Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 7 ppt

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 97 -


Với dao động ký đa kênh kiểu dùng chuyển mạch điện tử, hoạt động của bộ
tạo quét có thể thực hiện theo một trong hai chế độ hoặc là quét kiểu luân phiên
hoặc là quét theo kiểu ngắt quảng (chop mode switching).
Trên hình 3-10 minh họa nguyên tắc hoạt động của kiểu quét luân phiên,
trong đó: V
A
– dạng sóng sin đưa vào kênh A, chu kỳ T; V
B
– Dạng sóng tam giác đưa
vào kênh B. Cả 2 sóng được đồng bộ hóa và được dòch mức DC. Điện áp đưa vào
kênh A là V
A
được dòch lên trên mức đất, còn điện áp V
B
dòch xuống dưới mức đất
(hình 3-10,a). Bộ chuyển mạch cho thế V
A
từ kênh A vào khuếch đại đứng trong
khoảng thời gian từ 0 ÷ t
1
, và cho thế V
B
từ kênh B vào khuếch đại đứng trong
khoảng thời gian từ t
1
÷ t
2
(hình

3-10,c). Tần số lặp lại của chuyển mạch đủ lớn cho
phép các dạng sóng có vẻ hiện một cách đồng thời trên màn hình (hình 3-10,d).
V
A
V
B
Điện áp quét
Điện áp vào
khuếch đại
khuếch Y
Dạng sóng
hiện trên màn
hình
a)
b)
c)
d)
Hình 3-10. Kiểu quét luân phiên Hình 3-11. Kiểu quét ngắt quảng
V
A
V
B
Điện áp
chuyển mạch
t
1
t
2
t

3
t
4
t
5
t
6
t
7
Dạng sóng
hiện với tín
hiệu cao tần

Trong chế độ quét kiểu ngắt quảng thì hoạt động của mạch được minh họa
trên hình 3-11. Trong thời gian t
1
bộ chuyển mạch cho tín hiệu kênh A đưa vào kênh
khuếch đại đứng, trong thời gian t
2
cho tín hiệu kênh B, sau đó tiếp tục tín hiệu kênh
A vào trong thời gian t
3
và tín hiệu kênh B vào trong thời gian t
4
, v.v… Cứ như thế
dạng sóng vào được lượng tử hóa theo tần số của điện áp chuyển mạch, và hình dạng
sóng đối với các tín hiệu cao tần có dạng như chỉ ra trên hình 3-11. Đối với các tín
hiệu tần thấp vết gián đoạn là không nhìn thấy.
Như vậy, chế độ quét luân phiên thích hợp đối với các tín hiệu cao tần, còn
kiểu ngắt quảng tốt đối với các tín hiệu tần thấp.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 98 -


§ 6. ĐẦU DÒ CỦA DAO ĐỘNG KÝ
6.1. Đầu dò 1:1.
Khác với các máy đo thông thường, các đầu đo của dao động ký điện tử làm
bằng cáp đồng trục nối với đầu dò (probe). Mỗi probe có 2 đầu nối: đầu vào và đầu
tiếp đất. Đầu tiếp đất nối với màn chắn của cáp, còn đầu vào nối với lõi của cáp
đồng trục dùng để đẫn tín hiệu cần đo (hình 3-12).
Hình 3-12. Đầu dòø(probe) 1:1 của dao động ký điện tử.
Kiểu đầu dò này được gọi là đầu dò 1:1. Mạch điện tương đương của đầu dò
khi nối với nguồn tín hiệu như trên hình 3-13. Cáp đồng trục có một điện dung tương
đương C
cc
mà giá trò của nó cỡ hàng trăm picôFara. Trở kháng vào của máy hiện
sóng thường là 1MΩ mắc song song với một điện dung cỡ 30pF. Trở kháng toàn phần
do cáp đồng trục và đầu vào của máy hiện sóng phải đảm bảo luôn luôn lớn hơn
nhiều so với trở kháng của nguồn tín hiệu. Nếu điều kiện trên không thỏa mãn tín
hiệu sẽ bò suy giảm và pha sẽ bò dòch chuyển khi nối với máy hiện sóng.

Hình 3-13. Mạch tương đương của đầu dò khi nối với nguồn tín hiệu
Ở những tần số mà dung kháng của các tụ (C
cc
+ C
i
) lớn hơn nhiều so với các
điện trở thuần R
s

và R
i
thì ảnh hưởng của điện dung không đáng kể. Điện áp lối vào
máy hiện sóng là:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 99 -
h
3-14. Mạch đầu dò suy giảm 10:1 của máy hiện sóng.

is
i
si
RR
R
VV
+
= (3-3)

Với sự tăng của tần số tín hiệu, dung kháng sẽ nhỏ dần và tín hiệu vào sẽ bò
suy giảm đáng kể khi truyền qua probe. Ở tần số mà dung kháng bằng R
s
tín hiệu sẽ
bò suy giảm 3dB và bò dòch pha 45
o
.
6.2. Đầu dò suy giảm.
Đầu dò suy giảm dùng để giảm mức tín hiệu vào theo một hệ số nhất đònh,
thường là tỷ lệ 10:1. Sơ đồ mạch nối đầu dò suy giảm 10:1 với nguồn tín hiệu, sơ đồ
tương đương và cấu tạo của probe chỉ ra trên hình 3-14.

n hiệu,a) Sơ đồ nối đầu dò với nguồn tí
b)
Sơ đo
à
tương đương,





Ở dải tần thấp và trung bình, ảnh hưởng của các điện dung là nhỏ, nên không
gây ảnh hưởng nhiều đến việc truyền dẫn tín hiệu. Điện áp vào máy hiện sóng là:
Rs
R1
Ri
C1
C2
Vs
Vi
C = C + C
2 i cc
b)
c)
a)
is
i
si
RRR
R

VV
++
=
1
(3-4)
Khi R
s
<< R
1
thì:

i
i
si
RR
R
VV
+
≈
1

(3-5)
Với R
1
= 9MΩ và R
i
= 1MΩ, thì:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 100 -

10
s
si
19
1
V
MM
M
=
Ω+Ω
Ω
VV =

Độ suy giảm tín hiệu do ảnh hưởng của các tụ điện độc lập có thể xác đònh
như sau:

1)/(/1/1
122121
+++ CCCC
1
/1
2
2
===
V
C
V
X
XX

VV
SS
Si
C
CC
ωω
ω
;

21
1
CC
C

VV
Si
+
=
. (3-6)
ó C
2
là điện dung tương đương của cáp đồng trục C
cc
và điện dung vào
của máy hiện sóng C
i
. Khi mạch tụ làm suy giảm tín hiệu theo cùng tỷ lệ như mạch
đ

Trong đ

iện trở thì từ (3-5) và (3-6) ta có:

21
1
1

CC
C
RR
R
i
i
+
=
+
(3-7)
Nếu vẽ giản đồ pha có thể thấy rõ điện áp trên tụ C
và R là cùng pha và
bằng nhau về mặt biên độ. Như vậy tụ C
2 i
1
bù trừ hoàn toàn sự có mặt của tụ C
2
. Nói
cách khác, sự suy giảm do ảnh hưởng của tụ C
2
được
của tụ C
được tính theo hệ thức:
bù trừ nhờ điện dung C

1
. Giá trò
1

1
21
C
R
R
C
i
=
(3-8)
Trên hình 3-14,c là cấu tạo điển hình của một đầu dò suy giảm. C
là điện
dung giữa các ống trụ kim loại đồng tâm mắc song song với R
1
1
.
:1 khác và
hình 3-15. Trong trường hợp này, C
là tụ cố đònh, còn tụ biến đổi phụ C mắc song

Một kiểu đầu dò suy giảm 10 mạch tương đương của nó vẽ trên
1 3
song với C
i
và C
cc
.

Hình 3-15. Đầu dò 10:1 – sơ đồ mạch và đầu vào của máy hiện sóng
6.3. Đầu dò chủ động (Active probe).
Đầu dò chủ động chứa các bộ khuếch đại điện tử nhằm tăng trở kháng lối vào
các tầng
vào FET, hoặc khuếch đại thuật toán đầu vào FET được mắc theo kiểu lặp áp. Trở
kháng vào thông thường từ 1MΩ ÷ 10MΩ //3,5pF. Phải có nguồn nuôi cho bộ khuếch
đại hoạt động. Nguồn nuôi này có thể lấy từ máy hiện sóng hoặc tạo bộ nguồn riêng.
và giảm thiểu điện dung vào. Trong các đầu dò chủ động hiện đại sử dụng

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 101 -

§ 7. DAO DỘNG KÝ CÓ NHỚ
7.1. Dao động ký có nhớ dạng tương tự.
Trong thực tế kỹ thuật có những trường hợp cần phải nghiên cứu những tín
hiệu không lặp lại, những biến cố đơn. Để có thể lưu giữ được dạng tín hiệu người ta
sư

û dụng các dao động ký có nhớ dạng tương tự.
Ta biết rằng đối với các dao động ký thông thường, sự phát sáng huỳnh quang
a điện tử có năng lượng đủ lớn đập vào. Thời
thuộc vào bản chất của chất huỳnh quang
và đ
sáng hai trạng thái ổn đònh.
Hình 3-16. CRT nhớ tương tự kiểu lưu sáng hai trạng thái ổn đònh
Thuật ngữ hai trạng thái ổn đònh dùng cho các CRT có thể hoạt động ở một
trong 2 trạng thái có nhớ và không có nhớ.
Ngoài các bộ phận thông thường như trong các CRT của các dao động ký khác
(súng điện tử write gun – súng viết, và các hệ thống lái tia), trong ống CRT của dao
động ký lưu trữ còn có thêm các bộ phận:

7.1.1. Hệ thống súng tưới hay súng phun (flood gun) đặt phía sau tấm lái tia
có năng
áng huỳnh quang.
Hoạt
Khi c u
(bia), màn sẽ
quang sẽ xảy những chỗ bò kích hoạt
trên màn hình xảy ra khi được chùm ti
gian phát sáng chỉ cỡ miligiây và nó phụ
ược đặc trưng bằng độ dư huy của chất đó.
Trong các dao động ký có nhớ. CRT được chế tạo đặc biệt cho phép hình ảnh
trên màn huỳnh quang có thể lưu sáng hàng giờ hoặc lâu hơn. Trên hình 3-16 minh
họa cấu trúc của CRT loại nhớ tương tự kiểu lưu
Write gun
Ống chuẩn trực
Flood gun
Bia Đế bia (ZnO
2
)

lệch đứng. Nhiệm vụ của súng tưới là tạo ra các electron
lượng thấp tưới đều khắp màn hình. Do các electron có năng lượng
thấp nên không đủ gây phát s
7.1.2. Màn lưu trữ. Được cấu tạo từ một lớp mỏng ôxýt kẽm (ZnO
2
) trên phủ
chất huỳnh quang. Lớp oxýt kẽm gọi là đế bia, màn huỳnh quang gọi
là bia.
động của CRT loại lưu sáng như sau:
h øm tia điện tử từ súng viết có năng lượng cao bắn tới màn huỳnh quang

phát sáng tại những điểm bò electron đập vào. Đồng thời với việc phát
ra sự phát xạ các electron thứ cấp. Màn (bia) tại

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 102 -
do mất o
dạng của tín h
súng phun phát ra sẽ được hút về phía đường tích điện dương trên bia và chạy về đế
bia có thế dương hơn. Khi đi qua lớp nhớ huỳnh quang chúng làm cho phốt pho tiếp
electr n nên tích điện dương. Nói cách khác một đường tích điện dương có
iệu vào sẽ được vạch ra trên màn huỳnh quang. Chùm tia điện tử từ
tục phát sáng. Như vậy mặc dù tín hiệu vào đã tắt, nhưng trên màn hình ta vẫn giữ
được dạng sóng của nó.
7.2. Dao động ký có nhớ dạng số
Sơ đồ khối của dao động ký số được chỉ ra trên hình 3-17. Hoạt động của máy
như sau:
Điện áp tín hiệu cần nghiên cứu sau khi qua mạch lối vào sẽ được lấy mẫu và
được biến đổi sang dạng số nhờ khối biến đổi ADC (Analog to Digital Converter).
Mã số lối ra của ADC được lưu trữ trong bộ nhớ RAM với đòa chỉ xác đònh bởi bộ
đếm.
, bộ điều khiển đọc đòa chỉ bộ đếm sẽ gọi
). Tín hiệu tương tự lối ra của DAC sẽ qua mạch khuếch đại Y để đưa vào

Hình 3-17. Dao động ký lưu trữ dạng số
Dao động ký cũng hoạt động ở 2 chế độ nhớ và không nhớ. Trường hợp không
nhớ tín hiệu vào trực tiếp đưa vào kênh khuếch đại Y để đưa vào điều khiển phiến
lệch YY của CRT.
§ 8. DỤNG CỤ GHI BIỂU ĐỒ
Khi muốn đưa dữ liệu ra màn hình
đòa chỉ trong RAM đưa số liệu qua mạch biến đổi số tương tự DAC (Digital to Analog

Converter
kênh lệch đứng YY của CRT, đồng thời bộ điều khiển khởi phát bộ tạo gốc thời gian
để tạo sóng quét đưa vào kênh lệch ngang XX. Trên màn hình ta sẽ quan sát được
dạng sóng đã lưu trữ.

X
HV
Y
KĐ
Vào
kênh Y
Lấy mẫu ADC
RAM
DAC
kênh Y
Vào Y
Y
X
ĐẾM
CONTROL
Gốc
thời gian
KĐ
kênh X

8.1. Máy ghi biểu đồ trên băng kiểu điện kế
Nguyên tắc của máy ghi biểu đồ trên băng giấy kiểu điện kế dùng bút ghi chỉ
ra trên hình 3-18. Trên trục của một điện kế khung quay từ điện gắn một bút vẽ, đầu

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 103 -
bút tì lên giấy như hình vẽ. Dưới tác dụng của điện áp đặt vào, khung dây sẽ quay và
kéo theo bút vẽ vạch lên giấy. Độ lệch của bút sẽ tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào
khung dây. Khi tờ giấy chạy với tốc độ không đổi dưới bút vẽ thì dạng sóng của điện
áp vào sẽ được vẽ ra trên giấy. Do sự chuyển động của giấy tỷ lệ với thời gian nên
iểu đồ theo tọa độ x(t).


Hình 3-18. Máy ghi biểu đồ trên băng giấy kiểu điện kế.
Một phương pháp khác để vẽ đồ thò trên băng giấy minh họa trên hình 3-19.
rong trường hợp này hệ thống làm lệch là một điện kế nhỏ có gương quay kiểu chỉ
ò bằng ánh sáng thay cho bút vẽ. Một hệ thống quang học điều tiêu chính xác chùm
a sáng tử ngoại chiếu lên gương và phản chiếu lên băng giấy ảnh, kết quả thu được
ûnh của tín hiệu nghiên cứu trên băng giấy ảnh.
dụng cụ trên còn được gọi là máy ghi b













T
th

ti
a


Hình 3-19. Máy ghi biểu đồ trên băng dùng tia sáng.
Ưu điểm chủ yếu của phương pháp này là hệ thống cho phép ghi các dạng
sóng với tần số cao tới 5kHz, trong khi máy ghi kiểu dùng bút bò hạn chế tối đa là
200Hz. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có loại giấy ảnh xử lý đặc biệt.
Ngoài phần cơ khí để điều khiển sự dòch chuyển của băng giấy thì phần còn
lại của máy ghi giống như cơ cấu của một vôn kế điện tử tương tự. Sơ đồ mạch điều
khiển điện kế dùng cho máy ghi như hình 3-20.
Bộ suy giảm để thay đổi khoảng điện áp lối vào và được điều chỉnh để cho
các tầm đo 1cm/V; 2cm/V hoặc 0,1cm/V; v.v…

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 104 -
Hệ thống điều khiển kéo băng giấy dùng mô tơ và các hệ thống truyền động
bánh răng để kéo giấy được điều khiển bằng dòng điện nhờ các biến trở. Có thể điều
chỉnh tốc độ dòch chuyển của băng giấy ở mức cao tớiø 5cm/s, hoặc ở mức thấp tới
5cm/h.

Ngoài ra còn có thêm một hệ thống cơ khí để nâng và hạ bút.

Hình 3-20. Mạch điều khiển điện kế dùng cho máy ghi biểu đồ
8.2. Má ghi biểu đồ trên băng kiểu chiết áp.
Hoạt động của máy ghi biểu đồ trên băng giấy kiểu chiết áp theo ngu yên t
biến trở tự cân bằng. Sơ đồ nguyên lý của dụng cụ chỉ ra trên hình 3-21
Bút ghi được gắn trên một dây kéo và chuyển động nhờ mô tơ. Đầu giữ
gắn với đầu con trượt của một biến trở chiết áp. Hai đầu của chiết áp đặt dưới ng
điện áp một chiều (±E). Điện áp lấy ra từ đầu con trượt thông qua một dây điện

mạch khuếch đại lặp lại để đưa vào một mạch cộng điện áp.

ra c ch cộng áp là I
2
, I
3
và I
4
, ta

ắc
bút
uồn
trở
nhỏ qua
Mô tơ kéo điều khiển bút ghi hoạt động dưới sự tác động của điện áp trên lối
ủa bộ khuếch đại cộng. Ký hiệu các dòng lối vào mạ
có điện áp lối ra của mạch cộng là:

;)(
432
2
54325
⎟
⎟
⎠
⎜
⎜
⎝
++−=++−=

RRR
RIIIRV
F
i
o
(3-9)
Nếu
R
2
= R
3
= R
4
= R
5
, thì

V
o
= – (V
2
+ V
i
+ V
F
)
⎞
⎛
V
V

V
(3-10)
chiết áp. Nếu bút bò lệch ra khỏi vò trí cân bằng
thì giá trò của V
khác 0, điều đó dẫn tới thế lối ra mạch cộng V
o
làm cho mô tơ trợ động sẽ quay theo chiều cần thiết để sao cho V
F
trở về không. Khi
biến tr
1 2 o
Giả sử điện áp vào V
i
= 0, chiết áp R
1
ở giữa để cho V
2
= 0. Nếu đầu giữ bút
ở điểm giữa chiết áp dây trượt thỉ ta có V
F
= 0. Như vậy theo (3-4) ta có V
o
= 0, mô
tơ đứng yên và bút ở vò trí chính giữa
F
sẽ sẽ khác không
V
F
= 0 mô tơ sẽ đứng yên.
Bây giờ giả sử bút vẽ nằm yên ở tâm của biểu đồ, V

F
= V
i
= 0. Điều chỉnh
ở R
để sao cho V = +E/2, thế lối ra mạch cộng bây giờ là V = –E/2 sẽ kích

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 105 -
hoạt mô tơ quay theo chiều sao cho bút đưa con trượt biến trở về phía –E. Khi thế
V
F
=–E/2 thì điện áp lối ra bộ cộng lại bằng không, mô tơ ngừng quay và bút ghi nằm
ở một vò trí xác đònh.

Hình 3-21. Máy ghi biểu đồ dùng nguyên tắc biến trở tự cân bằng

Như vậy, khi V
F
= –V
2
, thì không có tín hiệu ra của bộ khuếch đại để dẫn
động động cơ trợ động, bút đứng yên. Bây giờ, nếu chỉnh R
1
sao cho V
2
= –E/2 hoặc
V
2
= –E, thì bút sẽ bò kéo về các điểm ứng với V

F
= +E/2 hoặc +E tương ứng. Biến trở
R
1
đóng vai trò biến trở điều chỉnh vò trí ban đầu của bút vẽ trên băng giấy.
Bây giờ xét tín hiệu vào V
i
, thông qua tầng khuếch đại/suy giảm để đưa vào
mạch cộng. Giả sử V
i
> 0, thế lối ra bộ khuếch đại là –V
i
sẽ điều khiển mô tơ quay
sao cho bút d
ùt sẽ
lối vào V
i
là một đại lượng biến thiên chậm thì bút sẽ di chuyển liên
tục sao
c tín hiệu
biến đổi rất chậm dưới 10Hz.
òch chuyển về phía –E. Khi V
F
= –V
i
thì mô tơ ngừng quay và bu
dừng. Nếu thế
cho V
F
= –V

i
, kết quả sẽ vẽ nên dạng sóng biến thiên của V
i
trên băng giấy.
Ưu điểm của dụng cụ là độ chính xác cao hơn nhiều so với kiểu điện kế. Theo
lý thuyết thì có thể đạt ±0,2% so với kiểu điện kế là ±2%.
Nhược điểm là đáp tuyến tần số rất thấp, thường chỉ áp dụng cho cá

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 106 -

8.3. Má ghi biểu đồ trên băng dùng điện cực rắn
Phương pháp ghi biểu đồ trên băng dùng điện cực rắn được minh họa trên
hình 3-22. Đầu ghi là một tập hợp gồm nhiều điện cực (cỡ vài trăm) được ghép nối
iện lên bề mặt băng giấy
tần số rất tốt
vì đầu ghi là đứng yên, máy có thể ghi các
n hiệu tới 1kHz.
tục.

tiếp nhau trên một thanh ngang cố đònh. Các điện cực được điều khiển bằng mạch
điện tử và thực hiện việc ghi tín hiệu bằng cách phóng đ
chuyên dụng dòch chuyển bên dưới.
Dụng cụ có đáp tuyến
tí
Nguyên tắc điều khiển các điện cực
ghi được minh họa trên hình 3-23. Tín hiệu
lối vào được lượng tử hóa thành từng mức
gián đoạn nhờ một hệ thống các bộ so sánh
liên tiếp mắc song song với nhau. Đầu ra

của mỗi bộ so sánh điều khiển trực tiếp
một điện cực ghi. Các mức thế so sánh
được thực hiện bằng một cầu điện trở chia
áp giữa các bộ nguồn ±E.
Dạng sóng tín hiệu ghi trên băng sẽ
cực ghi lớn thì dạng sóng ghi gần như là liên
có dạng một đường đứt nét. Khi số điện
+
-
SS4
+
-
SS3
+
-
SS2
+
-
SS1
U1
U2
U3
U4
+E
V4
Tầng so áp
-E
V1
V2
V3

Mạch kích
điện cực ghi
Các điện cực
ghi
CONTROL
Tín hiệu vào

Hình 3-22
Hình 3-23. Quá trình lượng tử hóa tín hiệu vào và điều khiển các điện cực ghi

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 107 -
Vinh Khoa Vật Lý
Phương pháp ghi dùng điện cực rắn có nhược điểm là mạch điều khiển phức
tạp vì phải dùng một số lượng lớn các mạch so sánh và các điện cực ghi. Tuy nhiên
việc sử dụng các mạch tích hợp cho phép đơn giản hóa vấn đề đặt ra.
8.4. Má ghi theo tọa độ xy
Nguyên tắc hoạt động của máy ghi theo tọa độ xy là sử dụng bút vẽ dòch
chuyển đồng thời theo cả 2 chiều x và y để vẽ biểu đồ trên một tờ giấy đặt cố đònh.
Cơ cấu ghi tương tự như đối với máy ghi biểu đồ theo nguyên tắc biến trở tự cân bằng
(hình 3-24). Ở đây bút vẽ được gắn trên một giá mang và sự dòch chuyển của bút theo
chiều dọc trên giá (trục y) được điều khiển bằng mô tơ M
1
. Toàn bộ giá mang bút có
thể dòch chuyển theo chiều ngang (trục x) nhờ mô tơ M
2
thông qua hệ thống dây kéo
và 4 puli trợ động.

ếch đại lối vào và mạch chọn khoảng đo chỉ ra trên hình 3-25. Các
huyển mạch S
1
và S
2
cho phép điều chỉnh hệ số khuếch đại cũng như thay đổi du
Với vò trí của S
1
và S
2
như hình vẽ 3-25 ta có độ lợi của mạch khuếch đại là:






Các mạch biến đổi tín hiệu vào kênh X và kênh Y để điều khiển các mô tơ
trợ động M
1
và M

2
về cơ bản giống như sơ đồ hình 3-21. Mỗi mạch đều có bộ phận
chỉnh mức 0, bộ khuếch đại cộng và một mạch lặp áp để hồi tiếp điện áp lấy từ con
trượt của biến trở gắn với đầu bút ghi.
Tầng khu
M
2
M
1
Hình 3-24. Cơ cấu ghi theo tọa độ xy
c
xích trên bản vẽ sao cho điện áp lối ra của mạch là 1V.


10
1090
1090900
)/1,0(A lợi Độ
43
432
1
=
+
+
+
=
+
+
+
=

KK
K
K
K
RR
RRR
cmV

Như vậy khi chuyển mạch S
2
ở vò trí 0,1V/cm, thì với một tín hiệu vào 0,1V
õ được khuếch đại lên thành 10 x 0,1V/cm = 1V; tín hiệu 1V này sẽ đưa tới bộ
huếch đại cộng và sẽ tạo ra độ lệch 1cm của bút ghi.

se
k

Lưu Thế
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 108 -
Khi chuyển mạch ở vò trí 1V/cm, đầu ra của A
1
được nối trực tiếp với đầu
ào đảo, mạch khuếch huật toán trở thành mạch khuếch đại lặp lại. Như vậy
ạch sẽ tạo độ lệch 1cm cho tín hiệu vào là 1V.
Bậy giờ giả sử khóa S
2
ở vò trí 0,01V/cm, độ lợi của mạch sẽ là:

S
2

đại tv
m

100
10
1090900
)/01,0(A lợi Độ
4
432
1
=
+
+
=
+
+
=
K
K
K
K
R
RRR
cmV


Như vậy, mạch sẽ tạo độ lệch 1cm đối với mỗi tín hiệu vào 0,01V.
” sang vò trí
DU X
Lúc này biến

ở R
5
cùng với R
6
cho phép điều chỉnh độ lợi của mạch khuếch đại từ giá trò tối thiểu
đến giá trò tối đa:

Hình 3-25. Bộ khuếch đại đầu vào cho máy ghi theo tọa độ xy
Khi khóa chuyển mạch S
dòch chuyển tư
1
ø vò trí “KHOẢNG ĐO
“ ÍCH”, các điện trở R
2
, R
3
và R
4
ngắt khỏi đầu vào đảo của A
1
.
tr
11
5
550
xích du lợi Độ
6
65
=
+

=
+
=
K
K
K
R
RR

§ 9. KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG BẰNG DAO ĐỘNG KÝ
Dao động ký điện tử không chỉ là thiết bò để quan sát dạng của tín hiệu
nghiên cứu, mà còn dùng để đo lường các thông số đặc tính của tín hiệu. Ví dụ, có
thể đo biên độ, đo tần số, đo di pha, đo khoảng thời gian, đo hệ số điều chế…
Các phương pháp đo dùng dao động ký rất thông dụng, vì phép đo đơn giản,
thực hiện nhanh chóng và dễ dàng, kết quả đo khá chính xác. Một đặc điểm rất quan
trọng của phép đo là trực quan, vừa quan sát được dạng tín hiệu nghiên cứu vừa đo
đạc được các thông số đặc tính của tín hiệu.


S1
+
-
A1
Vi
Khoảng đo
S2
1V/cm
Đến KĐ cộng
R2
900K

R1
Du xích
0.01V/cm
R3
90K
0,1V/cm
R4
50K
R5
10K
5K
R6


Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 109 -
9.1. Đo biên độ, tần số và pha của điện áp tín hiệu
Biên độ đỉnh – đỉnh của một dạng sóng đã hiện hình có thể đo được dễ dàng
nhờ kích tấc dao động đồ trên màn hình. Trên hình 3-26 minh họa 2 sóng sin với biên
độ và chu kỳ khác nhau trên cùng một màn hình. Vò trí các núm điều khiển thang độ
và kích tấc dao động đồ VOLT/DIV cũng như núm chọn thời gian TIME/DIV như chỉ
ra trên hình vẽ.
Hình 3-26. Đo biên độ đỉnh – đỉnh và chu kỳ của sóng sin

ạch
các sóng là:
– Sóng A:

Ta thấy sóng A có biên độ 4,6 vạch chia, còn sóng B tương ứng với 2 v
chia. Như vậy, theo vò trí của thang độ trên núm điều khiển VOLT/DIV là 100 mV ta

có biên độ đỉnh – đỉnh của các điện áp sẽ là:
- Sóng A: V
App
= 4,5 vạch x 100 mV = 450 mV
- Sóng B: V
Bpp
= 2 vạch x 100 mV = 200 mV.
Chu kỳ của sóng sin được xác đònh bằng cách đo số vạch ngang ứng với một
chu kỳ nhân với giá trò của một ô được đặt trên núm điều khiển TIME/DIV. Theo số
liệu trên hình 3-26 ta có chu kỳ và tần số của
ms
trìnhchu
msvạch
T
A
2,2
2
5,08,8

=
×
=



H
zmsT
f
AA
4552,211

≈
=
=


– Sóng B:
ms
trìnhchu
msvạch
T
B
73,0
6
5,08,8

=
×
=

kHzmsT
f
BB
36,173,011
=
=
=



Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 110 -
hương pháp minh họa
∆ϕ = 1,4 vạch x 45
o
/vạch = 63
o
.
Hình 3-27. Đo hiệu số pha giữa 2 sóng sin

9.2. Đo các tham số xung.
Hiệu số pha của hai sóng hình sin ∆ϕ được đo bằng p
trên hình 3-27. Mỗi sóng có một chu kỳ ứng với 8 vạch ngang, và thời gian giữa các
thời điểm bắt đầu mỗi chu trình là 1,4 vạch. Ta có 1 chu trình = 360
o
, như vậy, giá trò
của mỗi vạch chia là:
1 vạch chia = 360
o
/8 = 45
o
Hiệu số pha của 2 điện áp sẽ là:


Trong kỹ thuật xung, việc xác đònh các tham số của tín hiệu xung như : biên
độ xung A
m
, th
1 2
ư việc quan
sát dạn

m số cần thiết.
Trên hình 3-2 a t mạng 4 cực nào đó.
– v øo: - Độ rộng xung (đỉnh xung) τ = 4,5 vạch x 1µs = 4,5µs;
q = 3,5 vạch x 1µs = 3,5µs;
o xung: A
m
= 2 vạch x 1V = 2V;
T = 8vạch x 1 µs = 8 µs;
àn số: f = 1/T = 1/8 µs = 125 kHz.
– Đối với xung ra: - Thời gian trễ: t
d
= 1vạch x 1 s = 1µs;
- Mặt tăng: t
1
= 0,8 vạch x 1µs = 0,8 µs;
ët giảm t
2
= 0,9 vạch x 1µs = 0,9 µs
ời hạn (độ rộng) xung τ, sườn trước τ , sườn sau τ cũng nh
g xung đặc biệt tiện lợi khi sử dụng dao động ký điện tử. Giả sử ta cần biết
dạng tín hiệu lối vào và lối ra của một mạch điện tử nào đó, ta có thể cho hiện hình
đồng thời 2 dạng sóng lối vào và lối ra trên màn dao động ký. Nhờ kích tấc dao động
đồ và các toạ đ ä to rên màn hình ta dễ dàng xác đònh được các tha
8 l ón ộø hai dạng s g xung lối vào và lối ra của m
Ta thấy xung lối ra bò trễ một thời gian t
d
so với xung lối vào; ngoài ra sườn xung bò
tích phân nên tạo ra mặt tăng t
1
(thời hạn sườn trước) và mặt giảm t

2
(thời hạn sườn
sau). Giả sử núm điều khiển TIME/DIV ở vò trí 1µs, núm VOLT/DIV ở vò trí 1V thì
các tham số của xung sẽ là.
Đối với xung a
- Độ rỗng xung
- Biên đ ä
- Chu kỳ:
- Ta
µ
- Ma

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 111 -


Hình 3-28. Đo các tham số xung
Kết quả trên còn cho biết một tham số rất quan trọng gọi là tốc độ đáp ứng
(slew rate) của mạch uếch đại thuật toán.
ốc độ đáp ứng cho g tới đầu vào, và đo
volt/µs. Theo hình 3-28, ta có độ biến hiên điện áp ở mặt tăng của xung
là ∆ ø t
1
= 0,7µs, như vậy tốc độ đáp ứng sẽ là:

, thường dùng để đặc trưng cho các bộ kh
biết phản ứng của mạch khi tác dụng xunT
bằng đơn vò
V = 2V, thời gian sườn trước la

sV
s
V
t
V
µ
µ
/9,2
7,0
2
1
≈=
∆

Trên hình 3-29 là 2 dạng sóng xung vuông góc khi đưa vào máy hiện sóng cho
thấy rằng khi ghép DC dạng sóng sẽ được tái tạo trung thực, nhưng khi ghép AC tụ
ghép có thể gây méo dạng sóng nghiêm trọng ở tần thấp.
Thời hạn
sườn trước t
Thời
Thời hạn sườn sau
t
g
ian trễ
t
d 2
1


Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 112 -
Hình 3-29. Sự méo dạng của sóng xung khi ghép AC.
Tích số của điện dung ghép và điện trở vào là một đại lương gọi là hằng số
thời gian vào của máy hiện sóng
τ
i
= R
i
C
c

Với giá trò R
i
= 1MΩ, C
c
= 0,1µF, ta có τ
I
= 1MΩ. 0,1µF = 0,1s .
Theo số liệu trên hình 3-29 thì độ rộng xung là 50ms, nó bằng một nửa thời
hằng vào của máy hiện sóng. Khi độ rộng xung và khoảng cách giữa các xung nhỏ
hơn nhiều so với thời hằng τ
I
thì sự nạp của tụ không đáng kể, nên hầu như không
gây méo dạng. Để tránh sự méo xung ở tần thấp thì độ rộng xung thường phải nhỏ
hơn 1/20 lần thời hằng vào của máy hiện sóng.
Trên hình 3-30 cho thấy sự méo dạng do cao tần gây ra. Trường hợp này
không phụ thuộc vào ghép DC hay AC mà là do điện dung vào C
i
của máy hiện sóng.
Nếu R

S
là
ø
điện trở của nguồn tín hiệu thì hằng số thời gian của mạch sẽ là τ
i
=R
S
C
i
Trên

hình vẽ với xung rất ngắn 0,2µs; R
S
= 1K; C
i
= 30pF thì thời hằng của mạch vào
là: τ
i
= R
S
C
i.
= 0,03 µs; tụ C
i
sẽ nạp và gây ra sự méo dạng xung. Nếu xung có độ
rộng lớn hơn nhiều so với C
i
R
S
thì sự méo dạng là không đáng kể.

Tóm la øo không làm méo dạng xung là: ïi điều kiện để mạch va
ciiS
CRCR
1
xung rộng Độ ≤≤
τ
20
20
(3-11)
9.3. Phương pháp hình Lissajou.

Hình 3-30. Ảnh hưởng của điện dung vào làm méo dạng xung ở cao tần


Nếu ngắt bộ dao động tạo quét của máy hiện sóng và đưa các sóng hình sin
đồng thời vào 2 kênh XX và YY thì trên màn dao động ký sẽ xuất hiện dao động đồ
Lissajou. Hình dạng của dao động đồ là đơn giản khi 2 điện áp cùng tần số, và hình
sẽ có dạng rất phức tạp nếu 2 điện áp khác tần số.
Có thể sử dụng hiệu ứng trên để đo tần số của các dao động hình sin. Trên
hình 3-31 là sơ đồ minh họa nguyên tắc đo tần số bằng phương pháp hình Lissajou.
Điện áp hình sin tần số f
y
đưa vào kênh lệch đứng YY, còn điện áp hình sin có
tần số f
x
đưa vào kênh lệch ngang XX. Máy hiện sóng hoạt động ở chế độ ngắt bộ
tạo quét trong. Khi thực hiện đồng bộ trên màn hình sẽ thu được dao động đồ
Lissajou. Hãy cắt dao động đồ theo 2 trục dọc và ngang như hình vẽ sao cho số vết
cắt là lớn nhất. Đếm số vế cắt theo trục dọc (m) và trục ngang (n). Tỷ số các vết cắt
ấy chính bằng tỷ số hai tần số:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý