doluongdientu 2643

KHOA ÂIÃÛN TỈÍ - VIÃÙN THÄNG BÄÜ MÄN ÂIÃÛN TỈÍ O LặèNG IN Tặ Bión soaỷn: Dổ Quang Bỗnh Aè NÀÔNG — 2000 ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ CHƯƠNG 1: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ Đo lường điện tử phương pháp xác định trị số thơng số cấu kiện điện tử hay hệ thống điện tử Thiết bị dùng để xác định giá trị gọi "thiết bị đo", chẳng hạn, đồng hồ đo nhiều chức [multimeter] dùng để đo trị số điện trở, điện áp, dòng điện mạch điện Kết đo tuỳ thuộc vào hạn chế thiết bị đo Các hạn chế làm cho giá trị đo (hay giá trị biểu kiến) khác nhẹ với giá trị (tức giá trị tính tốn theo thiết kế) Do vậy, để quy định hiệu suất thiết bị đo, cần phải có định nghĩa độ xác [accuracy], độ rõ [precision], độ phân giải [resolution], độ nhạy [sensitivity] sai số [error] 1.1 ĐỘ CHÍNH XÁC [accuracy] Độ xác mức độ gần mà giá trị đo đạt so với giá trị đại lượng cần đo Ví dụ, trị số đọc đồng hồ đo điện áp [voltmeter] khoảng từ 96V đến 104V giá trị 100V, ta nói giá trị đo gần với giá trị khoảng ± 4% Vậy độ xác thiết bị đo ± 4% Trong thực tế, giá trị 4% ví dụ 'độ khơng xác phép đo' độ xác, dạng biểu diễn độ xác trở thành chuẩn thơng dụng, nhà sản xuất thiết bị đo dùng để quy định khả xác thiết bị đo lường Trong thiết bị đo điện tử số, độ xác ± số đếm cộng thêm độ xác khối phát xung nhịp hay gốc thời gian a) Độ xác độ lệch đầy thang Thông thường, thiết bị đo điện tử tương tự thường có độ xác cho dạng phần trăm độ lệch toàn thang đo [fsd - full scale deflection] Nếu đo điện áp đồng hồ đo điện áp [voltmeter], đặt thang đo 100V (fsd), với độ xác ± 4%, thị số đo điện áp 25V, số đo có độ xác khoảng 25V ± 4% fsd, hay (25 - 4)V đến (25 + 4)V, tức khoảng 21V đến 29V Đây độ xác ± 16% 25V Điều gọi sai số giới hạn Ví dụ cho thấy rằng, điều quan trọng đo nên thực phép đo gần với giá trị tồn thang đo được, cách thay đổi chuyển mạch thang đo Nếu kết đo cần phải tính tốn theo nhiều thành phần, sai số giới hạn thành phần cộng với để xác định sai số thực tế kết đo Ví dụ, với điện trở R có sai số ± 10% dịng điện I có sai số ± 5%, cơng suất I2R có sai số + + 10 = 20% Trong đồng hồ số, độ xác quy định sai số giá trị đo ± chữ số Ví dụ, đồng hồ có khả đo theo chữ số ½ chữ số, sai số 1/103 = 0,001 = ± (0,1% + chữ số) b) Độ xác động thời gian đáp ứng Một số thiết bị đo, công nghiệp dùng để đo đại lượng biến thiên theo thời gian Hoạt động thiết bị đo điều kiện gọi điều kiện làm việc động Do vậy, độ xác động độ gần mà giá trị đo giá trị mà dao động theo thời gian, khơng tính sai số tĩnh Khi thiết bị đo dùng để đo đại lượng thay đổi, thuật ngữ khác gọi đáp ứng thời gian dùng để khoảng thời gian mà thiết bị đo đáp ứng thay đổi đại lượng đo Độ trì hỗn đáp ứng thiết bị đo gọi độ trễ [lag] 1.2 ĐỘ RÕ [precision] Độ rõ thiết bị đo phép đo mức độ giống phạm vi nhóm số liệu đo Ví dụ, phép đo thực voltmeter 97V, 95V, 96V, 94V, 93V, giá trị trung bình tính 95V Thiết bị đo có độ rõ khoảng ± 2V, mà độ xác 100V - 93V = 7V hay 7% Độ rõ tính giá trị trung bình bình phương độ lệch Ở ví dụ trên, BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ độ lệch là: + 2, 0, + 1, - 1, - Nên giá trị độ lệch hiệu dụng là: + +1+1+ =2 Do mức trung bình sai lệch Như vậy, độ rõ phản ánh tính khơng đổi (hay khả lặp lại - repeatability) số kết đo, độ xác cho biết độ lệch giá trị đo so với giá trị Độ rõ phụ thuộc vào độ xác Độ xác cao có độ rõ tốt Nhưng ngược lại khơng Độ xác khơng phụ thuộc vào độ rõ Độ rõ cao độ xác khơng thiết cao Khi độ xác gắn liền với độ lệch thực tế đồng hồ đo (hoặc số hiển thị thực tế đồng hồ số), độ rõ gắn liền với sai số số đọc giá trị đo Sai số tăng lên thị sai đồng hồ đo tương tự không ổn định thị số 1.3 ĐỘ PHÂN GIẢI [resolution] Độ phân giải thay đổi nhỏ giá trị đo (không phải giá trị 0) mà thiết bị đo đáp ứng số đo xác định Độ phân giải thường giá trị vạch chia nhỏ thang đo độ lệch Nếu ammeter có 100 vạch chia, thang đo từ đến 1mA, độ phân giải 1mA/100 = 10µA Ở đồng hồ đo số, độ phân giải chữ số Độ phân giải cần phải cộng thêm với sai số số đo nằm khoảng hai vạch chia lân cận khơng thể đọc cách xác Độ phân giải phản ánh theo sai số độ rõ yếu tố khác thị sai 1.4 ĐỘ NHẠY [sensitivity] Độ nhạy tỷ số độ thay đổi nhỏ đáp ứng thiết bị đo theo độ thay đổi nhỏ đại lượng đầu vào Ví dụ, độ lệch đầy thang ammeter A cho 50µA, 100µA ammeter B, ammeter A nhạy so với ammeter B Độ nhạy thể cho voltmeter dạng ohm / volt Một đồng hồ đo có độ lệch đầy thang (fsd) 50µA có điện trở 20 000Ω mắc nối tiếp fsd mức 1V, đồng hồ có fsd 100µA có điện trở 10 000Ω fsd mức 1V Vậy voltmeter 20 000Ω/V có độ nhạy cao so với voltmeter 10 000Ω/V a) Ngưỡng độ nhạy Ngưỡng độ nhạy mức tín hiệu nhỏ phát dạng có nhiễu tạp âm Các tín hiệu nhỏ lẫn tạp âm, tăng độ nhạy hệ thống đo vô Thông thường sử dụng phép đo ngưỡng độ nhạy biên độ tín hiệu vào mà tỷ số tín hiệu nhiễu đơn vị 0dB b) Yêu cầu độ rộng băng tần Độ rộng băng tần chọn lọc dùng để cải thiện mức ngưỡng Khi tần số nhiễu cao phổ tần tín hiệu cần đo, phải sử dụng mạch lọc thơng thấp để tín hiệu truyền qua với mức nhiễu không đáng kể Nếu nhiễu có tần số thấp phổ tần tín hiệu đo, sử dụng lọc thơng cao Tổ hợp lọc thông thấp lọc thông cao suy độ rộng băng tần để chặn nhiễu Nếu nhiễu chiếm độ rộng phạm vi phổ tần tín hiệu cần đo, lọc chặn nén nhiễu với phần nhỏ tín hiệu đo 1.5 CÁC LOẠI SAI SỐ [errors] Mỗi thiết bị đo cho độ xác cao, có sai số hạn chế thiết bị đo, ảnh hưởng môi trường, sai số người đo thu nhận số liệu đo Các loại sai số có ba dạng: Sai số thô, sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên a) Sai số thô Các sai số thô quy cho giới hạn thiết bị đo sai số người đo Giới hạn thiết bị đo Ví dụ ảnh hưởng tải gây voltmeter có độ nhạy Voltmeter rẽ dòng đáng kể từ mạch cần đo tự làm giảm mức điện áp xác Ảnh hưởng tải giải thích chi tiết mục 1.7 Sai số đọc Là sai lệch quan sát đọc giá trị đo Các nhầm lẫn có BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ thể thị sai, hay đánh giá sai kim nằm hai vạch chia Các thiết bị đo số khơng có sai số đọc b) Sai số hệ thống Sai lệch có dạng, khơng thay đổi gọi sai số hệ thống Các sai số hệ thống có hai loại: Sai số thiết bị đo sai số môi trường đo Sai số thiết bị đo Các sai số thiết bị đo ma sát phận chuyển động hệ thống đo hay ứng suất lò xo gắn cấu đo khơng đồng Ví dụ, kim thị khơng dừng mức khơng có dịng chảy qua đồng hồ Các sai số khác chuẩn sai, dao động nguồn cung cấp, nối đất khơng đúng, ngồi cịn già hố linh kiện Sai số mơi trường đo sai số điều kiện bên ảnh hưởng đến thiết bị đo thực phép đo Sự biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, từ trường, gây thay đổi độ dẫn điện, độ rò, độ cách điện, điện cảm điện dung Biến thiên từ tính thay đổi mơ men quay (tức độ lệch) Các thiết bị đo tốt cho phép đo xác việc che chắn dụng cụ đến mức tối đa, sử dụng chắn từ trường, v v Các ảnh hưởng môi trường đo gây độ dịch chuyển nhỏ kết quả, thay đổi nhỏ dòng điện c) Sai số ngẫu nhiên Các sai số ngẫu nhiên nguyên nhân chưa biết, xuất tất sai số thô sai số hệ thống tính đến Khi voltmeter, hiệu chuẩn xác thực phép đo điện áp điều kiện môi trường lý tưởng, mà người đo thấy số đo có thay đổi nhỏ khoảng thời gian đo Độ biến thiên hiệu chỉnh cách định chuẩn, hay hiệu chỉnh thiết bị đo, mà phương pháp suy luận sai số ngẫu nhiên cách tăng số lượng phép đo, sau xác định giá trị gần đại lượng cần đo 1.6 GIỚI HẠN CỦA THIẾT BỊ ĐO Một thiết bị đo có giới hạn thang đo, cơng suất (hay khả tải dịng), tần số, trở kháng độ nhạy (ảnh hưởng tải) Các vấn đề giải thích sau - Giới hạn thang đo Mỗi thiết bị đo có khoảng đo lớn thông số cần đo Khoảng đo chia thành thang đo nhỏ thích hợp Ví dụ, voltmeter đo cao 300V chia thành thang đo phụ: 3V, 10V, 30V, 100V 300V Chuyển mạch thang đo thiết lập vị trí xác tuỳ thuộc vào giá trị đo yêu cầu Giả sử phép đo điện áp 9V sử dụng thang đo 10V Các thang đo cần phải có cho tất thông số cần đo Cần phải chọn thang đo cho thơng số đo thích hợp Nếu đo điện áp thang đo dịng điện, đồng hồ đo hư hỏng - Độ mở rộng thang đo Là thuật ngữ sử dụng chênh lệch giá trị lớn giá trị nhỏ thang đo Đối với giá trị đo đồng hồ mức nhỏ 10mA 100mA mức cao nhất, độ mở rộng thang đo 100mA - 10mA = 90mA Một đồng hồ đo điện áp có mức 0V giữa, với + 10V bên - 10V phía khác, có độ mở rộng thang đo 20V - Giới hạn công suất Mỗi thiết bị đo có khả xử lý cơng suất lớn nhất, nên cơng suất tín hiệu vào khơng vượt q giới hạn cơng suất đo Cơng suất vượt q làm hỏng đồng hồ đo hay mạch khuyếch đại bên đồng hồ đo - Giới hạn tần số Phần lớn cấu động đồng hồ đo tương tự có vai trị điện cảm mắc nối tiếp suy giảm dãi tần số cao Trong thiết bị đo sử dụng mạch chỉnh lưu mạch khuyếch đại, điện dung tiếp giáp cho hạn chế tín hiệu đo dãi tần số cao Cơ cấu đo điện động sử dụng để đo tín hiệu có tần số lên đến 1000Hz (do điện cảm nối tiếp), cấu đo từ điện (có chỉnh lưu) sử dụng để đo tín hiệu BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ có tần số lên đến 10 000Hz, millivoltmeter xoay chiều đo tín hiệu có tần số lên đến vài MHz Các hạn chế tần số khác gây điện dung song song Máy sóng sử dụng để đo tín hiệu có tần số dãi megahertz, giá thành tăng cần độ rộng băng tần cao Máy sóng khơng sử dụng cuộn dây hệ thống thị kim, ảnh hưởng bất lợi phần lớn cấu đo hạn chế loại bỏ - Giới hạn trở kháng Các thiết bị đo dùng để đo tín hiệu ac, có trở kháng phụ thuộc vào mạch transistor sử dụng Một máy phát tín hiệu tần số cao có trở kháng 75Ω hay 50Ω để phù hợp với trở kháng vào hệ thống cần đo Các thiết bị đo điện áp voltmeter máy sóng có trở kháng vào cao Một voltmeter tốt vừa phải có trở kháng vào khoảng 20000Ω / V, máy sóng đồng hồ đo số hay đồng hồ đo điện tử có trở kháng vài megohm Thiết bị đo điện áp có trở kháng cao cho độ xác phép đo cao hơn, hay có ảnh hưởng tải Trở kháng cấu đo cuộn dây động tuỳ thuộc vào độ nhạy đồng hồ, cịn trở kháng máy sóng kiểu ống tia phụ thuộc vào trở kháng vào khuyếch đại dọc sử dụng máy sóng 1.7 ẢNH HƯỞNG DO QUÁ TẢI Ảnh hưởng tải có nghĩa suy giảm trị số thông số mạch cần đo mắc thiết bị đo vào mạch Thiết bị đo tiêu thụ công suất từ mạch cần đo làm tải mạch cần đo Điện trở đồng hồ đo dòng làm giảm dòng điện mạch cần đo Tương tự, voltmeter mắc song song với mạch có điện trở cao, thực vai trị điện trở song song [shunt], nên làm giảm điện trở mạch Điều tạo mức điện áp thấp tải đọc đồng hồ đo Do đó, đồng hồ thị mức điện áp thấp so với điện áp thực, nghĩa cần phải lấy mức điện áp cao để có độ lệch Như vậy, ảnh hưởng tải hạn chế độ nhạy gọi giới hạn độ nhạy Ảnh hưởng tải biểu đồng hồ đo điện áp [voltmeter] sau Cho điện trở tải RL nội trở đồng hồ RM Cùng với điện trở mắc nối tiếp với tải RL RS (hình 1.1) Điện áp thực tế RL VL không mắc đồng hồ đo vào mạch, VM điện áp tải có đồng hồ đo tính theo phương trình (1.1) (1.2) tương ứng E × RL RS + RL E × ( RL //RM ) VM = RS + ( RL //RM ) VL = (1.1) (1.2) Ảnh hưởng tải tính theo phần trăm tính (VL - VM) x 100 / VL, ví dụ 1.1 1.2 Ví dụ 1.1: Với hai đồng hồ đo điện áp, đồng hồ có độ nhạy 20 000Ω/V, đồng hồ cịn lại có độ nhạy 1000Ω/V, đo điện áp RL mạch hình 1.2, thang đo 10V đồng hồ Tính sai số tải cho hai đồng hồ BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ 100 × 200 200 = kΩ 300 10 × 100 100 Điện áp thực tế chưa có đồng hồ = = = 9,1V 110 11 200 10 × = 200 = 8,7V , Vậy, sai số theo phần trăm 4,4% Điện áp đo = 200 23 10 + Trường hợp thứ nhất: RL //RM = Trường hợp thứ 2: Điện áp thực tế 9,1V (như tính trên) RL //RM = 100 ×10 100 = kΩ 110 11 100 11 = 100 = 4,8V , Vậy, sai số theo phần trăm 47,3% Điện áp đo = 100 21 10 + 11 10 × Ví dụ 1.1, nguồn điện áp Ví dụ 1.2, cho thấy ảnh hưởng nguồn cung cấp cho tải cung cấp từ nguồn dòng Ví dụ 1.2: Một nguồn dịng điện khơng đổi cung cấp dòng điện 1,5mA cho tải điện trở 100kΩ Tính điện áp điện áp gần tải sử dụng đồng hồ đo có điện trở 1000Ω / V để đo điện áp thang đo 100V Tính sai số tải theo phần trăm Điện áp = 1,5mA x 100kΩ = 150V Điện trở đồng hồ đo = 100V x 1000Ω/V = 100kΩ Điện trở tương đương = 100kΩ // 100kΩ = 50kΩ Điện áp điện trở 50kΩ = 1,5mA x 50kΩ = 75V Vậy điện áp đo = 75V Sai số % tải = (150V - 75V) x 100 / 150V = 50% 1.8 CAN NHIỄU Ở PHÉP ĐO So với tạp nhiễu bên tạo gợn sóng nguồn cung cấp, hay di chuyển lớn cách ngẫu nhiên số lượng vận tốc điện tử cấu kiện chủ động thụ động (gọi nhiễu Johnson hay nhiễu trắng, nhiễu vạch), trình độ gây giảm đột ngột thông lượng qua điện cảm, thiết bị đo bị can nhiễu từ bên ngồi giải thích sau Can nhiễu tần số thấp Khi dây dẫn điện nguồn cung cấp ac chạy song song gần với đầu dây tín hiệu đo, nhiễu mạnh ac (tần số 50Hz) can nhiễu vào đầu tín hiệu đo hiệu ứng điện dung dây dẫn Can nhiễu tần số cao Các tín hiệu tần số cao tạo có phát tia lửa điện vùng xung quanh thiết bị đo Tia lửa điện tạo chuyển mạch nguồn cung cấp, hệ thống đánh lửa, động điện chiều, máy hàn, phóng điện hào quang (tức ion hố khơng khí gần mạch điện áp cao), BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ hồ quang điện đèn huỳnh quang Tia chớp nguồn tần số cao tự nhiên Phát quảng bá từ đài thu phát vô tuyến đài phát di động công suất cao, lắp đặt gần thiết bị đo tạo tín hiệu tần số cao Các tín hiệu cao tần can nhiễu vào thiết bị đo, tín hiệu cao tần chỉnh lưu cấu kiện bán dẫn có thiết bị đo, tác động đến kết đo điện áp không mong muốn thể dạng khác phép đo, làm cho kết đo sai hoàn toàn Một số phép đo dc tiến hành điểm đo mạch có điện áp dc điện áp tín hiệu tần số cao Các phép đo điện áp dc khơng xác khơng lọc bỏ điện áp cao tần trước tín hiệu đo chỉnh lưu thiết bị đo Các cách phòng ngừa khắc phục phép đo để loại bỏ can nhiễu cao tần Trước tiên bao bọc có hiệu thiết bị đo để khơng bị can nhiễu ngồi trực tiếp vào thiết bị đo Thiết bị đo phải nối đất Cần phải lọc tín hiệu khơng mong muốn mạch vào, dây đo dây nguồn cung cấp để tín hiệu cao tần lọc bỏ trước chỉnh lưu, phải có mạch chọn băng tần tín hiệu đo để loại bỏ nhiễu can nhiễu tần số cao Mạch nối với bệ máy cần phải đảm bảo Mối hàn bị nứt hay thiếu kết nối, tạo điện trở đầu vào đất tín hiệu tần số cao, nên điện áp cao tần xâm nhập đầu vào minh hoạ hình 1.3 Tụ điện hình 1.3, dùng để lọc bỏ tín hiệu cao tần, có vai trò ngắn mạch tần số cao Nếu tụ hở mạch, hay điểm G không kết nối với đất (do áp lực hay mối hàn bị nứt), tín hiệu tần số cao có điểm A đưa đến đầu vào mạch khuyếch đại transistor, nên khuyếch đại chỉnh lưu (phần phi tuyến đặc tuyến) có đầu dạng điện áp dc Các đài phát quảng bá địa phương nghe ống nghe điện thoại can nhiễu Khi thực phép đo dc điểm có điện áp dc điện áp cao tần, điện áp cao tần gây mức dòng điện lớn chảy qua đầu que đo đầu que đo gần ngắn mạch với bệ máy tín hiệu cao tần thơng qua ảnh hưởng điện dung, làm nóng đầu que đo (thực tế xảy đo điện áp dc máy phát) Mắc nối tiếp cuộn cảm RF với đầu que đo để loại bỏ tình trạng Sử dụng mạch khuyếch đại thuật toán chế độ vi sai làm giảm tín hiệu nhiễu đồng kênh bản, loại bỏ nhiễu đồng kênh lên đến mức 100dB (Nếu có dự phịng nhiễu cao tần trên, hư hõng hệ thống từ tầng đến tầng khác, ngun nhân vỏ bảo vệ, nối đất, mạch lọc cuộn cảm cao tần, cần phải kiểm tra kỹ vần đề đó) 1.9 VỎ BẢO VỆ Vỏ bảo vệ lớp chặn vật liệu dẫn điện lắp phần có tín hiệu nhiễu Hiệu lớp bảo vệ tuỳ thuộc vào: (i) kiểu lớp bảo vệ, (ii) đặc tính vật liệu làm lớp bảo vệ (iii) độ hở lớp bảo vệ Trường nhiễu điện trường từ trường Các lớp bảo vệ từ tính sử dụng vật liệu sắt từ sắt Các lớp bảo vệ tĩnh điện sử dụng vật liệu dẫn điện không nhiễm từ nhôm Các vật liệu dẫn điện có đặc tính điện mơi nên hấp thụ nhiễu điện trường tĩnh Ngoài việc hấp thụ, nhiễu giảm phản xạ điện trường khỏi lớp bảo vệ Độ hấp thụ nhiễu tỷ lệ với độ dày vật liệu Sự phản xạ xảy BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ có gián đoạn trở kháng đặc trưng lớp bảo vệ môi trường xung quanh lớp bảo vệ 1.10 NỐI ĐẤT Có đường dẫn trở lại mức đất bảng mạch in, thường đường mạch rộng có điện trở thấp Dây tín hiệu cần phải đặt gần với đường nối đất để giảm ảnh hưởng điện cảm Đường mức đất mạch bảng mạch nối với đường đất hiệu dụng Mức đất, mạch hình 1.4, khơng đúng, điện áp bọc lộ chiều dài Zp phần từ II nối trở lại phần tử I Ảnh hưởng xấu phần tử I có độ nhạy cao, phần tử II thiết bị công suất lớn Các cách nối đất mạch hình 1.5a, 1.5b, thích hợp, tín hiệu có tần số 10MHz, ý chọn để tránh việc hình thành vịng đất 1.11 SO SÁNH THIẾT BỊ ĐO TƯƠNG TỰ VÀ THIẾT BỊ ĐO SỐ Các thiết bị đo tương tự sử dụng độ lệch kim thị tương tác dòng điện từ trường, hai từ trường Đa số phận cấu động có ma sát, nên có nhiều hạn chế (như giới hạn tần số cao, độ nhạy, sai số tải) sai số Trong đồng hồ đo số, không liên quan đến làm lệch, số thị đọc hiển thị (hiển thị tinh thể lõng hay LED), nên đồng hồ đo số khơng có sai số đồng hồ đo tương tự Các ưu điểm thiết bị đo số so với loại đồng hồ đo tương tự sau a) Ưu điểm đồng hồ đo số so với đồng hồ đo tương tự Độ xác cao (thơng dụng 0,0005% hay 5ppm) Độ rõ cao (khi số lượng đo thể chữ số, nên khơng thay đổi giá trị nó) (điển hình 1ppm) Độ phân giải tốt (tình trạng không rõ ràng bị giới hạn nhiều chữ số) Khơng có sai số thị sai Khơng có sai số đọc Khơng có sai số việc chuyển đổi số liệu đo Trở kháng vào cao (điển hình 10MΩ điện dung vào thấp 40pF) sai số tải không đáng kể Trở kháng vào không thay đổi tất thang đo Sự định chuẩn từ nguồn mẫu bên đồng hồ hoàn toàn ổn định Khơng có sai số dạng sóng tín hiệu 10 Hiển thị cực tính tự động, có khả tự động chỉnh tự động chuyển thang đo Các thang đo thay đổi theo nấc thập phân thay thang đo 10 , nên có số lượng thang đo hơn, khả mở rộng thang đo lớn BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ 11 Có khả xử lý số đo máy tính Các số liệu đo lưu trữ truy suất lúc 12 Có khả xử lý tín hiệu đo dãi tần số rộng 13 Thao tác đo đơn giản, cần ấn nút ấn để thiết lập lại tự động xác thiết bị đo cho số liệu đo 14 Có khả kết hợp nhiều thiết bị đo vào thiết bị kỹ thuật số Có thể lập trình phép đo dễ dàng 15 Thiết bị đo gọn kết cấu chắn b) Các nhược điểm đồng hồ đo số Cần phải có nguồn cung cấp sử dụng vi mạch (IC) Các đại lượng thay đổi chậm, nạp tụ quan sát Các đồng hồ tương tự quan sát biến thiên đo thử tụ điện phân Khi đo thử diode thực cách thông thường, nên có bổ sung mạch chuyên dụng dành riêng cho mục đích đo thử diode số đồng hồ đo số (tức chức đo mức sụt áp tiếp giáp pn) Giá thành cao, giá thành giảm xuống theo phát triển công nghệ chế tạo IC Vẫn nhiều tranh luận lợi thiết bị đo tương tự so với hiển thị số Tuy nhiên, ưu điểm thiết bị đo số có phần trọng loại thiết bị đo tương tự, nên thiết bị đo số ngày trở nên thông dụng hơn, giá thành thiết bị đo số giảm xuống Trong hệ thống đo phức tạp, cấu đo tương tự thị kim thể hình vẽ máy tính ngồi hiển thị số 1.12 CHỌN KHOẢNG ĐO TỰ ĐỘNG VÀ ĐO TỰ ĐỘNG Khoảng đo tự động định vị dấu chấm thập phân cách tự động để nhận độ phân giải tối ưu Nếu số thị 200, thiết bị đo số ½ - chữ số tự động chuyển mạch đến thang đo có độ nhạy cao hơn, cịn giá trị hiển thị cao 1999, thang đo có độ nhạy chọn Bộ đếm giải mã thay đổi vị trí dấu chấm thập phân yêu cầu khoảng đo tự động Một đồng hồ đo tự động hồn tồn cần tín hiệu cần đo có hai đầu vào đồng hồ đo điều chỉnh để đo thông số nào, cịn sau tồn tiến trình đo (chính 0, thị cực tính, thang đo, hiển thị) tiến hành tự động Đối với thiết bị đo tinh vi, khuynh hướng kết hợp nhiều thiết bị đo vào thiết bị Ví dụ, giám sát thơng tin có thiết bị đo sau: Máy tạo tín hiệu RF Đồng hồ đo công suất RF Đồng hồ đo công suất AF Đồng hồ đo hệ số méo dạng Máy phân tích phổ 10 Máy tạo tín hiệu AF Voltmeter số Đồng hồ đo độ nhạy Bộ đếm tần số Máy sóng nhớ số Bất kỳ thiết bị đo số thiết bị đo hình thành hoạt động theo lập trình Chế độ làm việc chọn, thiết bị đo chọn, loại phép đo yêu cầu lập trình theo lệnh, nên tín hiệu hiển thị hay in, toàn điều khiển bàn phím Phép đo theo chương trình máy tính gọi đo tự động 1.13 ĐO TRONG MẠCH (ICT) Việc đo thử mạch đo thử IC mức độ nhỏ hay trung bình mà không cần tháo IC khỏi mạch Điểm mấu chốt ICT giao diện BON Các đầu kẹp đầu que đo giao tiếp bật để gắn tải, nối chắn đến điểm cần đo thử Chương trình đo thử tự động cung cấp liệu vào để đo thử linh kiện Ví dụ, để đo thử IC, đo thử mạch truy xuất bảng trạng thái cho IC từ RAM thiết BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ bị đo thử tự động (ATE), so sánh với liệu IC cần đo thử với bảng trạng thái xác 1.14 KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ Phép đo cần phải thực cách cẩn thận thể số liệu đo phải phù hợp sau có tính tốn đến giới hạn độ nhạy, độ xác khả thiết bị đo Đơi số đo thể kết sai, người ta hiểu mạch tốt có sai hỏng ngược lại Hơn nữa, việc sử dụng thiết bị đo sai tạo nguy hiểm cho an toàn người đo thiết bị đo Các kỹ thuật đo sau cần phải tuân theo đo thử hay thực phép đo việc chẩn đoán hư hỏng, sửa chữa bảo dưỡng thiết bị điện tử Nối thiết bị đến nguồn điện lưới, tốt hết thông qua đầu nối ba chân, thực bật nguồn cho hệ thống theo trình tự sau: Các điểm quan trọng chuyển mạch ON đầu tiên, đóng [ON] nguồn cung cấp, sau đóng [ON] thiết bị đo, cuối đóng nguồn cung cấp cho mạch cần đo thử Khi tắt (chuyển mạch sang OFF), trình tự ngược lại, trình tự phải thực ngược lại: trước tiên tắt nguồn cung cấp cho mạch cần đo, tắt thiết bị đo, sau tắt nguồn cung cấp cuối ngắt điện lưới Điều bảo vệ thiết bị đo thiết bị cần đo khỏi xung độ Không hàn hay tháo mối hàn linh kiện nguồn cung cấp bật Bất kỳ lúc phải tắt thiết bị đo thiết bị đo chuyển mạch sang đóng [on] sau cần phải có khoảng thời gian đáng kể phép tụ thiết xả Các thiết bị đo thử cần phải nối đất cách hiệu để giảm thiểu biến thiên nhiễu Chọn thang đo phù hợp theo tham số cần đo, tuỳ theo giá trị đo yêu cầu Nếu giá trị đo yêu cầu, chọn thang đo cao sau đo giảm dần thang đo cho phù hợp, để tránh cho thiết bị đo bị tải bị hư hõng Thang đo chọn cuối cho kết đo gần với độ lệch lớn có phép đo điện áp dịng điện, gần mức trung bình phép đo điện trở, để có độ xác tối ưu hệ thống đo Khi giá trị đo 0, đồng hồ đo cần phải thị 0, khơng cần phải chỉnh phù hợp Không sử dụng đầu que đo nhọn có kích thước lớn chúng gây ngắn mạch Các đầu que đo cần phải nhọn Điều quan trọng việc nối điểm đo thử: hãng chế tạo thiết bị thường quy định điểm đo thử vị trí thuận tiện bảng mạch in Điện trở, mức điện áp dc, mức điện áp tín hiệu dạng sóng tín hiệu quy định cho điểm đo thử (điểm đo thử thường cọc lắp đứng bảng mạch in) Các điểm đo thử đệm tốt để tránh nguy hiểm tải cho mạch cần đo Các điểm đo thử thiết kế nhà chun mơn có kinh nghiệm, cần khảo sát thiết bị, không bỏ qua điểm đo thử trình sửa chữa Thông thường đầu que đo mang dấu dương âm phép đo điện áp dòng điện mạch Nguồn pin bên đồng hồ đo có cực tính ngược lại, tức đầu que đo âm nguồn pin đồng hồ đo nối đầu que đánh dấu dương (que đo màu đen) ngược lại, thể hình 1.6 Thực tế cần phải nhớ đo thử diode, tụ điện phân, transistor vi mạch Nếu điểm đo thử không cho trước, phép đo thực điểm khác nhau, cần phải ý điểm sau: a) Khi đo điện áp dc, phép đo cần phải thực linh kiện thực tế, vi mạch đo trực tiếp chân BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG I: PHÉP ĐO VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN TỬ