›
›

Giáo trình Thí nghiệm mạch điện 1 - Báo cáo thí nghiệm bài 13: Mạch lọc điện thụ động - Nguyễn Duy Khanh

Download
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
BAÙO CAÙO THÍ NGHIEÄM  
BAØI 13: MAÏCH LOÏC ÑIEÄN THUÏ ÑOÄNG  
I. Maïch loïc thoâng cao R-L:  
1. Maïch thí nghieäm:  
IN O U T  
+
-
100  
R
10 m H  
L
Duøng maùy phaùt soùng choïn soùng sin coù bieân ñoä 2V, taàn soá 1Khz, offset laø 0, taïo  
nguoàn kích thích cho ngoõ vaøo cuûa maïch.  
(Dao ñoäng kyù choïn Time/Base (Time/Div) = 0,2 ms hoaëc 0,1 ms)  
2. Xaùc ñònh caùc ñaëc tuyeán bieân – taàn, pha – taàn:  
- Ñaëc tuyeán bieân - taàn:  
Kj (dB)  
1580  
10,7  
0 0,9  
-3,03  
128  
f (Hz)  
-22  
-43,4  
-64,2  
Trang 40  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
- Ñaëc tuyeán pha – taàn:  
(0)  
900  
0
76,3  
46,90  
0
10,3  
0890  
f (Hz, KHz)  
105Khz  
1,32Hz  
389Hz 1,51Khz  
8,92Khz  
3. Taàn soá caét cuûa maïch loïc:  
Ñaëc tuyeán bieân ñoä cuûa maïch K(j)cho ta thaáy ñaây laø maïng 2 cöûa coù tính loïc  
ñieän. Taàn soá caét cuûa maïch loïc laø taàn soá maø ôû ñoù maïch chuyeån töø daûi thoâng sang daûi  
1
chaén, ñöôïc xaùc ñònh khi K(j)=  
K(j)max. Khi ñoù ñoä suy hao bieân ñoä seõ coù giaù trò  
2
töông ñöông vôùi K(j) = -3,03dB vaø taàn soá caét xaùc ñònh ñöôïc laø fc = 1,58Khz.  
C L  
R2 (C L)2  
1
Theo lyù thuyeát:  
vì K(j)max = 1  
2
R
100  
2.10.103  
R
=> C = 2fC  
=> fC =  
=
= 1,591 Khz.  
L
2L  
Ta thaáy taàn soá caét ño ñöôïc teân thí nghieäm gaàn baèng vôùi tính toaùn theo lyù thuyeát.  
Coù sai soá raát nhoû trong thí nghieäm.  
4. Ñoä leäch pha cuûa hai tín hieäu vaøo vaø ra cuûa maïch loïc taïi taàn soá caét, nhaän  
xeùt:  
+
-
100  
R
10 mH  
L
Taïi taàn soá caét fc = 1,58Khz, ta xaùc ñònh ñöôïc ñoä leäch pha nhö sau:  
Trang 41  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
y
x
b = 2,743  
Y0 = 1,996  
Goùc leäch pha ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc:  
Y0  
1,996  
Sin =  
=
= 0,7276 => = 46,70  
b
2,473  
Theo lyù thuyeát: taïi - C = 2f ta coù:  
.
.
.
.
U
UR  
U L   
.jL;  
U R   
R jL  
R jL  
Vôùi CL = 2.1,591.103.10.10-3 = 99,965 100  
Giaû söû U L 200  
.
.
2.100900  
100 2450  
.
U
=> U L   
.jL =  
2450 => = 450  
R jL  
.
.
UR  
2.100  
100 2450  
U R   
=
=> = -450  
2  450  
R jL  
UL  
U
U
R
Töø giaûn ñoà veùc tô ta thaáy tín hieäu ra nhanh pha 450 so vôùi tín hieäu vaøo.  
=> Keát quaû Lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm phuø hôïp nhau.  
5. Thieát keá boä loïc thoâng cao, duøng maïch R-L, coù taàn soá caét fC = 3Khz, bieát  
giaù trò L = 2mH.  
R
fC =  
=> R = 2fCL = 2.3.103. .2.10-3 = 37,68   
2L  
Trang 42  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
  
R
Ngoõ ra  
Ngoõ vaøo  
2 mH  
L
II. Maïch loïc thoâng duøng R-C:  
1. Maïch thí nghieäm:  
IN OUT  
+
-
100  
R
C
10F  
Duøng maùy phaùt soùng choïn soùng sin coù bieân ñoä 2V, taàn soá 1Khz, offset laø 0, taïo  
nguoàn kích thích cho ngoõ vaøo cuûa maïch.  
2. Veõ giaûn ñoà Bode, xaùc ñònh caùc ñaëc tuyeán bieân – taàn vaø pha – taàn, taàn soá  
caét cuûa maïch loïc.  
- Ñaëc tuyeán bieân – taàn:  
Kj (dB)  
1,74Khz 52,8Khz  
160Hz  
505Hz  
5,25Khz 575Khz  
-3,02  
-10,4  
-20,8  
-30,4  
-50,3  
-71,2  
Trang 43  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
- Ñaëc tuyeán pha – taàn:  
(0)  
1Hz  
110Hz 438Hz  
9,12Khz  
175Khz  
f (Hz, KHz)  
0
-0,36  
0
34,6  
70,00  
0
89,0  
-90 0  
3. Taàn soá caét cuûa maïch loïc.  
- Theo lyù thuyeát: Haøm truyeàn maïch coù daïng:  
1
1
jC  
1
K(j) =  
=
=
  ac tan g(RC)  
1(RC)2  
1
1jRC  
R   
jC  
Ñaëc tuyeán bieân ñoä theo taàn soá cho ta ñaây laø moät maïch loïc thoâng thaáp, vaø taàn soá caét  
cuûa maïch loïc cuõng ñöôïc xaùc ñònh töø:  
1
1
1
(CRC)2 = 1 => C =  
=> fC =  
=
= 159,2 Hz.  
2.100.10.106  
RC  
2RC  
- Ño baèng thöïc nghieäm: khi K(j) = -3,02dB, taàn soá caét ño ñöôïc 160Hz.  
=> Keát quaû Lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm phuø hôïp nhau.  
4. Ñoä leäch pha cuûa hai tín hieäu vaøo vaø ra cuûa maïch loïc taïi taàn soá caét, nhaän  
xeùt:  
+
-
100  
R
10F  
C
Trang 44  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
y
x
b = 1,998V  
Y0 = 2,82V  
Goùc leäch pha ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc:  
Y0  
1,998  
Sin =  
=
= 0,7085 => = 45,10  
b
2,82  
Theo lyù thuyeát: taïi C = 2fC = 2.160= 1005 1000 (rad/s)  
1
1
=>  
=
= 100  
C C 1000.10.106  
.
Giaû söû U L 200  
.
2.100  900  
.
U
1
2  450  
U C  
. =  
=
1
jC C  
100 2  45  
R   
R   
jC C  
.
.
UR  
2.100  
100 2  450  
2450  
U R   
=
1
jC C  
Ta veõ ñöôïc giaûn ñoà veùc tô:  
U
R
U
U
C
Qua giaûn ñoà ta thaáy tín hieäu ra chaäm pha hôn 450 so vôùi tín hieäu vaøo.  
=> Keát quaû Lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm phuø hôïp nhau.  
5. Thieát keá boä loïc thoâng thaáp, duøng maïch R-C, coù taàn soá caét fC = 1,7Khz,  
bieát giaù trò C = 0,01F.  
1
1
1
fC =  
=> R =  
=
= 9,366.103 = 9,366 K  
2CfC  
2.0,01.106.1,7.103  
2RC  
Trang 45  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
  
R
Ngoõ ra  
Ngoõ vaøo  
C
0,01F  
III. Maïch loïc thoâng daûi R-L-C:  
1. Maïch thí nghieäm:  
IN  
OUT  
+
-
  
R
L
C
0,05F  
50 mH  
Duøng maùy phaùt soùng choïn soùng sin coù bieân ñoä 2V, taàn soá 1Khz, offset laø 0, taïo  
nguoàn kích thích cho ngoõ vaøo cuûa maïch.  
2. Veõ giaûn ñoà Bode, xaùc ñònh caùc ñaëc tuyeán bieân – taàn vaø pha – taàn cuûa  
maïch loïc. Xaùc ñònh taàn soá trung taâm, baêng thoâng vaø heä soá phaåm chaát cuûa  
maïch loïc.  
Trang 46  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
- Ñaëc tuyeán bieân – taàn:  
(0)  
3,16Khz  
3,98Khz 100Khz  
1Hz  
-3,0  
217Hz  
2,51Khz  
f (Hz, KHz)  
-30,1  
-36,8  
-76,9  
- Ñaëc tuyeán pha – taàn:  
(0)  
90,0 0  
87,9 0  
0
64,9  
1,650  
5,79Khz  
100Khz  
f (Hz, KHz)  
1,12Hz  
251Hz  
2,0Khz3,16Khz  
70,00  
-90 0  
* Theo lyù thuyeát:  
Haøm truyeàn ñaït ñieän aùp cuûa maïch:  
jL  
K(j) =  
(R 2 RLC) jL  
Vaø ta coù:  
L
K(j)=  
1
L2 R2 ( LC)2  
1
K(j)seõ ñaït cöïc ñaïi taïi C =  
ñöôïc goïi laø taàn soá trung taâm cuûa maïch loïc thoâng  
LC  
daûi. Khi ñoù giaù trò K(j)ñaït cöïc ñaïi laø 1. Baêng thoâng cuûa maïch loïc ñöôïc xaùc ñònh ôû  
khoaûng maø K(j)  0,707.  
1
1
BW = 2 - 1 =  
=
= 9090,91  
2,2.103.0,05.106  
RC  
Trang 47  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
- Heä soá phaåm chaát:  
C  
1
1
Q =  
= 2,19  
50.103.0,05.106 .9090,91  
BW  
LCBW  
1
1
f0 =  
= 3183 Hz = 3,183 Khz.  
250.103.0,05.106  
2LC  
- Hai taàn soá caét laø nghieäm cuûa phöông trình:  
1
L
=
2
1
L2 R2 ( LC)2  
1
=> 2L2 = L2 R2 ( LC)2  
1
1
1
<=> R2 ( LC)2 - L2 = 0 <=>[ R( LC) - L ][ R( LC) + L ] = 0  
1
R( LC) - L = 0  
=>  
1
R( LC) + L = 0  
L
2LC - - 1 = 0  
R
<=>  
L
2LC + - 1 = 0  
R
L
L2  
L
R
L2  
R2  
4LC  
4LC  
4LC  
R2  
R
3   
2   
0 (loaïi)  
4   
0 (loaïi)  
2LC  
2LC  
L
R
L2  
R2  
L
L2  
R2  
4LC  
R
= 2,458.104 (rad/s);1   
= 7,75.104(rad/s)  
2LC  
2LC  
=> f1 = 2,467 Khz; f2 = 3,912 Khz  
* Keát quaû thöïc nghieäm:  
- ÔÛ maïch naøy ta xaùc ñònh ñöôïc 2 giaù trò taàn soá caét:  
f1 = 2,51Khz; f2 = 3,98Khz.  
- Taàn soá trung taâm: f0 = 3,16 Khz.  
- Baêng thoâng:  
BW = 2 - 1 = 2( f2 - f1) = 2(3,98 – 2,51).103 = 9236,3 (rad/s)  
- Heä soá phaåm chaát:  
Trang 48  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
2.3,16.103  
2f0  
BW  
Q =  
= 2,15  
9236,3  
* Ta nhaän thaáy keá quaû lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm laø töông ñoái nhö nhau, coù sai soá  
nhoû do pheùp ño.  
6. Duøng dao ñoäng kyù xaùc ñònh ñoä leäch pha cuûa hai tín hieäu vaøo vaø ra cuûa  
maïch loïc taïi taàn soá caét, nhaän xeùt:  
* Taïi fC1 = 2,51Khz ño ñöôïc:  
b = 2,724;  
Y0 = 1,999  
Y0  
Goùc leäch pha: sin=  
= 0,733 => = 47,20  
b
* Taïi fC2 = 3,98 Khz ño ñöôïc:  
b = 2,972;  
Y0 = 1,998  
Y0  
Goùc leäch pha: sin=  
= 0,672 => = 42,20  
b
* Taïi fC0 = 3,16 khz ño ñöôïc:  
b = 4;  
Y0 = 0,2  
Y0  
Goùc leäch pha: sin=  
= 0,05  
=> = 2,8660  
b
Theo lyù thuyeát, taïi fC0 thì ñieän aùp vaøo truøng pha vôùi ñieän aùp ra, nhöng thöïc  
teá ño ñöôïc leäc nhau 2,8660. Nguyeân nhaân do sai soá pheùp ño. Ñoä leäch pha taïi 2  
taàn soá caét gaàn baèng nhau.  
7. Thieát keá boä loïc thoâng daûi, duøng maïch R-L-C, f = 1200Hz 2700Hz, bieát  
giaù trò C = 0,022F.  
- Xaùc ñònh baêng thoâng:  
BW = 2 - 1 = 2(f2 – f1) = 2(2700 – 1200) = 9420 (rad/s)  
- Xaùc ñònh taàn soá trung taâm:  
f2 f1  
1200 2700  
f0 =  
=
=1950 Hz  
2
2
- Xaùc ñònh L:  
1
1
1
f0 =  
=> L =  
=> R =  
= 0,3H  
2
42 f0 C 42 (1950)2 .0,022.106  
2LC  
- Xaùc ñònh R:  
1
1
1
BW =  
=
= 768,4   
2.0,022.106.9420  
2RC  
2C.BW  
Trang 49  
Nguyeãn Duy Khanh  
TN MAÏCH ÑIEÄN I  
  
R
Ngoõ ra  
L
Ngoõ vaøo  
C
0,3H  
0,022F  
Trang 50  
pdf 11 trang baolam 22440 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Thí nghiệm mạch điện 1 - Báo cáo thí nghiệm bài 13: Mạch lọc điện thụ động - Nguyễn Duy Khanh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_thi_nghiem_mach_dien_1_bao_cao_thi_nghiem_bai_13.pdf