Tính và ghi lại giá trị VTH
f. Ráp mạch đo nguồn VTH và so sánh với kết quả câu e.
g. Lắp thêm tải R3 vào mạch. Tính dòng qua tải R3.
h. Đo điện áp trên tải R3 =>dòng điện qua tải R3.So sánh với kết quả
tính toán bằng phương pháp Thevenin.
2.6.2 Phương pháp Thevenin đối với mạch cầu:
Lắp mạch như hình1.19 (Trên khối Thevenin a bridge circuit):

Từ Lâm Thanh 

Page 10 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

Hình 1.19: Mạch cầu
a. Xác định nhánh tải trong mô hình mạch cầu.
b. Giá trị RTH này ở bên ngõ vào hay ngõ ra của mạch cầu.
c. Tính và ghi lại giá trị RTH
d. Ngắn mạch nguồn áp, dùng VOM đo giá trị RTH. So sánh kết quả đo
với giá trị lý thuyết. Nhận xét.
e. Nếu ta tính RTH tại 2 đầu A&C của mạch cầu thì kết quả có thay đổi
không?
f. So sánh giá trị RTH ta tính được ở trên và giải thích tại sao giá trị RTH
bị thay đổi?
Lắp mạch như hình 1.20:

a.
b.

c.
d.

Hình 1.20: Mạch cầu với nguồn
Thành phần nào của mạch sẽ bị thay bởi mô hình Thevenin.
Để tính nguồn VTH thì ta phải gỡ điện trở nào ra?
Áp dụng phương pháp xếp chồng để tính áp VTH.
Dựa trên các số liệu có được hoàn tất hình 1.21:

Từ Lâm Thanh 

Page 11 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

e.
f.
g.
h.

Hình 1.21
Đo áp 2 đầu A&B rồi so sánh với kết quả câu c.
Gắn điện trở R5 vào mạch. Đo và ghi lại VR5.
Áp dụng mô hình mạch Thevenin tính giá trị điện trở tải.
Đo giá trị điện trở tải RL. So sánh với kết quả câu g. Nhận xét.

2.6.3 Chuyển đổi mô hình mạch Thevenin /Norton:
Lắp mạch như hình 1.22 (Trên khối Thevenin/Norton Conversion):

Hình 1.22
a. Chỉnh nguồn áp dương về giá trị 7.94V.
b. Nhìn vào hình điện áp trên 2 đầu nào đại diện cho U hở mạch? Giá
trị của điện áp này là bao nhiêu?
c. Đo áp hở mạch và so sánh kết quả với câu b.
d. Dựa vào hình trên xác định điện trở tải và tính giá trị điện áp, dòng
điện đi qua nó.
e. Dùng VOM đo áp trên tải RL =>IRL và so sánh với kết quả tính toán.
f. Điều gì sẽ xảy ra khi ta ngắn mạch ngõ ra mô hình Thevenin.
g. Ngắn mạch ngõ ra mạch Thevenin và đo giá trị điện áp hở mạch.
Nhận xét.
h. Dựa vào các bước đã làm ở trên hãy suy ra dòng IN (Dòng IN tương
đương với dòng ngắn mạch của mạch Thevenin).
i. Hãy nêu mối quan hệ giữa RTH trong mạch Thevenin và RN trong
mạch Norton.
j. Hoàn tất hình bên dưới:

Hình 1.23
Ráp mạch bên mô hình mạch Norton:

Từ Lâm Thanh 

Page 12 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

HÌnh 1.24
Gắn RN vào mạch.
Dựa vào kết quả tính toán ở trên => IRN và IRL trên mô hình Norton.

Suy ra điện áp VRL trên mô hình Norton.
Đo dòng không tải trên mô hình mạch Norton và so sánh với dòng
ngắn mạch ở hình Thevenin.
e. So sánh điện áp không tải và có tải của mạch Thevenin và mạch
Norton. Nhận xét.
f. Sử dụng VOM quan sát dòng điện tổng mô hình mạch Norton.Gắn
tải RL& RN vào mạch ghi lại giá trị đọc được trên VOM. Tháo tải ra.
Dòng tổng có thay đổi không. Tại sao?
g. Tháo RN ra khỏi mạch. Dòng tổng có thay đổi không. Tại sao?
a.
b.
c.
d.

V. Ôn tập và mở rộng:
Trong 3 phương pháp dòng nhánh, điện thế nút, mắt lưới thì phương
pháp nào có số phương trình nhiều nhất?
Mạch Thevenin có giải được bài toán nguồn phụ thuộc mà phần điều
khiển không thuộc phần Thevenin không? Tại sao.
Mạch cầu cân bằng thì có dòng điện qua nhánh ở giữa không?

Từ Lâm Thanh 

Page 13 


BÀI 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH 

Phụ lục A:
Màu

Giá trị Sai số
Đen
0
Nâu
1
Đỏ
2
Cam
3
Vàng
4
Lục
5
Lam
6
Tím
7
Xám
8
Trắng
9
Vàng kim
0.01
10%
Bạch kim
0.1
5%
Không màu
__
20%

Bảng 2.2 Bảng vòng màu điện trở

Từ Lâm Thanh 

Page 14 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL
I. Lý thuyết:
Thời hằng τ của mạch là thời gian cần thiết cho dòng điện trong mạch điện cảm
hoặc cho điện áp trong mạch điện dung để đạt đến xấp xỉ 63% giá trị lớn nhất của nó.
Thời hằng (τ) của mạch RC phụ thuộc vào giá trị của R (điện trở) và C (điện dung).
τ= RC
Trong công thức trên, τ là thời gian tính theo giây, R là điện trở tính theo Ohm, C là tụ
điện tính theo F. Thời hằng của mạch RL phụ thuộc vào giá trị R và L (tính theo H).
τ=L/R
Bởi vì điện trở thuần phản ánh tức thời sự thay đổi của điện áp và dòng điện nên thời
hằng không ảnh hưởng đến mạch chỉ chứa điện trở thuần.
Phương trình sau trình bày cách tính thời hằng của mạch RC.
τ=RC
=10kΩ * 5µF
=50 ms

Hình 2.1: Mạch RC điển hình
Khi công tắc đóng (giả sử không có điện tích ban đầu trên tụ điện), điện áp trên C1
( VC1) bằng 63% điện áp cung cấp (VA) sau một thời hằng hoặc sau 50 ms.
VC1=VA * 63%
=10 * 0.63

= 6.3 VDC .
Sau 5 thời hằng, điện áp đạt đến xấp xỉ 99 % giá trị tối đa của nó. Tụ được xem là nạp
đầy (hoặc được xả) sau 5 thời hằng. Trong ví dụ này, thời gian được yêu cầu để tụ
điện nạp đầy (hoặc xả hết) là:
5 τ=5 * 50 ms
=250 ms

Từ Lâm Thanh 

Page 15 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

Hình 2.2 trình bày một biểu đồ thời hằng phổ biến. Với sự hỗ trợ của biểu đồ này, ta
có thể xác định lượng điện áp hoặc dòng điện qua một tụ điện hoặc một cuộn dây với
thời gian cho trước nếu biết được thời hằng. Các đường cong nạp và xả là bằng nhau
và đối nhau, điều này chỉ ra rằng một tụ điện hoặc một cuộn cảm nạp và xả với cùng
một tốc độ.

Hình 2.2:Biểu đồ thời hằng phổ biến
Để giải thích cách sử dụng biểu đồ thời hằng phổ biến này, tham khảo mạch RC ở
hình 2.3. Giả sử tụ điện C1 đã được nạp đầy đến 10 Vdc. Khi công tắc được đóng, tụ
điện xả qua R1. Tụ điện xả ở tốc độ được điều khiển bởi thời hằng RC.
τ=RC
=50kΩ* 3µF
=150 ms

Từ Lâm Thanh 

Page 16 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

Hình 2.3: Mạch RC với tụ điện ban đầu được nạp đến 10 Vdc
Bây giờ ta muốn biết điện áp qua C1 sau 450 ms (3τ). Từ biểu đồ thời hằng phổ biến
ta có thể thấy rằng điện áp qua tụ điện bằng 5 % giá trị ban đầu sau 3 thời hằng.
VC1 = VA * 5%
= 10 * 0.05
= 0.5 Vdc

II.Mục đích:
Tính toán,đo thời hằng mạch RC, RL.
Khảo sát ảnh hưởng của thời hằng trong mạch RC, RL.

III. Bài chuẩn bị:
Mạch RC:
Yêu cầu:
• Vẽ mạch RC
• Tính thời hằng τ
• Mô phỏng mạch RC bằng phần mềm (Orcad,Proteus,Workbench ….)
quan sát sóng trên tụ C.
• Khảo sát ảnh hưởng của τ trong mạch RC.
Mạch R :
Yêu cầu:
• Vẽ mạch RL
• Tính thời hằng τ
• Mô phỏng mạch RL bằng phần mềm (Orcad,Proteus,Workbench …..)
quan sát sóng trên cuộn dây L.

• Khảo sát ảnh hưởng của τ trong mạch RL.

IV. Thực hành:
1/Dụng cụ,thiết bị thực hành:
• Dao động ký
• Máy phát sóng
• Bộ nguồn F.A.C.E.T

Từ Lâm Thanh 

Page 17 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

• Kit thí nghiệm AC1 Fundamentals

2/ Thực hành:
2.1 Thời hằng RC:
Mắc mạch như hình:

Hình 2.4: Mạch RC
Quan sát VR1 bằng dao động ký (mode DC) nhấn và giữ công tắc S1,
điện áp VR1 tăng một cách tức thời hay có sự trì hoãn của thời hằng?
Mắc mạch như hình 2.5:

Hình 2.5
a. Dùng dao dộng ký quan sát tín hiệu trên tụ,nhấn S1 đến khi tụ nạp đầy
sau đó thả S1 ra, nhấn S2. Nhận xét.
b. Tính thời hằng trong mạch hình 2.5

c. Dùng biểu đồ thời hằng xác định điện áp nạp trên tụ sau 1τ.

Từ Lâm Thanh 

Page 18 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

Hình 2.6: Biểu đồ thời hằng
d. Tính và ghi nhận tổng thời gian nạp của tụ bằng công thức lý thuyết.
e. Xả hết điện tích trên C1 bằng cách nhấn S2 vài giây, dùng OSC quan sát
tín hiệu trên C1, nhấn S1, đo thời gian tụ nạp đến 99% VA. Nhận xét.
f. Dựa vào công thức lý thuyết tính và ghi nhận thời gian xả của tụ.
g. Nhấn S1cho đến khi tụ nạp lại đầy. Nhả S1 lập tức nhấn S2, đo thời gian
C1 xả đến giá trị 1% VA. So sánh với kết quả câu f.
h. Mắc thêm tụ C2 =10uF vào mạch như hình 2.7. Tính và ghi nhận thời
hằng mới của mạch. Nhận xét ảnh hưởng của điện dung đối với thời
hằng của mạch.

Hình 2.7: Mạch RC mắc thêm tụ C2 song song với C1

Từ Lâm Thanh 

Page 19 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

i. Dùng biểu đồ thời hằng xác định điện áp của C1 và C2 sau khoảng thời

gian 2τ tính từ lúc VA bắt đầu cấp điện. Ghi nhận kết quả.
j. Nhấn S2 xả hết điện trên C1 và C2. Xác định điện áp trên C1 và C2 sau
thời gian 2τ bằng cách nhấn S1, nhả nó sau 2τ, đo ngay lập tức giá trị
điện áp này. So sánh với kết quả câu i.
2.2Dạng sóng của mạch RC và RL:
Dùng mạch RC/RL WAVESHAPES mắc như hình 2.8:

a.
b.
c.
d.
e.

Hình 2.8: Mạch RC
Tính và ghi nhận thời hằng RC của mạch.
Dùng OSC quan sát dạng sóng trên tụ. Cần bao nhiêu thời gian và thời hằng
để tụ nạp đầy.
Dùng biểu đồ thời hằng, tính điện áp Vc sau khi nó nạp được 3τ .
Đo và ghi nhận giá trị của tụ sau khi nó nạp được trong khoảng thời gian
3τ.So sánh với câu c.
Điều chỉnh OSC để thu được dạng sóng như hình 2.9, cần bao nhiêu thời
hằng để tụ xả hoàn toàn.

Hình 2.9
f. Sử dụng biểu đồ thời hằng,tính điện áp VC sau khi nạp được 2τ.
g. Đo và ghi nhận VC sau khi nạp được 2τ. So sánh với câu f.
h. Mắc mạch như hình 2.10. VGEN sóng vuông có Vpp =8Vpp, f =5kHz. Quan
sát điện áp trên R2, nhận xét về dạng sóng của dòng điện trong mạch.

Từ Lâm Thanh 

Page 20 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

Hình 2.10
Mạch RL:
a. Tính và ghi nhận thời hằng của mạch trong hình 2.11. Với VGEN là sóng
vuông có Vpp=8V, f =5kHz.

Hình 2.11:Mạch RL
b. Quan sát dạng sóng của VL1 bằng OSC cần bao nhiêu thời hằng để cuộn
dây nạp đầy.
c. Dùng biểu đồ thời hằng hình 2.6 tính điện áp trên cuộn dây khi đã nạp
được 1τ .
d. Đo và ghi nhận điện áp trên VL1 sau khi nó nạp được 1τ. So sánh kết quả
câu c.
e. Mắc mạch như hình 2.12 quan sát dạng sóng trên R cho biết dòng điện
trong mạch lớn nhất ở đầu chu kì nạp hay cuối chu kì nạp.

Từ Lâm Thanh 

Page 21 


BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH RC, RL 

Hình 2.12

V/ Ôn tập và mở rộng:
Ghi công thức tính thời hằng τ trong mạch RC,RL.
Trong mạch RC điển hình, ta mắc thêm R’ // R thì giá trị τ tăng hay giảm. Tại
sao.
Cho xung vuông ngõ vào với tần số 5kHz mạch RC điển hình. Giá trị thời hằng
τ phải như thế nào để áp ra trên R có dạng vi phân, tích phân.

Từ Lâm Thanh 

Page 22 


BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG 

BÀI 3:MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
I. Lý thuyết:
1.1/ Các bộ lọc thông thấp và thông cao:
Các mạch lọc được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng và với nhiều tần số khác
nhau. Mục đích cơ bản của các mạch lọc là chặn (hoặc làm yếu) các tần số không
mong muốn và cho các tần số mong muốn đi qua với sự suy giảm ít nhất. Ta có nhiều
loại mạch lọc như lọc thông thấp, thông cao, thông dải v.v…. Các mạch lọc thông
thấp ngăn việc truyền các tần số cao, còn các mạch lọc thông cao loại bỏ các tín hiệu
tần số thấp. Hình 3.1 minh họa các đường đặc tuyến truyền điển hình và lý tưởng của
các bộ lọc thông cao và thông thấp. Như ta thấy trên hình vẽ, một bộ lọc lý tưởng
không làm suy giảm các tần số trong băng thông và chỉ làm suy giảm các tần số ngoài
băng với đáp ứng lý tưởng là có biên độ suy hao về mức 0. Thực tế ta không thể có
mach lọc mà có đáp ứng lý tưởng này, mặc dù cũng có một vài kiểu bộ lọc có thể có
đặc tính gần lý tưởng một cách hợp lý.

Từ Lâm Thanh 

Page 23 


BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG 

Hình 3.1 Các đường đặc tuyến lý tưởng và thực tế của các bộ lọc thông thấp và thông
cao
Hoạt động của các bộ lọc RC và RL là dựa trên sự biến đổi điện kháng xuất
hiện trong các tụ điện và trong các cuộn dây khi tần số biến đổi. Nhiều bộ lọc thông
thấp, thông cao đơn giản chỉ gồm một tụ điện hoặc một cuộn cảm phối hợp với một
điện trở.
Tần số cắt (fc) của một bộ lọc thông thấp được định nghĩa là tần số mà tại đó
biên độ tín hiệu ra bằng 70.7% (-3 dB) so với biên độ của các tín hiệu có tần số thấp
hơn nó (lý tưởng là 1Hz). Nếu tần số càng tăng thì biên độ tín hiệu ra càng giảm.
Tần số cắt (fc) của một bộ lọc thông cao cũng được định nghĩa tương tự như
vậy, chỉ khác là nó xác dịnh giới hạn tần số thấp của bộ lọc, biên độ tín hiệu ra càng
ngày càng giảm khi tần số giảm.
Decibel (dB) thường được dùng để diễn tả tỷ số giữa điện áp hoặc dòng điện
đầu vào và đầu ra. Công thức tổng quát để biểu diễn một tỷ số điện áp bằng dB là:
dB =20log (Vout /Vin )
Đối với dòng điện công thức vẫn như trên chỉ khác là tỷ số dòng điện là Iout /Iin.
Các bộ lọc thông thấp và thông cao hợp thành bởi các phần tử RC hoặc RL có
độ suy giảm là 6 dB trên 1 octave (độ âm) khi tần số vượt trên điểm cắt. Có nghĩa là
độ suy giảm của kiểu bộ lọc thông thấp này tăng lên 6dB mỗi khi tần số tăng lên gấp
đôi. Ví dụ nếu tần số cắt (fc) của một bộ lọc thông thấp là 6 kHz thì biên độ tín hiệu ra
sẽ thấp đi 9dB so với biên độ trong băng thông ở tần số 12kHz, giảm đi 15dB ở tần số
24kHz ….(tín hiệu ra của bộ lọc đã suy giảm 3dB ở tần số 6kHz ).

Từ Lâm Thanh 

Page 24 


BÀI 3: MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG 

Độ dốc 6 dB trên 1 octave của các bộ lọc RC và RL cũng có thể gọi là 20 dB trên 1
decade, nghĩa là mỗi lần tần số tăng lên 1 hệ số 10, độ suy giảm của bộ lọc thông thấp
tăng lên 20 dB. Đối với bộ lọc ở hình vẽ 3.1 (tần số cắt là 6kHz) tín hiệu ra giảm đi 23
dB khi tần số là 60kHz (10 lần tần số cắt).
Hình 3.2 mô tả các bộ lọc thông thấp hợp thành bởi các phần tử RC và RL. Tín
hiệu ra của bộ lọc thông thấp RC được lấy qua tụ điện. Khi tần số tăng lên, điện kháng
của tụ điện giảm đi và biên độ điện áp ra tụt xuống nhanh chóng. Đầu ra của một
mạch thông thấp RL được lấy qua điện trở. Khi tần số tăng lên, điện kháng của cuộn
cảm tăng lên dẫn đến điện áp ra trên điện trở giảm xuống. Để đơn giản ta có thể hình
dung các mạch lọc này như là một “chiết áp điều chỉnh bằng tần số ” trong đó tổng
trở ở trên con chạy tăng lên so với tổng trở ở dưới con chạy khi tần số tăng.
Tần số cắt của 1 bộ lọc thông thấp RC được tính theo công thức sau:
Fc =
Tần số cắt của 1 bộ lọc thông thấp RL được tính theo công thức sau:
Fc =R /(2π *L)

Hình 3.2 Các bộ lọc RC và RL thông thấp

Từ Lâm Thanh 

Page 25