KHẢO SÁT MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG - MẠCH LỌC THÔNG CAO RL

                  Các mạch lọc thông cao loại bỏ các tín hiệu tần số thấp. Hình 1 minh họa các đường đặc tuyến truyền điển hình và lý tưởng của các bộ lọc thông cao. 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.
 
                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 cao 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).  Tần số cắt của bộ lọc thông cao 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.
                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. 

 
Hình 2 trình bày các bộ lọc thông cao RC và RL. Tín hiệu ra của bộ lọc thông cao RC được lấy qua điện trở, còn tín hiệu ra của bộ lọc thông cao RL được lấy qua cuộn cảm. “Chiết áp điều chỉnh bằng tần số ” cũng được áp dụng tương tự cho mạch này, chỉ khác là tổng trở ở trên con chạy giảm đi so với tổng trở ở dưới con chạy khi tần số tăng lên. Các công thức tính tần số cắt của mạch lọc tần số cao như sau:
          Tần số cắt của 1 bộ lọc thông thấp RC được tính theo công thức sau:
Fc = 1/(2ΠRC)
          Tần số cắt của 1 bộ lọc thông thấp RL được tính theo công thức sau:
Fc =R /(2πL)
                 Bước 1:Thiết lập các thông số của mạch (phần 1) như sau:
                 Nguồn tín hiệu vào: tần số f = 20 – 10k Hz; biên độ A=5 V
                 R = 187 Ohm; L = 65 mH;  
                 Bước 2:Quan sát đồ thị dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu ra. Khi tín hiệu vào thay đổi từ 20 Hz đến 10 kHz thì biên độ tín hiệu ra thay đổi như thế nào? Mạch không làm suy hao và làm suy hao biên độ tín hiệu ở khoảng tần số nào?
                 Bước 3:Đưa ra nhận xét về khả năng lọc tần của mạch lọc thông cao RL?
                 Bước 4: Tính tần số cắt với các giá trị ở sơ đồ (phần 2). Tính toán độ suy hao tín hiệu theo dB (áp dụng công thức dB = 20lg(Vout/Vin/fHz )? Ghi giá trị vào bảng sau:

                 Bước 5:Tính biên độ ngõ ra tại điểm -3dB?
                 Bước 6: Vẽ đặc tuyến biên độ – tần số của mạch lọc thông cao RL? Xác định biên độ ngõ ra tại thời điểm 500 Hz và 5 kHz?
                Bước 7: Chạy mô phỏng quan sát đặc tuyến Biên độ – tần số, xác định tần số cắt và khoảng tần số mà biên độ suy hao? So sánh giá trị quan sát được và giá trị đã tính toán ở các bước 4 và 5?
                  Bước 8:Thay đổi giá trị cuộn cảm, quan sát đồ thị và xác định tần số cắt? Đưa ra nhận xét về sự ảnh hưởng của giá trị của cuộn cảm đến tần số cắt?
 PHẦN 1: ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠCH LỌC THÔNG CAO RL
Click VÀO ĐÂY để bắt đầu thực hành

PHẦN 2: ĐẶC TUYẾN BIÊN ĐỘ - TẦN SỐ CỦA MẠCH LỌC THÔNG CAO RL