Báo cáo thực tập Bài 1: Dao động hỗn loạn cỡng bức của mạch dao động phi tuyến 1. Mục đich yêu cầu -Tính chất của mạch LC.Khảo sát sự biến đổi tần số của mạch LC khi C = C(U) bằng cách phân tích chuỗi Furier. - Sử dụng phần mềm COMEX để phân tích dao động phức tạp thành các dao động cơ bản của chuỗi Furier. II. Cơ sở lý thuyết và nguyên lý Thế năng tơng tác trong dao động cơ điều hoà có dạng: V(x)=k*x^2/2 tơng ứng với lực tác dụng là: F(x) = - kx. Tuy nhiên điều kiện tuyến tính này rất ít gặp hoặc chỉ thoả mãn trong phạm vi hẹp, ví dụ khi lực tơng tác tuân theo quy luật hàm mũ: Khi đó thế năng tơng tác của hệ là: Một cách gần đúng, khi các số hạng bậc cao không đáng kể thì dao động gần nh dao động điều hoà, nhng khi các số hạng này đủ lớn thì dao động sẽ là một dao động phức tạp không còn điều hoà nữa. Tơng tự trong mạch dao động điện LC, nếu L và C không đổi thì mạch sẽ dao động có tần số riêng là: . Nếu L và hoặc C thay đổi theo một biến số nào đó (chẳng hạn điện áp) thì tần số và chu kỳ dao động của mạch sẽ biến đổi theo biến số đó. Đi-ốt bán dẫn có điện dung biến đổi theo chiều phân cực và độ lớn của điện áp. Theo chiều ngợc, điện dung giảm khi điện áp tăng vì độ dày của lớp tiếp giáp tăng; Theo chiều thuận, giá trị điện dung sẽ tăng khi điện áp tăng do độ dày lớp tiếp giáp giảm và đạt đến vô trong mạch LC bằng một đi-ốt bán dẫn thì tụ điện C (điốt) có tác dụng nh một điện dung C thay đổi phụ thuộc vào điện áp (varicap). Nếu mạch dao động nh vậy bị kích thích bởi một điện áp xoay chiều có tần số thích hợp, tính chất dao động của mạch sẽ biến đổi từ trạng thái có tính chu kỳ sang hỗn loạn khi điện áp đặt vào mạch tăng dần. III. Nội dung thí nghiệm: 1.Khảo sát mạch dao động L-Điốt biến dung bằng cách thay đổi điện áp xoay chiều ở một tần số cỡng bức nào đó.Tăng dần điện áp từ giá trị nhỏ nhất đến giá trị lớn nhất có thể.Xác định dao động và phổ Fourier của mạch tơng ứng nh một hàm số của điện áp nguồn. Xác định miền điện áp có sự hỗn loạn và các điểm phân nhánh ở các miền dao động có chu kỳ.Lặp lại theo trình tự ngợc lại từ giá trị lớn nhất đến giá trị nhỏ nhất. 2.Chọn tần số khác và lặp lại thí nghiệm. IV. Báo cáo kết quả: 1. Trình tự và kết quả: - Kiểm tra các thiết bị theo danh sách liệt kê. -Lắp đặt thiết bị theo sơ đồ.Bộ nối tiếp chữ T đợc ghép với phích cắm BNC của máy phát chức năng.Tín hiệu đa vào Input(Y) của Ocillo nhờ một cáp nối BNC. Chế độ máy phát chức năng: TH1 : U = 0.5V f=40kHz off U (mV) Ln 1 Ln 2 F (kHz) U1 221.4207 244.2525 0.5837 U2 20.1360 16.7243 20.4300 U3 30.7737 18.8866 40.2763 U4 22.7267 25.5248 60.1226 Dao động ký Chanel 1 Cuộn cảm 12,35mH 0-10V, 40kHz U5 26.0148 48.0963 80.5526 U6 5.1101 17.7583 100.3989 U7 12.8839 7.9662 120.2452 U8 23.1747 32.5029 140.6752 TH2 : U= 1V f=40kHz off U Lần 1 (V) Lần 2 (V) F (kHz) U1 0.1832 0.1827 0.5837 U2 0.0479 0.0416 20.43 U3 0.064 0.0628 40.2763 U4 0.0574 0.0543 60.1226 U5 0.0982 0.1037 80.5526 U6 0.0506 0.0563 100.3989 U7 0.0147 0.0117 120.2452 U8 0.0155 0.0101 140.0915 TH3 : U = 2V f=40kHz off U Lần 1 (V) Lần 2 (V) F (kHz) U1 0.0892 0.0831 0.5837 U2 0.0718 0.0749 20.43 U3 0.0943 0.0950 40.2763 U4 0.1927 0.1921 60.7063 U5 0.2056 0.2034 80.5526 U6 0.1576 0.1439 100.3989 U7 0.0846 0.0813 120.2452 U8 0.1027 0.0953 140.6752 TH4 : U = 5V f=40kHz off U Lần 1 Lần 2 F (kHz) U1 1.4873 V 1.5033 V 0.5837 U2 0.3956 0.3949 20.43 U3 0.2514 0.2490 40.2763 U4 0.1135 0.1107 60.7063 U5 0.1376 0.1372 80.5526 U6 0.0551 0.0543 100.3989 U7 0.0141 0.0129 120.2452 U8 0.0102 0.0107 140.6752 TH5 : U = 8V f=40kHz off U Lần 1 F (kHz) U1 2.3962 V 2.3861 V 0.5837 U2 0.3933 0.3941 20.43 U3 0.2467 0.2472 40.2763 U4 0.1090 0.1065 60.7063 U5 0.1283 0.1289 80.5526 U6 0.0513 0.0505 100.3989 U7 0.0125 0.0129 120.2452 U8 0.0082 0.0099 140.6752 TH6 : U = 10V f=40kHz off U F (kHz) U1 3.0052 V 2.9958 0.5837 U2 0.3922 0.3930 20.43 U3 0.2437 0.2432 40.2763 U4 0.1059 0.1046 60.1226 U5 0.1260 0.1236 80.5526 U6 0.0479 0.0481 100.3989 U7 0.0113 0.0118 120.2452 U8 0.0086 0.0094 140.6752 TH : U=0.5V f=20kHz off U F (kHz) U1 269.5867 mV 0.5837 U2 6.4589 20.43 U3 15.6616 40.2763 U4 11.9763 60.1226 U5 10.4938 80.5526 U6 3.4010 100.3989 U7 7.3989 120.2452 U8 10.1763 140.6752 TH : U =5V f=20kHz U off on F (kHz) U1 0.8012 0.0442 0.5837 U2 0.1790 0.1881 20.43 U3 0.1832 0.1948 40.2763 U4 0.2867 0.2888 60.7063 U5 0.2800 0.2750 80.5526 U6 0.20 0.1850 100.3989 U7 0.1065 0.1751 120.2452 / 120.8289 U8 0.0924 0.0763 140.6752 TH : U =8V f=20kHz U off on F (kHz) U1 2.3914 V 0.0078 0.5837 U2 0.4433 0.4409 20.43 U3 0.2618 0.2631 40.2763 U4 0.2449 0.2437 60.7063 U5 0.1271 0.1239 80.5526 U6 0.0399 0.0427 100.3989 U7 0.0053 0.0081 120.2452 U8 0.0068 0.0097 140.6752 TH : U =10V f=20kHz off U F (kHz) U1 2.9807 V 0.5837 U2 0.4432 20.43 U3 0.2571 40.2763 U4 0.2367 60.7063 U5 0.1215 80.5526 U6 0.0357 100.3989 U7 0.0036 120.2452 U8 0.0019 140.0915 Báo cáo thực tập Bài 2: Mạch dao động ghép I. Mục đích yêu cầu Làm quen với máy phát chức năng và ôsciloscop. Khảo sát tính chất của mạch dao động tắt dần từ đó xác định điện trở thuần của mạch. Xác định hệ số phẩm chất Q của một mạch dao động từ thực nghiệm (qua độ rộng dải tần và phơng pháp Pauli) Khảo sát mạch gép và xác định hệ số ghép cảm ứng (bộ lọc dải tần) từ thực nghiệm. II. Cơ sở lý thuyết và nguyên lý Đối với một mạch cộng hởng LC có tổn hao năng lợng (có điện trở R) phơng trình dao động có dạng: Nghiệm của phơng trình là: . Với: ; Hệ số phẩm chất Q của mạch đợc định nghĩa là tỉ số giữa năng lợng toàn phần và năng lợng tổn hao sau một chu kỳ: Giả sử biết L và C, để xác định hệ số phẩm chất Q ta phải tìm đ-ợc R. Giá trị R có thể tìm đợc từ thực nghiệm theo phơng pháp Pauli. Khi đó mạch có thể xem nh là mạch ngoài (LC mắc song song và điện trở R = , G là độ dẫn của nguồn phát dao động. Độ dẫn và điện áp U của mạnh ngoài là: Khi tần số của máy phát trùng với tần số riêng của mạch thì thành phân ftrowr kháng của L và C sẽ triệt tiêu lẫn nhau,đỗ dẫn tơng đơng của toàn mạnh bằng độ dẫn của điện trở thuần.Nếu biến đổi giá trị điện trở R,giá trị của G sẽ thay đổi,do đó độ lớn điện áp thay đổi theo.Nếu giả định I là không đổi thì phơng trình: Là 1 đờng thẳng mô tả sự phụ thuộc theo biến Gz(Độ dẫn của điện trở bổ sung Rx).Bằng phép ngoại suy khi ->0 ta có thể xác định đợc đỗ dẫn G thuần(và điện trở thuần R) của mạch. Hệ số Q đợc xác định từ độ rộng dải tần của mạnh dao động theo nguyên tắc sau: Từ tỉ số giữa năng lợng toàn phần của dao động cỡng bức (có tần số cao ) dao động cộng hởng (có tần số ): Đặt ta có K = ở đây K vẫn không thay đổi nếu biến đổi (tức ).Đa tơng ứng với k= vào công thức của K,suy ra: . Vì ,biến đổi tiếp ta có: Hay Q bằng tỉ số giữa tần số riêng và bề rộng đờng cong cộng hởng. Nếu 2 mạch dao động đợc ghép với nhau,ta đợc 1 bộ lọc dải tần có tính chất dao động (cộng hởng) phụ thuộc vào hệ số ghép K. Sử dụng giá trị đo đợc và có thể tính đợc hệ số ghép K: ở đây tan = là hệ số tổn hao mạch đơn.Độ ghép càng mạnh thì các đỉnh của tần số càng xa nhau. Độ rộng của bộ lọc siêu quá hạn đợc xác định bởi tần số tại đó điện áp rơi vào giá trị của tần số đỉnh và tính toán đợc theo công thức: . III. Thí nghiệm: Nội dung thí nghiệm: - Xác định hệ số tổn hao tg và hệ số phẩm chất Q từ bề rộng dải tần của mạch dao động. - Xác định hệ số tổn hao tg và hệ số phẩm chất Q từ tần số cộng hởng,điện dung và độ dẫn đợc xách định bằng phơng pháp Pauli. - Xác định hệ số ghép K và độ rộng dải tần Df của một bộ lọc nh một hàm số của khoảng cách cuộn dây. Trình tự thí nghiệm: Lắp ráp thí nghiệm theo sơ đồ hình 1: S Nguồn Dao động ký Thiết lập đờng cong cộng hởng bằng một máy phát tần số quét và một Oscilloscope ở chế độ hoạt động X-Y(H-output của máy phát nối với X-input của Oscilloscope). (Đồ thị hình 2,xách định luôn f1,f0,fm) Khi chế độ quét tần số hoạt động mạch dao động đợc làm tắt dần bằng điển trở phụ mắc song song .Nếu vẽ tỉ lệ nghịch với ta thu đợc đờng thẳng.Điểm cắt giả định của đờng thẳng đó với trục x là giá trị độ dẫn song song . [...]... là hằng số của khoảng cách 2 cuộn dây: 10cm 5cm 2cm 5mm 266,3 253,4 234,7 224,8 259,4 250,6 232,8 221,2 257,6 249,5 229,2 194,3 Câu hỏi kiểm tra: 1 Bài thí nghiệm cho ta biết ở trong một mạch dao động độ chính xác của mạch phụ thuộc vào hệ số phẩm chất Q của mạch ta có thể xác định đợc qua R nếu cố định C và L.Từ đó ta có thể tính đợc hệ số ghép K của mạch. Độ ghép càng mạnh thì các đỉnh của tần số... càng mạnh thì các đỉnh của tần số càng xa nhau hơn=> độ ghép có ảnh hởng lớn đến tần số dao động của mạch. Ngoài ra ta xách định đợc đỗ dãn song song Gp phụ thuộc vào khoảng cách S đặt 2 cuộn cản trong thí nghiệm về cộng hởng từ 2 Ta có thể xác định đợc điện trở thuần của mạch dao động dựa vào việc xác định đợc độ lệch của tần số , và từ đó tính ra đợc hệ số phẩm chất Q bằng công thức: Với f= , và ứng với... thức: Với f= , và ứng với mỗi trờng hợp.Với điều kiện L và C đã biết và là một giá trị không đổi ta có thể rút ra đợc R theo công thức tính: => R=1/QC 3 Đánh giá sai số: Sai số của thí nghiệm bao gồm sai số của tính toán,sai số của máy tính và sai số do thiết bị đo.Do đó kết quả đo chỉ là tơng đối với độ chính xác cha cao . Báo cáo thực tập Bài 1: Dao động hỗn loạn cỡng bức của mạch dao động phi tuyến 1. Mục đich yêu cầu -Tính chất của mạch LC.Khảo sát sự biến đổi tần số của mạch LC khi C = C(U) bằng. 140.0915 Báo cáo thực tập Bài 2: Mạch dao động ghép I. Mục đích yêu cầu Làm quen với máy phát chức năng và ôsciloscop. Khảo sát tính chất của mạch dao động tắt dần từ đó xác định điện trở thuần của mạch. Xác. không đáng kể thì dao động gần nh dao động điều hoà, nhng khi các số hạng này đủ lớn thì dao động sẽ là một dao động phức tạp không còn điều hoà nữa. Tơng tự trong mạch dao động điện LC, nếu