MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
1. Lý do chọn đề tài 4
2. Mục tiêu của đề tài 5
3. Nhiệm vụ của đề tài 5
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5
5. Phươngpháp nghiên cứu 6
6. Ý nghĩa 6
7. Cấu trúc sơ lược 6
PHẦN NỘI DUNG 7
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT ĐIỆN DUNG VÀ CÁC MẠCH CẦU ĐO ĐIỆN
DUNG 7
Các khái niệm cơ bản 7
Điện dung 7
Tụ điện 8
a.Khái niệm 8
b.Phân loại 8
c.Góc tổn hao 10
Các mạch cầu đo điện dung 11
1. Mạch cầu đơn giản đo điện dung 11
2. Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ 12
Cầu đo tụ điện tổn hao lớn 14
Cầu Schering đo điện dung 15
Cầu Grover đo điện dung 17
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN
ELECTRONICS WORKBENCH 20
I.Mở đầu 20
II. Giới thiệu Electronics Workbench 20
1.Tổng quan về EWB 20
Các bước tiến hành tạo mạch và chạy mô phỏng 22
Giới thiệu về các dụng cụ đo mạch tương tự 23

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG MỘT SỐ MẠCH CẦU ĐO ĐIỆN DUNG 27
1.Mạch cầu đơn giản đo điện dung 27
Mạch xoay chiều đo điện dung tổn hao nhỏ 32
Mạch xoay chiều đo điện dung tổn hao lớn 35
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Mạch Schering đo điện dung 41
Mạch Grover đo điện dung 48
52
PHẦN KẾT LUẬN 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
MỤC LỤC 1
1. Lý do chọn đề tài 4
2. Mục tiêu của đề tài 5
3. Nhiệm vụ của đề tài 5
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5
5. Phươngpháp nghiên cứu 6
6. Ý nghĩa 6
7. Cấu trúc sơ lược 6
PHẦN NỘI DUNG 7
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT ĐIỆN DUNG VÀ CÁC MẠCH CẦU ĐO ĐIỆN
DUNG 7
Các khái niệm cơ bản 7
Điện dung 7
Tụ điện 8
a.Khái niệm 8
b.Phân loại 8
c.Góc tổn hao 10
Các mạch cầu đo điện dung 11
1. Mạch cầu đơn giản đo điện dung 11
2. Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ 12

Cầu đo tụ điện tổn hao lớn 14
Cầu Schering đo điện dung 15
Cầu Grover đo điện dung 17
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN
ELECTRONICS WORKBENCH 20
I.Mở đầu 20
II. Giới thiệu Electronics Workbench 20
1.Tổng quan về EWB 20
Các bước tiến hành tạo mạch và chạy mô phỏng 22
Giới thiệu về các dụng cụ đo mạch tương tự 23
CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG MỘT SỐ MẠCH CẦU ĐO ĐIỆN DUNG 27
1.Mạch cầu đơn giản đo điện dung 27
SVTH: Trần Văn Thành 2 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Mạch xoay chiều đo điện dung tổn hao nhỏ 32
Mạch xoay chiều đo điện dung tổn hao lớn 35
Mạch Schering đo điện dung 41
Mạch Grover đo điện dung 48
52
PHẦN KẾT LUẬN 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
SVTH: Trần Văn Thành 3 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Trong xã hội luôn luôn thay đổi và phát triển một cách nhanh chóng như hiện nay
đòi hỏi các học sinh, sinh viên cũng như các nhà giáo luôn không ngừng tiếp thu và
nâng cao kiến thức chuyên môn của mình. Bên cạnh đó mỗi người phải luôn tiếp cận
những phát minh, sáng kiến mới để ứng dụng trong cuộc sống cũng như trong việc
giảng dạy đối với giáo viên.Việc tìm tòi những phát minh mới, ứng dụng mới trong

sinh viên các trường đại học, cao đẳng hiện nay là điều rất cần thiết để mỗi sinh viên
sau khi ra trường ứng dụng trong công việc được tốt hơn, cũng như trong đời sống
hàng ngày của mình. Một trong những ngành khoa học được nhiều sinh viên quan tâm
trong việc tìm những ứng dụng để mô phỏng các hiện tượng đó là ngành vật lý. Đặc
biệt là trong việc mô phỏng các mạch điện, mạch điện tử được đông đảo sinh viên tìm
tòi và trao đổi trên các trang mạng điện tử. Mô phỏng mạch điện là quá trình tạo ra các
mạch điện như thực tế để thực hiện việc đo đạc các linh kiện cũng như kiểm chứng các
công thức thức mà lý thuyết đưa ra. Mô phỏng là một công cụ hiệu quả và quan trọng
bởi nó đưa ra phương thức các thiết kế lựa chọn (hoặc kế hoạch, chính sách) có thể
được đánh giá mà không cần phải thực nghiệm trên hệ thống thực (điều này có thể tiêu
tốn nhiều kinh phí, thời gian, nguy hiểm và không thực tế). Nó cho phép bạn trả lời
câu hỏi “Điều gì sẽ xảy ra nếu?” về một hệ thống mà không cần trải nghiệm thật sự
trên chính hệ thống ấy.
Đối với tôi là sinh viên đang học tại môi trường sư phạm với các công thức đã học
mà chưa được kiểm chứng và việc tạo điều kiện để ứng dụng các phần mềm vào trong
việc dạy học sau này nên tôi chọn đề tài “Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo
điện dung”để kiểm chứng các công thức đã học cũng như rèn luyện kĩ năng cần thiết
trong việc mô phỏng mạch cầu đo các thông số mạch điện.
Đề tài này giúp cho các sinh viên hiểu sâu hơn về lý thuyết cũng như công thức
các mạch cầu đo điện dung. Nó giúp cho sinh viên biết và thực hành được phần mềm
Electronics Workbench; tạo tiền đề cho việc tìm hiểu sâu hơn phầm mềm này trong
việc mô phỏng các mạch điện, điện tử phức tạp để giải quyết được các sự cố trong việc
SVTH: Trần Văn Thành 4 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
thực hiện mạch điện, điện tử trong thực tập và đời sống thực tế. Đồng thời đề tài này là
tài liệu quan trọng cho các giáo viên trong nhà trường phổ thông ứng dụng công nghệ
thông tin trong việc giảng dạy cũng như làm trực quan hóa nội dung dạy học của mình;
giúp học sinh hiểu sâu hơn về các mạch điện và có hứng thú với việc nghiên cứu các
mạch điện, điện tử.
2. Mục tiêu của đề tài.

Nắm vững lý thuyết phân tích mạch cầu đo điện và các công thức tính của nó.
Nắm lý thuyết về phần mềm Electronics Workbench
Biết cách vẽ và mô phỏng các mạch cầu đo điện dung trong phần mềm Electronics
Workbench
Hoàn thiện kiến thức về các mạch cầu đo các thông số mạch điện
3. Nhiệm vụ của đề tài
Nghiên cứu một số mạch cầu xoay chiều đo điện dung.
Nghiên cứu lý thuyết về tụ điện, góc tổn hao và cách thiết lập công thức mạch cầu
đo điện dung.
Nghiên cứu cách vẽ hình mạch điện trong Microsoft Visio
Nghiên cứu về phần mềm Electronics Workbench và mô phỏng các mạch cầu
trong phần mềm Electronics Workbench
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các bài tập của các mạch xoay chiều và kiểm chứng bằng mô phỏng mạch điện
xoay chiều thông qua các giá trị đó.
Lý thuyết, các công thức phân tích cơ bản của mạch cầu xoay chiều đo điện dung
Các loại giáo trình về đo lường các đại lượng vật lý hiện nay. Các nguồn thông tin
ở google và các trang mạng xã hội.
SVTH: Trần Văn Thành 5 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Giới thiệu khái quát phần mềm Electronics Workbench và làm việc với phần mềm
này.
5. Phươngpháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích – tổng hợp
Phương pháp quan sát
Phương pháp giả thuyết
6. Ý nghĩa
Giúp cho sinh viên hệ thống hóa kiến thức về điện dung, tụ điện và các mạch cầu
cơ bản đo điện dung
Nắm được tổng quan và cách làm việc của phần mềm Electronics Workbench.

7. Cấu trúc sơ lược
Chương I. Lý thuyết điện dung và các mạch cầu đo điện dung
Chương II. Giới thiệu phần mềm mô phỏng mạch điện Electronics Workbench
Chương III. Mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
SVTH: Trần Văn Thành 6 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT ĐIỆN DUNG VÀ CÁC MẠCH CẦU ĐO
ĐIỆN DUNG
Các khái niệm cơ bản
Điện dung
Nếu đặt vào 2 bản cực dẫn điện của tụ điện một điện áp thì các bản cực này sẽ tích
các điện tích trái dấu. Khoảng không gian này sẽ tích lũy một điện trường, điện trường
này phụ thuộc vào một hệ số C gọi là điện dung của tụ điện.
Điện dung là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện
dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và
khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức:
S
C=ξ
d
Trong đó:
C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)
ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện.
d : là chiều dày của lớp cách điện.
S : là diện tích bản cực của tụ điện.
Dung kháng của tụ điện:
C
1 1
X = =
ωC 2πfC

Fara là điện dung của một tụ điện mà khi hiệu điện thế giữa hai bản là 1V thì điện
tích của tụ điện là 1C.
Các ước của Fara:
SVTH: Trần Văn Thành 7 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Micrôfara (μF): 1μF = 10
-6
F
Nanôfara(nF): 1nF = 10
-9
F
Picôfara(pF): 1pF = 10
-12
F
Tụ điện
a. Khái niệm
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn
cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất
hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu.
Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượngđiện
trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự
tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch
điện xoay chiều.
Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt
động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng
điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này
và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra
electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một
ưu thế của nó so với ắc qui.
Tính Chất Tụ Điện được thể hiện qua điện dung, điện thế và nhiệt độ trên Tụ điện

Tụ điện trong các mạch thông thường có thông số điện áp: 5V, 10V, 12V, 16V,
24V, 25V, 35V, 42V, 47V, 56V, 100V, 110V, 160V, 180V, 250V, 280V, 300V,
400V
Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)
b. Phân loại
SVTH: Trần Văn Thành 8 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Tụ điện phân cực (có cực xác định) hoặc theo cấu tạo còn gọi là tụ hóa. Thường
trên tụ quy ước cực âm phân biệt bằng một vạch màu sáng dọc theo thân tụ, khi tụ mới
chưa cắt chân thì chân dài hơn sẽ là cực dương. Khi đấu nối phải đúng cực âm -
dương. Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF, thường dùng trong các
mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn.
Tụ điện không phân cực (không xác định cực dương âm); theo cấu tạo có thể là tụ
giấy, tụ gốm, hoặc tụ mica. Tụ xoay chiều thường có trị số điện dung nhỏ hơn 0,47μF
và thường được sử dụng trong các mạch điện tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu.
Tụ điện có trị số biến đổi, hay còn gọi tụ xoay (cách gọi theo cấu tạo), là tụ có thể
thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được sử dụng trong kỹ thuật Radio để thay
đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài.
SVTH: Trần Văn Thành 9 Lớp: CNTBTH3
Hình 3: Hình dạng của tụ gốm
Hình 1: Hình dạng của tụ hoá
Hình 2: Tụ xoay sử dụng trong Radio
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
c. Góc tổn hao
Đối với tụ điện lí tưởng không có dòng qua hai tấm bản cực tức là tụ điện không
tiêu thụ công suất. Nhưng thực tế vẫn có dòng từ cực này qua lớp điện môi đến cực kia
của tụ điện, vì vậy trong tụ có sự tổn hao công suất.
Sự tổn hao công suất này rất nhỏ và để đánh giá sự tổn hao của tụ người ta thường
đo góc tổn hao (tg
δ

)
Để tính toán, tụ điện được đặc trưng bởi một tụ điện lý tưởng và một thuần trở mắc
nối tiếp nhau (đối với tụ có tổn hao ít) hoặc mắc song song với nhau (đối với tụ có tổn
hao lớn), trên cơ sở đó xác định góc tổn hao của tụ
Với tụ tổn hao ít (hình 4a), dựa vào sơ đồ véc tơ ta xác định góc tổn hao như sau:
R
U =I.R
;
C
I
U =
ωC
R
C
U
I.R
tgδ= = =RωC
I
U
ωC
và
tgδ=RωC
SVTH: Trần Văn Thành 10 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
δ
: là góc tổn hao của tụ điện được tạo bởi véc tơ U và véc tơ U
C
Với tụ tổn hao lớn (hình 4b), dựa vào sơ đồ ta xác định góc tổn hao như sau:
R
U

I =
R
C
I =UωC
δ
: là góc tổn hao của tụ điện được tạo bởi véc tơ I và véc tơ I
C
. Từ đó ta có:
R
C
U
I 1
R
tgδ= = =
I UωC RωC
1
tgδ=
RωC
Các mạch cầu đo điện dung
1. Mạch cầu đơn giản đo điện dung
Hình 5: Mạch cầu xoay chiều đơn giản đo điện dung
Khi mạch cầu cân bằng ta có:
1 4 2 3
Z .Z =Z .Z
SVTH: Trần Văn Thành 11 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Trong đó:
1
1
1

Z =
jωC
;
2
1
Z =
jωC
X
;
3 3
Z =R
;
4 4
Z =R
Thay vào phương trình trên ta được:
4 3
1
1 1
.R = .R
jωC jωC
X
Suy ra:
3
X 1
4
R
C = C
R
2. Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ
Hình 6: Cầu xoay chiều đo tụ điện tổn hao nhỏ

Cầu gồm có 4 nhánh trong đó R
1
,R
2
là thuần trở các nhánh còn lại là C
x
,R
x
và điện
trở mẫu R
M
,C
M
điều chỉnh được. Đường chéo cầu được mắc điện kế G chỉ cân bằng và
nguồn cung cấp xoay chiều U∼.
Khi cầu cân bằng ta có mối quan hệ:
2 X 1 M
X M
1 1
R R + =R R +
jωC jωC
   
 ÷  ÷
   
SVTH: Trần Văn Thành 12 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Suy ra:
2 1
2 X 1 M
X M

R R
R R + =R R +
jωC jωC
Cân bằng phần thực và thành phần kháng ta được:
2 X 1 M
R R =R R
Suy ra
1
X M
2
R
R =R
R
2 1
X M
R R
=
jωC jωC
Suy ra
2
X M
1
R
C =C
R
X X M M
tgδ=ωR C =ωR C
Nhận xét :
Mạch cầu trên không phụ thuộc vào tần số của tín hiệu
Mạch điện trên, ta có thể thay thế điện kế G bằng headphone . Ta điều chỉnh R

1
và
R
2
cho đến khi headhone không còn nghe tiếng ù nữa thì dừng lại ( lúc này điện áp đặt
lên headphone bằng 0 vôn)
SVTH: Trần Văn Thành 13 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Cầu đo tụ điện tổn hao lớn
Hình 7: Cầu xoay chiều đo tụ điện có góc tổn hao lớn
Hình 4 là sơ đồ mạch cầu đo tụ điện có tổn hao lớn, trong đó R
1
, R
2
là các điện trở
thuần, C
M
mắc song song với R
M
là điện dung và điện trở mẫu; R
x
, C
x
là điện trở và
điện dung của tụ điện cần đo.
Khi cầu cân bằng ta có:
1 3 2 4
Z .Z =Z .Z
Trong đó:
1

X
X
1
Z =
1
+jωC
R
;
2 1
Z =R
;
3 2
Z =R
;
4
M
M
1
Z =
1
+jωC
R
;
Thế vào phương trình trên ta có:
2 1
X M
X M
1 1
R = R
1 1

+jωC +jωC
R R
2 M 1 X
M X
1 1
R +jωC =R +jωC
R R
   
 ÷  ÷
   
SVTH: Trần Văn Thành 14 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Cân bằng phần thực và phần ảo ta có:
2 1
M X
R R
=
R R
Suy ra
1
X M
2
R
R = R
R
2 M 1 X
R jC =R jωC
Suy ra
2
X M

1
R
C = C
R
Suy ra góc tổn hao của tụ trong cầu đo này là:
M M X X
1 1
tgδ= =
ωR C ωR C
Cầu Schering đo điện dung
Hình 8: Cầu Schering đo điện dung nhỏ
Cầu Schering là một loại cầu xoay chiều để đó điện dung và tổn hao điện môi của
cách điện trong các thiết bị điện cao áp và tụ điện cao áp.
Cầu Schering dùng nguồn điện áp xoay chiều cao áp. Các vai cầu được chọn sao
cho trở kháng R
4
, cũng như R
3
// C
3
nhỏ hơn rất nhiều so với trở kháng C
1
và C
X
, R
X

SVTH: Trần Văn Thành 15 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Như vậy toàn bộ điện áp hầu như đặt vào C

1
và C
x
còn điểm nối giữa R
4
, Z
3
với
nguồn nối đất.Do đó người đo có thể điều chỉnh R
4
, R
3
, C
3
không gây nguy hiểm.
Trong tụ có C
3
có thể thay đổi được trị số mắc song song với R
3
. Cầu gồm có 4
nhánh trong đó R
4
là thuần trở các nhánh còn lại là C
x
nối tiếp với R
x
là điện trở và
điện dung của tụ cần đo, tụ điện C
1
. Đường chéo cầu được mắc điện kế G chỉ cân bằng

và nguồn cung cấp xoay chiều U∼.
Khi cầu cân bằng ta có:
1 4 2 3
Z .Z =Z .Z
Trong đó:
1
1
1
Z
j C
ω
=
;
2
1
X
X
Z R
j C
ω
= +
;
3
3
3
1
1
Z
j C
R

ω
=
+
;
4 4
Z R=
Thay vào phương trình trên ta có:
4
1
3
3
1 1 1
. .
1
X
X
R R
j C j C
j C
R
ω ω
ω
 
= +
 ÷
 
+
4
3
1 3

1 1
.
X
X
R
j C R
j C R j C
ω
ω ω
 
+ = +
 ÷
 
Suy ra
4 4
3
1 3 1
1
X
X
R R
C R
j C R C j C
ω ω
+ = +
Cân bằng phần thực và phần ảo ta được:
SVTH: Trần Văn Thành 16 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
3
4

1
X
C
R R
C
=
4
1 3
1
X
R
j C R j C
ω ω
=
Suy ra
3
1
4
X
R
C C
R
=
Cầu Grover đo điện dung
Hình 9: Mạch cầu Grover đo điện dung
Mạch cầu này có 4 nhánh trong đó: có 2 nhánh là Z
2
, Z
3
có điện trở R nối tiếp với

cuộn dây L; 2 nhánh còn lại là Z
1
và Z
4
có điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C. Điện
kế G chỉ mạch cầu cân bằng.
Khi mạch cầu cân bằng ta có:

2 3 1 4
. .Z Z Z Z=
Mà
1 1 1
Z =R +jωL
;
2 2
2
1
Z R j
C
ω
= −
;
3 3 3
Z R j L
ω
= +
;
4
1
X

X
Z R j
C
ω
= −
Thay vào phương trình trên ta được:
SVTH: Trần Văn Thành 17 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
( ) ( )
2 3 3 1 1
2
1 1
. .
X
X
R j R j L R j L R j
C C
ω ω
ω ω
   
− + = + −
 ÷  ÷
   
3 3
1 1
2 3 3 2 1 1
2 2
X X
X X
L R

L R
R R j L R j R R j L R j
C C C C
ω ω
ω ω
+ + − = + + −
Cân bằng phần thực và phần ảo ta được:
3
1
2 3 1
2
3
1
3 2 1
2
X
X
X
X
L
L
R R R R
C C
R
R
j L R j j L R j
C C
ω ω
ω ω


+ = +




− = −


3
1
2 3
2
1
2 2
2 1
3 2 2 3 1 2
X
X
X
X
L
L
R R
C C
R
R
C R
L R C R L R C
C
ω ω


+ −


=



 − = −


3 1
2 3
2
1
2 1
2 2
1 2 3 2 2 3
X
X
X
X
L
L
R R
C C
R
R
C R
C

L R C L R C R
ω ω

+ −


=



 =
− +


Giả sử:
1
ω
=
và
3 3
1 1
L R
L R
=
thì từ phương trình trên ta được:
2 3
1
X
R R
R

R
=
và
1 2
3
X
R C
C
R
=
SVTH: Trần Văn Thành 18 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
SVTH: Trần Văn Thành 19 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG
MẠCH ĐIỆN ELECTRONICS WORKBENCH
I.Mở đầu
- Electronics Workbench là phần mềm mô phỏng mạch điện, đo đạc các mạch số
và tương tự của hãng Interactive Image Technologies. Đây là một phần mềm trợ giúp
thiết kế các mạch số và tương tự rất hoàn chỉnh, cho phép ta thiết kế rồi thử với nhiều
nguồn tín hiệu: nguồn sin, xung… và nhiều thiết bị đo mô phỏng như Oscilloscope,
V.O.M, Bode Plotter, Logic Probe…
- Hiện nay, sinh viên cũng như giáo viên gặp khó khăn trong việc tìm hiểu và
nghiên cứu, đặc biệt là tính toán các thông số của mạch điện tử phức tạp. Thêm vào
đó, để làm được thực nghiệm, yêu cầu phải tự trang bị dụng cụ đo và linh kiện thiết bị,
việc này đòi hỏi chi phí rất cao đối với người thực hiện. Các thí nghiệm trong phòng
thí nghiệm Vô tuyến cho kết quả sai khác lý thuyết nhiều vì chất lượng linh kiện, sai
số dụng cụ đo…
- Trong chương trình môn học Vô tuyến điện đại cương cũng như các môn học liên
quan đến điện tử trong chương trình Sư phạm Vật lý, chưa giới thiệu cũng như đưa

vào các ứng dụng của Electronics Workbench, do đó EWB là vấn đề hoàn toàn mới
với sinh viên. Với mong muốn đưa các thế mạnh của EWB để mô phỏng các kết quả lý
thuyết về các mạch khuếch đại và mạch tạo dao động, đồng thời giới thiệu cho sinh
viên một công cụ mạnh mẽ để tạo ra một môi trường mô phỏng thú vị và hiệu quả đối
với các bài học điện tử của mình.
II. Giới thiệu Electronics Workbench
1. Tổng quan về EWB
SVTH: Trần Văn Thành 20 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Sau khi khởi động phần mềm EWB, ta sẽ thấy không gian giao tiếp với người sử
dụng như trên hình vẽ. Gồm các vùng sau:
- Vùng làm việc: Là vùng rộng có các mắt lưới, là nơi để chúng ta ghép nối các
linh kiện, tiến hành đo đạc, phân tích. Chúng ta có thể zoom in, zoom out, minimize,
maximize, di chuyển vị trí hoặc sắp xếp nhiều vùng làm việc chồng lên nhau.
- Vùng các thư mục chứa linh kiện theo ký hiệu của các loại linh kiện như nguồn,
diode, transistor, … giúp ta có thể lấy các linh kiện trong các thư viện một cách nhanh
chóng.
- Vùng chứa các thiết bị đo, với các ký hiệu tương ứng với V.O.M, Oscilloscope,
Bode Plotter, … ngoài ra còn có các mô phỏng Oscilloscope thực tế của các hãng
Agilent, Tektronix, Multimeter và Function Generator của hãng Agilent.
SVTH: Trần Văn Thành 21 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
- Ngoài ra, còn có thanh menu chính, trong đó có mục Simulate gồm việc chạy mô
phỏng đồng thời thực hiện các chế độ phân tích mạch như DC operating point, AC
analysis, Transient analysis, Parameter sweep…
- Mục Place dùng để đặt các linh kiện vào mạch, hoặc kết nối dây, các giao điểm
và các đầu kết nối để tạo thành các mạch cần mô phỏng.
- Và cũng như các phần mềm cơ bản khác, EWB cũng có các mục như đóng, mở,
lưu, in file, mở các chương trình mẫu …
Các bước tiến hành tạo mạch và chạy mô phỏng

1. Lấy linh kiện từ các thư viện chứa linh kiện: Có thể vào mục Place,
Component, hoặc nhấn phím tắt Ctrl+W, hoặc click vào các thư viện ở thanh công cụ.
Ta kéo linh kiện cần tìm vào trong không gian làm việc. Tiếp theo, ta có thể di chuyển
linh kiện đến vị trí cần thiết bằng con chuột hoặc các phím mũi tên, xoay linh kiện
bằng Ctrl + R để xoay linh kiện sang phải 90
0
.
2. Nối các linh kiện: Di chuyển chuột đến chân linh kiện cần nối thứ nhất và
click, di chuyển đến chân linh kiện thứ hai cần nối, thấy xuất hiện vòng tròn đỏ thì
click vào chân, ta sẽ được dây kết nối hai chân đó. Ngoài ra trường hợp nhiều hơn hai
chân nối chung, ta sẽ sử dụng Junction (hoặc nhấn Ctrl+J) làm điểm kết nối chung.
3. Đặt giá trị linh kiện hoặc loại linh kiện: Các loại linh kiện đơn giản như điện
trở, tụ điện, cuộn dây, nguồn DC … ta có thể đặt linh kiện một cách trực tiếp bằng
cách double click vào linh kiện, điền giá trị linh kiện và chọn đơn vị giá trị. Đối với
các liên kiện phức tạp hơn như Transistor, Op-Amp, …cho phép chúng ta vào mô hình
các thông số của linh kiện và điều chỉnh giá trị phù hợp với linh kiện mong muốn. Ví
dụ như Transistor có thể điều chỉnh hệ số khuếch đại, Op-Amp có thể điều chỉnh điện
áp nguồn nuôi hoặc trở kháng vào, trở kháng ra …
4. Sử dụng các dụng cụ đo: Dùng chuột kéo các dụng cụ đo vào vùng làm việc,
nối các ngõ vào dụng cụ đo đến các điểm cần đo. Double – click vào dụng cụ đo để
quan sát dạng sóng cũng như giá trị. Muốn phóng lớn toàn màn hình để xem, ta sử
SVTH: Trần Văn Thành 22 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
dụng nút Grapher View, hiệu chỉnh các thông số của cửa sổ Grapher View để điều
chỉnh hình muốn xem được rõ ràng nhất.
5. Chạy mô phỏng: Sử dụng nút Run ở mục Simulate hoặc nhấn F5, EWB sẽ
bắt đầu chạy mô phỏng, và các kết quả đo sẽ hiển thị ở dụng cụ đo. Muốn dừng kết
quả mô phỏng ta cũng dùng nút Run hoặc F5. Việc mô phỏng chiếm nhiều tài nguyên
máy tính nên muốn thực hiện nhanh thì cần máy tính có cấu hình tốt.
Giới thiệu về các dụng cụ đo mạch tương tự

1. Multimeter (Đồng hồ đo vạn năng VOM)
Multimeter dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở hoặc suy hao giữa hai điểm của
mạch. Tùy đại lượng cần đo là dòng, áp, điện trở hoặc suy hao mà ta chọn chức năng
đo tương ứng trên Multimeter. Ta cũng có thể chọn tín hiệu cần đo là AC hay DC bằng
cách dùng các nút tương ứng (AC:~ hay DC:― ).
2. Function Generator (Máy phát sóng)
Nguồn phát sóng tạo các dạng sóng sin, vuông hay xung tam giác. Ta có thể điều
chỉnh được tần số, khoảng thời gian cạnh lên của chu kỳ sóng (tính giá trị từ 1 – 99%),
biên độ và mức DC của tín hiệu. Đồng thời, có thể đặt thời gian cạnh lên, thời gian
cạnh xuống trong trường hợp tạo xung vuông.
SVTH: Trần Văn Thành 23 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
3. Oscilloscope (Dao động ký)
Có hai loại dao động ký 2 kênh, và 4 kênh. Mô phỏng hoàn toàn giống dao động
ký thực, có hai kênh hoặc 4 kênh, được kích bằng tín hiệu bên ngoài, bằng mạch quét
bên trong, kích bằng cạnh lên hay xuống. Có thể điều chỉnh giá trị một ô trục thời gian,
giá trị một ô trục điện áp. Hoặc ở chế độ B/A, hoặc A/B.
4. Vẽ biểu đồ Bode (Bode Plotter)
SVTH: Trần Văn Thành 24 Lớp: CNTBTH3
Đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng một số mạch cầu đo điện dung
Bode Plotter dùng để vẽ biểu đồ Bode, thường là vẽ đáp ứng tần số của các mạch
lọc, mạch khuếch đại…. Cho phép ta chọn khoảng tần số cần vẽ đáp ứng, có thể vẽ ở
dạng log hoặc tuyến tính (linear), và đáp ứng là biên độ hay pha của tín hiệu.
5. Thư viện linh kiện
Để mô phỏng mạch, EWB cung cấp cho ta một số thư viện linh kiện về nguồn
(sources), các linh kiện cơ bản như R, L, C… (basic), về diodes (Diodes), về
Transistor (Transistors), về các IC tương tự như Op-Amp (Analog) …. Trong mỗi thư
viện, chứa nhiều loại linh kiện tương ứng với thực tế như các loại điện trở sai số 5%,
10%, … hoặc mô phỏng điện trở lý tưởng.
SVTH: Trần Văn Thành 25 Lớp: CNTBTH3