Đo khoảng thời gian và đo độ di pha

Đo khoảng thời gian và đo độ di
pha
Nguyễn Tuấn Bảo
1.1 Máy đếm điện tử
a) Cấu tạo sơ đồ khối

1.Đo khoảng thời gian
∗
Sai số của nguồn tín hiệu tần số chuẩn, là do nguồn
tạo dao động tần số chuẩn có tần số không ổn định.
∗
Sai số do các flip-flop là sai số do các tri-gơ được sử
dụng trong thiết bị như tri-gơ mạch cửa, tri-gơ mạch
điều khiển, tri-gơ mạch đếm.
∗
Bản thân của tín hiệu còn là nguồn gây sai số do sự
không đồng bộ của xung cửa và xung đếm.
b) Các nguồn gây sai số của thiết bị đếm
điện tử
a) Cấu tạo
Trong may đo sử dụng thông dụng là tri-gơ

tĩnh, mỗi tri-gơ đóng vai trò một phần tử
nhớ nhị phân, phần tử nhớ có hai trạng thai
cân bằng ổn định của flip-flop. Mỗi trạng
thái biểu thị bằng một mã cơ số 2.
1.2 Bộ đếm trong thiết bị đo số
Bộ đếm nhị phân thường gồm nhiều mạch
tri-gơ nối tiếp nhau gồm có:
+ Bộ đếm cộng

+ Bộ đếm trừ
+ Bộ đếm thuận nghịch
b) Bộ đếm nhị phân
Ví dụ về bộ đếm cộng:
Dung lượng đếm là K==16. Bộ đếm có 16 trạng thái ổn
định khác nhau để biểu diễn 16 số theo mã cơ số 2 từ
0000 -> 1111

Ví dụ về bộ đếm trừ :
Giả sử bộ đếm đã có số 1100. Khi có 1 xung đếm vào
T1, vì ghép ở đầu ra A của tri-gơ, nên T1 chuyển từ 0
-> 1, từ A1 có xung tác động lên T2 làm T2 chuyển từ
0 -> 1, và A2 ghép sang T3, làm T3 chuyển từ 1 -> 0, T4
không có tác động gì nên vẫn ở trạng thái 1. Kết quả là
sau khi đếm 1 xung bộ đếm có số 1011 tương ứng bớt
đi 1 đơn vị, tiếp tục như thế thì sẽ đếm đến 0000.
Ví du bộ đếm thuận nghịch
Bộ đếm thuận nghịch là tổ hợp của bộ đếm cộng và
bộ đếm trừ
Trong kỹ thuật đo lường thường sử dụng bộ
đếm thập phân vì nó được dùng phổ biến nhất.
Có 2 phương pháp thực hiện cấu tạo đếm thập phân
chủ yếu là :
+ Dùng các phần tử có 10 trạng thái ổn định.
+ Dùng cách mắc nối tiếp các mạch đếm nhị phân và

có thực hiện phản hồi.
c) Bộ đếm thập phân
2.1. Đo di pha bằng pp đo khoảng thời gian
a) Nguyên lí:

+ Biến đổi các điện áp có dạng hình sin thành các
xung nhọn tương ứng với các thời điểm mà điện áp
biến đổi qua giá trị 0 với giá trị đạo hàm cùng dấu.
+ Khoảng thời gian giữa 2 xung gần nhau của 2 điện
áp đo tỉ lệ với góc di pha của chúng.
2. Đo độ di pha
= 2T và = T = 2 (rad)

b) pha mét dùng mạch đa hài đồng bộ
• Các điện áp hình sin cần đo độ di pha được đưa vào 2 đầu
vào I và II.
• Điện áp hình sin được biến đổi thành các xung vuông
nhờ Mạch KĐ hạn chế và Đa hài đồng bộ, rồi được đưa đến
Mạch vi phân phân bố.
• (Các chu kì dao động bản thân của bộ đa hài được chọn
sao cho nó lớn hơn chu kì của điện áp đo có tần số thấp
nhất
• Đầu ra của Mạch vi phân phân bố là các xung nhọn, được
đưa tới khống chế hai bộ Đa hài đồng bộ I và II.
• Đầu ra của 2 bộ đa hài này được đưa tới một mạch tổng
hợp, mạch này có đồng hồ để đo thời gian lệch giữa các
xung, cũng là góc di pha của 2 điện áp.ϕ

c) Mạch vi phân phân bố:
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
• Đầu ra của nó đưa tới đầu vào Bộ đa hài đồng bộ I chỉ

các xung nhọn dương (hình c) tương ứng với sườn
trước của xung vuông đường thứ nhất và các xung
nhọn âm (hình d) tương ứng với sườn sau của xung
vuông đường thứ 2
• Đưa tới Bộ đa hài đồng bộ II chỉ các xung nhọn dương
(hình d) của đường thứ 2 và các xung nhọn âm (hình c)
đường thứ nhất
• Xác định độ rộng của các xung đưa ra (hình đ, e)

= =

2.2. Pha mét chỉ thị số
a.Chức năng các khối:
• Mạch vào : thực hiện tiền xử lý tín hiệu vào, lọc nhiễu.
• Tạo dạng xung: biến đổi tín hiệu vào tạo ra các xung
đo cực tính có chu kỳ T = chu kỳ tín hiệu vào , .
• Trigger : tạo ra xung vuông có độ rộng và chu kỳ T
chính là nhờ , ( được đưa vào đầu thiết lập
S của Trigger, được đưa vào đầu xoá R của
Trigger ).
• Tạo xung đếm chuẩn có chu kỳ .
• Tạo xung đo: chia tần số xung đếm chuẩn tạo ra xung
đo có độ rộng

b/ Nguyên lý làm việc:
• Xung từ Trigger sẽ điều khiển đóng mở khoá 1. Mỗi
khi có xung, xung đếm từ bộ tạo xung đếm chuẩn
sẽ được đưa qua khoá 1 và đầu ra của khoá 1 là xung
là 1 chuỗi gồm nhiều nhóm xung đếm và được đưa

vào khoá 2.
• Xung đo điều khiển đóng mở khoá 2 trong thời gian
có xung đo .
• Giả sử có h nhóm xung được đưa qua khoá 2 vào kích
thích cho bộ đếm xung, tổng số xung đếm được là ,
số xung này được đưa qua mạch giải mã và chỉ thị
để hiển thị kết quả là góc lệch pha cần đo.

•Ta có góc lệch pha giữa 2 tín hiệu (t) và (t) là:
với
( n là số xung của 1 nhóm xung, là chu kỳ xung đếm
chuẩn ).
, n = => .

c) Đánh giá sai số :
• Do sai số của Tch.
• Do sai số lượng tử : ,
• Sai số do độ không đồng nhất của kênh 1, kênh 2 là
= +
• Khắcphục:
+ Đưa tín hiệu U1(t) hoặc U2(t) vào cả 2 kênh
+ Quá trình hiệu chỉnh này có thể được thực hiện nhờ
bộ đếm xung thuận nghịch

2.3. Đo độ di pha bằng phương pháp vẽ dao động đồ
1. Phương pháp dùng quét tuyến tính:

= sin()
= sin()
= = 360.

3. Phương pháp Lixazu:
Giả thiết đo độ di pha của t/hiệu qua
một M4C. Phương pháp này có thể sử dụng Oxilo 1
kênh hoặc 2 kênh. Giả sử ta sử dụng ôxilô 2 kênh, sơ đồ
như hình bên :

+ Điều chỉnh ôxilô làm việc ở chế độ quét Lixazu:
Chọn chuyển mạch X-Y
Vert.Mode CH2 = Kênh Y
Source CH1 = Kênh X

+ Điều chỉnh hệ số lệch pha để nhận được dao động đồ
Lixazu nằm chính giữa và trong giới hạn màn hình.
Volts/div (CH1 vàCH2)
POS-Y (CH1)
POS-X
Dao động đồ sẽ có dạng đường thẳng hoặc đường
Elip.
+ Xác định gốc trung tâm của dao động đồ: đưa các
chuyển mạch kết nối đầu vào của cả 2 kênh về vị trí
GND, trên màn hình sẽ là 1 điểm sáng, dịch chuyển
điểm sáng đó về chính giữa màn hình.
+ Đưa các chuyển mạch kết nối đầu vào về vị trí AC, khi
đó sẽ nhận được dao động đồ có dạng đường thẳng
hoặc Elip.
+ Xác định góc lệch pha:

|| = =
=> || = =

THE END 