Tải bản đầy đủ (.pdf) (22 trang)

Bài giảng : CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ part 4 ppsx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (928.78 KB, 22 trang )

www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 67
•Thực tế, t
ng
≠ 0. Vì t
ng
<< t
th
nên đường sáng mà tia điệntử
vạch lên trên màn trong khoảng t
th
sáng hơn so với đường
sáng trong khoảng t
ng
. Trên dao động đồ của điệnáp
n/cứucũng bị mất đi mộtphần chu kì (= t
ng
) để tia điệntử
quay trở về vị trí ban đầu.
•Xoáđường vạch sáng củatia điệntử trong khoảng t
ng
:
ứng với lúc có t
ng
thì tạo nên một xung điệnápâm cóđộ
rộng đúng bằng t
ng
đưa tới cực điềuchế của ống tia điện
tử.


Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 68
•Hệ số không đường thẳng (γ):
Để có ảnh quan sát với chất lượng cao cần:
¾ t
ng
<< t
th
hay T
q
≈ t
th
¾ Điều kiện đồng bộ phải thoả mãn: T
q
= nT
th
¾ Phải có mạch tắt tia quét ngược.
6. Nguyên lí quét đợi
•Với xung có độ xốp lớn (τ/T bé), có chu kì hoặc không có chu kì Æ
quét đợi.
• Quét đợi: điện áp quét chỉ xuất hiện khi có xung nghiên cứu đưa đến
kênh Y của MHS.
() ()
%2%
minmax
minmaxminmax







+



















=





















dt
dU
dt
dU
dt
dU
dt
dU
dt
dU
dt
dU
dt
dU

tb
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 69
(a) T
q
= T
th
: tín hiệu chỉ xuất hiện
trong một t/g rất bé (τ << T
th
)
Ædao động đồ có hình dáng
xung rất béÆkhông tiến hành
quan sát đo lường được.
(b) T
q
= T
th
/6 (quét liên tục):
+ Hình dáng xung đã được
khuếch đại ra.
+ Đường trên mờ, đường dưới
đậm Æ khó quan sát
NX: không quan sát được đầy đủ dạng xung (sườn xung, đỉnh xung, ).
(c) Quét đợi: chỉ có điện áp quét khi có tín hiệu nghiên cứu.
+ Hình dáng xung đã được khuếch đại ra.
+ Đường trên đậm Ædễ quan sát

+ Để quan sát toàn bộ xung nghiên cứu Æđiều chỉnh để τ
q
> τ một chút
+ Khó thực hiện đồng bộ Ædao động đồ không ổn định
Hình 4.5
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 70
7. Nguyên lý đồng bộ:
• Khi quan sát dạng tín hiệu trên MHS, đôi khi ảnh bị trôi, nháy, là do
mất đồng bộ.
*
Minh họa :
ảnh I, II, III là các dao động đồ tương ứng tại các chu kì quét tương ứng.
Nó phân bố lầnlượttừ trái qua phải, do tính chấtlưu ảnh của màn hình
các ảnh sẽ mờ dần theo thứ tự tương ứng Æ cảm giác dao động đồ
chuyển động từ trái qua phải.
*
Æ tương tự
, cảm giác d/động đồ chuyển động từ phải qua trái
(
)
Nn

thqth
nTTTn <<








1
4
1
thqth
TTT <<
1
4
3
thqth
TnTnT






+<<
4
1
2
b
a
T
T
th


,
q2
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 71
*(minh họa ):
Dao động đồ đứng yên nhưng không phản ánh đúng dạng tín hiệu
cần quan sát mà chỉ gồmnhững đoạntínhiệu khác nhau cầnquan
sát mà thôi.
* T
q
= nT
th
(minh họa T
q
= T
th
),
Dao động đồ ổn định và phảnánhđúng dạng tín hiệucần quan sát.
Æ Điều kiện đồng bộ: T
q
= nT
th
Quá trình thiếtlập và duy trì điềukiện này là quá trình đồng bộ của
MHS
• Các chếđộđồng bộ:
+ Đồng bộ trong: tín hiệu đồng bộ lấy từ kênh Y của MHS

+ Đồng bộ ngoài (EXT)
+ Đồng bộ lưới (LINE)
b
a
T
T
q
th
=
3
3
4
3
=
q
th
T
T
Nn

Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 72
0
0
Uq
1
U

th
t
t
T
q1
T
th
2T
th
3T
th
T
th
0
Uq
4
t
T
q4
0
Uq
2
t
T
q2
0
Uq
3
t
T

q3
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 73
4.2. Sơ đồ cấutạomột MHS điển
hình
4.2.1. Cấu tạo MHS:
• Ống tia điện tử
• Kênh lệch đứng Y
• Kênh lệch ngang X và đồng bộ
• Kênh Z (khống chế độ sáng)
* Ống tia điện tử:
+ là bộ phận trung tâm củaMHS, sử
dụng loại ống 1 tia khống chế bằng
điệntrường
+Cónhiệmvụ hiểnthị dạng sóng
trên
mànhìnhvàlàđốitượng đ
iềukhiển
chính (U
y
, U
x
, U
G
).
Mạch
vào và

phân
áp Y
Tiền
khuếch
đại
Dây
trễ
Khuếch
đạiY
đối
xứng
Tạo
xung
chuẩn
K/đại
đồng bộ
và tạo
dạng
Tạo
xung
đồng bộ
Tạo
điệnáp
quét
Đợi
liên
tục
Mạch
vào và
KĐ X

K/đạiX
đối
xứng
Chọn
cực tính
K/đại
Z
Kênh lệch đứng Y
Kênh lệch ngang X và đồng bộ
Kênh Z
TớiG của CRT
U
Z
U
x
U
quét
S
3
S
2
S
1
AC
DC
GND
U
th
V
pp

CH
EXT
LINE
AC
50Hz
U
đb
U
x
U
xđb
1
2
3
CRT
X
1
X
2
Y
1
Y
2
Hình 4.7 - Sơđồkhối MHS 1 kênh dùng ống tia điệntử
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 74
* Kênh lệch đứng Y: có nhiệmvụ nhận tín hiệuvàocần quan sát, biến đổi

và tạorađiệnápphùhợp cung cấpchocặpláiđứng Y
1
, Y
2
. Gồmcác
khốichứcnăng:
+ Chuyểnmạch kếtnối đầuvàoS
1
: chophépchọnchếđộhiểnthị tín hiệu.
S
1
tạiAC: chỉ hiểnthị thành phần xoay chiềucủaU
th
.
S
1
tại DC: hiểnthị cả thành phầnmộtchiều và xoay chiềucủaU
th
.
S
1
tạiGND: chỉ quan sát tín hiệunối đất(0V).
+ Mạch vào phân áp Y
: có nhiệmvụ phốihợptrở kháng và phân áp tín hiệuvào
để tăng khả năng đo điệnápcao. Thường dùng các khâu phân áp R-C mắcliên
tiếp nhau, hệ số phân áp không phụ thuộcvàotầnsố. Chuyểnmạch phân áp
được đưa ra ngoài mặt máy và kí hiệu là Volts/Div.
+ Tiềnkhuếch đại
: có nhiệmvụ khuếch đại tín hiệu, làm tăng độ nhạy chung của
kênh Y. Thường dùng các mạch KĐ có trở kháng vào lớnvàcóhệ số KĐ lớn.

+ Dây trễ
: có nhiệmvụ giữ chậm tín hiệutrướckhiđưatới KĐ Y đốixứng,
thường dùng trong các chếđộquét đợi để tránh mấtmộtphầnsườntrướccủa
tín hiệu khi quan sát. Thường dùng các khâu L-C mắc liên tiếp.
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 75
+ KĐ Y đốixứng: có nhiệmvụ KĐ tín hiệu, làm tăng độ nhạy chung củakênhY,
đồng thờitạorađiệnápđốixứng để cung cấpchocặpláiđứng Y
1
Y
2
.
+ Tạo điệnápchuẩn
: tạorađiệnápchuẩncódạng biên độ, tầnsố biếttrước,
dùng để kiểmchuẩnlạicáchệ số lệch tia củaMHS
* Kênh lệch ngang X và đồng bộ: có nhiệmvụ tạorađiện áp quét phù
hợpvề dạng và đồng bộ về pha so vớiU
Y1, Y2
để cung cấpchocặplái
ngang X
1
X
2
+ Chuyểnmạch đồng bộ S
2
: chophépchọncáctínhiệu đồng bộ khác nhau.
S

2
tại CH: tự đồng bộ (U
đb
= U
th
)
S
2
tại EXT: đồng bộ ngoài (U
đb
=U
EXT
), tín hiệu đồng bộ được đưa qua đầuvào
EXT.
S
2
tạiLINE: đồng bộ vớilưới điện AC 50Hz (U
đb
=U
AC50Hz
) lấytừ nguồn nuôi.
+ KĐ đồng bộ và tạodạng
: k/đại tín hiệuU
đb
phù hợpvàtạoradạng xung nhọn
đơncực tính có chu kì: T
x
=T
đb
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)

www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 76
+ Tạo xung đồng bộ: chia tầnU
x
và tạoraxungđồng bộ có chu kì:
T
xđb
=nT
x
=nT
đb
. Xung này sẽđiềukhiểnbộ tạo điện áp quét để tạora U
q
răng
cưatuyến tính theo chếđộquét đợihoặc quét liên tụcvàcóchukìT
q
=T
xđb
.
+ KĐ đốixứng
: KĐ điện áp quét và tạorađiệnápđốixứng để đưatớicặplái
ngang X
1
X
2
.
+ Mạch vào và KĐ X
: nhận tín hiệuU

X
và k/đại, phân áp phù hợp.
+ Chuyểnmạch S3
: chuyểnmạch lựachọnchếđộquét (quét liên tục, quét đợi)
+ Bộ tạo điện áp quét
: tạo điện áp quét liên tục (hoặc quét đợi) đưa đến cặp
phiến X
* Kênh điềukhiểnchếđộsáng Z: có nhiệmvụ nhậntínhiệu điềuchếđộ
sáng U
Z
vào, thựchiệnchọncựctínhvàk/đại phù hợprồi đưatớilưới
điềuchế G củaCRT.
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 77
4.2.2. Cấu tạo của ống tia điện tử:
Ống tia điệntử CTR (Cathode Ray Tube) là 1 ống thuỷ tinh hình trụ có độ
chân không cao, đầu ống có chứacácđiệncực, phía cuối loe ra hình nón
cụt, mặt đáy đượcphủ 1 lớphuỳnh quang tạo thành màn hình. Cấutạo
gồm3 phần:
Hình 4.8 - Sơđồcấutạocủa ống tia điệntử
A
3
(A
hậu
)
Lớpthan chì
X1

X2
Y1
Y2
Màn chắn
Sợi đốtF
KatốtK
Lưới điềuchế G
Anốthộitụ A1
AnốtgiatốcA2
E
K
-2,05kV
R2
R1
R
bright
R
focus
Súng điệntử
Hệ thống lái tia Màn hình
Màn
huỳnh
quang
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 78
a) Màn hình: -Lớphuỳnh quang thường là hợpchấtcủa Phôtpho. Khi có
điệntử bắntới màn hình, tạivị trí va đập, điệntử sẽ truyền động năng cho

các điệntử lớp ngoài cùng củanguyêntử Phôtpho, các điệntử này sẽ nhảy
từ mứcnăng lượng thấplênmứcnăng lượng cao và tồntại trong 1 thời
gian rấtngắnrồ
itự nhảyvề mứcnăng lượng thấp ban đầu và phát ra
photon ánh sáng.
-Màusắc ánh sáng phát ra, thờigiantồntạicủa điểmsáng(độ dư huy của
màn hình) sẽ phụ thuộcvàohợpchấtcủa Phôtpho (từ vài μs đếnvàis).
b) Súng điện tử
: gồm sợi đốt F, catốt K, lưới điều chế M, các anốt A
1
,A
2
.
Nhiệm vụ: tạogiatốcvàhộitụ chùm tia điệntử
-Cácđiệncựccódạng hình trụ, làm bằng Niken, riêng Katốtcóphủ một
lớp Ôxit kim loại ở đáy để tăng khả năng bứcxạ điệntử.
-Cácđiệncực phía sau thường có vành rộng hơn điệncực phía trướcvà
có nhiềuváchngăn Æcác chùm điệntử không đi quá xa trục ống Æ việc
hộitụ sẽ dễ dàng hơn. Vớicấutạo đặcbiệtcủacácđiệncựcnhư vậysẽ tạo
ra 1 từ trường không đều đặcbiệtcóthể hộitụ và gia tốcchùmtia.
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 79
Nguồncấp: U
K
= -2kV
U
KG

= 0V-50V
U
A2
= 0V
U
A1
= 50V-300V
+ Lưới điềuchế G được cung cấp điệnápâmhơnso vớiK vàđược ghép
sát K để dễ dàng cho việc điềuchỉnh cường độ của chùm điệntử bắntới
màn hình.
+ ChiếtáptrênG (điềuchỉnh điệnáp) thường được đưa ra ngoài mặt
máy và ký hiệu là Bright hoặc Intensity dùng để điềuchỉnh độ sáng tối
của dao động đồ trên màn hình.
+ AnốtA
2
(Anốtgiatốc) thường đượcnối đất để tránh méo dao động đồ
khi điện áp cung cấpchocácđiệncực không phảilàđiệnápđốixứng.
+ AnốtA
1
(Anốthộitụ) cũng có chiếtápđiềuchỉnh đưa ra ngoài mặt
máy, ký hiệu là Focus, dùng để điềuchỉnh độ hộitụ của chùm tia điệntử
trên màn hình.
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 80
Hình 4.9 – Cấutạo CRT khống chế bằng điệntrường
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 81
Màn hình
C
Các mặt đẳng thế
Lực tác dụng lên điệntử
Chùm điệntử
GA1
A2
K
F
Hình 4.11 –Chùmđiệntử chuyển động qua điệntrường giữacácđiệncực
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 82
c) Hệ thống lái tia: có nhiệmvụ làm lệch chùm tia điệntử bắntới màn hình
theo chiều đứng hoặcchiều ngang của màn hình.
Cấutạogồm2 cặp phiếnlàmlệch được đặttrước, sau và bao quanh trục
của ống:
•Cặpláiđứng Y
1
Y
2
.
•Cặp lái ngang X
1
X

2
.
y
a=
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 83
* Xét độ lệch củatiađiệntử theo chiều đứng:
Khi U
y
= 0, tia điệntử bắntới chính giữa màn hình tại điểmC.
Khi U
y
≠ 0, điệntrường giữa các phiếnlàmlệch sẽ làm lệch quỹ đạocủatia
điệntử theo chiều đứng và bắntới màn hình tạivị trí M, lệch 1 khoảng là y
L
y
: khoảng cách từ cặpláiđứng đến màn hình
l
y
: chiềudàicủacáccặp phiếnlàmlệch
d
y
: khoảng cách giữa 2 phiếnlàmlệch
U
A
: điệnápgiatốccủa ống tia (phụ thuộcvàoU
A2

và K)
2
yy y
o
yy
yA
UlL
ySU
dU
==
2
yy
oy
yy
A
lL
y
S
UdU
==
độ nhạycủa ống
tia điệntử
dy
A
2
Uy
Y
1
Y
2

ly
Ly
y
M
C
chùm e
-
+
-
Màn hình
Hình 4.12
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 84
Tương tự, độ lệch củatiađiệntử theo chiều ngang:
* Nguyên lý tạo ảnh trên màn máy hiện sóng:
Hệ thống lái tia điềukhiển đồng thờitiađiệntử theo 2 trục: trụcthẳng
đứng và trụcnằm ngang, nghĩalàđồng thời đưavàođèn ống tia điện
tử 2 điệnápđiềukhiểnU
Y
và U
X
.
Giả sửđưa vào kênh Y và đưatớicặpláiđứng Y
1
Y
2
;

điện áp quét đưatớicặpláingangX
1
X
2
Î điệnáptrêncác
cặpláitianhư sau:
2
xx x
ox x
xA
UlL
x
SU
dU
==
sin .
th m
UU t
ω
=
ta
q
U .=
y
S
th
U
yy
U
y

U
=
=
21
oy
S
y
K
y
S =
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 85
4.2.3. Mộtsố chếđộlàm việc:
a. Quét liên tục đồng bộ trong (ngoài)
• Dùng để quan sát ảnh của tín hiệu liên tục theo thời gian và đo các
tham số của chúng.
•S
2
ở vị trí CH (hoặc EXT nếu là đồng bộ ngoài), S
3
ở vị trí 2
•Tín hiệu từ lối vào kênh Y, qua Mạch vào và bộ phân áp Y được
khuếch đại tới một mức nhất định, sau đó được giữ chậm lại rồi đưa
qua Bộ KĐ Y đối xứng để tạo 2 tín hiệu có biên độ đủ lớn, đảo pha
nhau đưa tới 2 phiến đứng
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 86
b. Quét đợi đồng bộ trong
• Dùng để quan sát và đo tham số của dãy xung không tuần hoàn hoặc
dãy xung tuần hoàn có độ hổng lớn.
•S
2
ở vị trí CH, S
3
ở vị trí 1
• Quá trình hoạt động: giống chế độ 1
c. Chế độ khuếch đại
• Dùng để đo tần số, góc lệch pha, độ sâu điều chế, vẽ đặc tính Vôn-
Ampe của điốt hoặc dùng làm thiết bị so sánh. Hình nhận được trên
màn MHS gọi là hình Lixazu
•S
3
ở vị trí 3
•Bộ tạo quét trong được ngắt ra khỏi quá trình hoạt động. MHS làm
việc theo 2 kênh độc lập X,Y và đầu vào X cũng là đầu vào tín hiệu
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 87
4.3. MHS nhiều tia
Dùng để quan sát đồng thời nhiều quá trình (tín hiệu)
MHS 2 tia có lối vào cặpphiếnlệch đứng tách biệt (kênh A, kênh B):
•Mỗi kênh có mạch KĐ làm lệch riêng

•Mộtbộ tạogốcthời gian chung cho cả 2 kênh
MHS 2 kênh dùng ống tia điệntử 1 tiavàCM điệntử
•Hai bộ KĐ tín hiệu vào riêng cho kênh A, kênh B
•Mộtbộ KĐ lệch đứng cho cả 2 kênh. Tín hiệuvàobộ KĐ này được
chuyển mạch luân phiên giữa 2 kênh
•Bộ tạog
ốcthời gian (bộ tạo sóng quét ngang) điềukhiểntầnsố
chuyểnmạch
Hình 4.13
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 88
a) Phương pháp dùng chuyển mạch điện tử kiểu
luân phiên (ALT mode):
• Tín hiệuvàobộ KĐ lệch đứng được chuyển
mạch luân phiên giữa các kênh A và B.
•Bộ tạogốcthời gian điềukhiểntầnsố chuyển
mạch
•0÷t
1
: tín hiệu từ kênh A được nối tới bộ KĐ lệch
đứng, tạo thành vết trên màn hiện sóng
•t
1
÷t
2
: tín hiệu từ kênh B được nối tới bộ KĐ
lệch đứng, tạo thành vết trên màn hiện sóng

• Hai tín hiệu ở hai kênh có cùng chu kì T và
được đồng bộ với nhau.
•Dịch chỉnh DC: dịch chuyển tín hiệu kênh A
(kênh B) trên màn theo phương thẳng đứng
bằng điện áp một chiều
• Ở các chu kỳ tiếp theo: quá trình lặp lại như
trên. Tần số lặp cao đến mức mà các dạng
sóng như được hiện
đồng thời.
c)
Dạng
sóng
hiện
Hình 4.14
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)

×