Bài giảng : CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ part 8 doc

www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 155 Nguyên lý làm việc: -Trongnửachukỳ (+) đầu tiên, D thông, C đượcnạp điện nhanh qua tr ở R i vớihằng số nạp τ n =R i .C và U C tăng đếnkhiU C > U x (t). Lúc này D t ắtvàtụ C sẽ phóng điện qua R V vớihằng số phóng T p =R V .C -Khi U C giảm đếnkhiU C < U x (t) thì tụ lại đượcnạp. NếuchọnT n << T th <<T p thì sau vài chu kỳ U C có giá trị không đổivà xấpxỉ U m Nhậnxét: Nếu điệnápxoaychiều có thành phần1 chiều khác 0 thì U C =U 0 +U m (= biên độ +thành phần1 chiều). Để khắcphụcngười ta dùng mạch tách sóng đỉnh có đầuvàomở. Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 156 + Mạch tách sóng đỉnh có đầuvàomở () t m UUt x U ω sin 0 += Nguyên lý làm việc: Cho điện áp vào hình sin, Trong 1/2 nửachu kỳ (+) đầu tiên D thông, C đượcnạp điệnvới hằng số nạpT n =R D thông . C và U C tăng đếnkhi U C > U X (t). Lúc này D tắtvàtụ C sẽ phóng điện qua R V vớihằng số phóng T p =R V .C ; và U C giảm đếnkhi U C < U X (t) tụ lại đượcnạp. NếuchọnT n << T th <<T p C 1 .R D th <<T th <<R V C R D th << R V Thì sau 1 số chu kỳ t/hiệutụ C sẽđượcnạp =U 0 +U m . Giả thiếtchiềucủa điệnápnhư hvẽ ( ) ( ) 00 sin sin 1 Dx C m m m Dm UUUUU tUU U t UU ωω ≈ =−=+ −+= − ⇒=− Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp U C U D R V U X AC V D C 0 U 0 t U X (t) -2U m -U m t -U m Hình 6.14 - Mạch tách sóng đỉnh có đầuvàomở và giản đồ thời gian của nó U C U D R V U X AC V D C U C U D R V U X AC V D C 0 U 0 t U X (t) -2U m -U m t -U m 0 U 0 t U X (t) -2U m -U m t -U m Hình 6.14 - Mạch tách sóng đỉnh có đầuvàomở và giản đồ thời gian của nó www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 157 b) Mạch tách sóng trung bình: Có nhiệmvụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điệnáp1 chiềucógiá trị trung bình tỷ lệ vớitỷ sốđiện áp trung bình của điệnápvào. Thường dùng các mạch chỉnh lưucả chu kỳ hoặcnửachukỳ. + Mạch chỉnh lưunửachukỳ: D 1 là chỉnh lưunửachukỳ. D 2 là ngăn không để điện áp ngượcquálớn đánh thủng D 1 đặtlênVônkế và làm cho điệntrở trong mạch tách sóng đồng đều trong cả chu kỳ. ChọnR V >> R D1 thuận R V + R D1th =R+R D2th R V D 1 D 2 R Kiểumắc 2 diode // R V V D Kiểumắc 1 diode U tb =U m /π U m 0 U RV Hình 6.15 Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 158 +Chỉnh lưucả chu kỳ: c) Mạch tách sóng hiệudụng Nhiệmvụ: Biến đổi điện áp xoay chiều thành 1 chiềucógiátrị tỷ lệ với giá trị hiệudụng của điệnápxoaychiều. Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp U tb =U m /π U m 0 U RV t D 1 D 2 D 3 D 4 U x AC V Hình 6.16 U tb =U m /π U m 0 U RV t U tb =U m /π U m 0 U RV t D 1 D 2 D 3 D 4 U x AC V D 1 D 2 D 3 D 4 U x AC V Hình 6.16 Tách sóng hiệu dụng U XAC U RDC =k.U Xhd Tách sóng hiệu dụng U XAC U RDC =k.U Xhd www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 159 Để tách sóng hiệudụng cầnphảinhững bước sau: +Bình phương điện áp: dùng mạch bình phương điệnáphoặc dùng mạch có đặctuyếnVôn-Ampebậc2 (i=S 0 U X 2 ) +Lấy tích phân: dùng các mạch khai cănhoặc dùng phương pháp khắc độ thang đo. Ta xét mạch tách sóng hiệudụng dùng các mạch có đặctuyếtVôn- Ampe bậc2: Để tăng khả năng đo điệnáphiệudụng, ngườitaxâydựng các mạch có đặctuyến Vôn-Ampe bậc2 bằng cách xấpxỉđặctuyến thành những đoạntuyếntínhliêntiếp nhau. Giả sử xây dựng mạch có đặctuyếnxấpxỷ thành 4 đo ạnnhư hình vẽ (0 ÷U 1 ), (U 1 ÷U 2 ), (U 2 ÷U 3 ), (U 3 ÷∞). () ∫ + = Tt t dtt x U T hd U 0 0 2 1 Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 160 4 đoạntương ứng với 4 khâu diode mắcliêntiếpvới nhau như sơđồ: -Diode D i được phân cựcbởicặp điệntrở R i và R i ’ để điểmlàmviệccủa chúng là U i (i=1, 2, 3) -Tính toán mạch như sau: Giả sử cầnxấpxỉđặctuyến: i=S 0 U 2 Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp mA D 1 R 1 R 2 R 3 U 3 R 3 ’ 0 R 2 ’ R 1 ’ U X i D0 i D2 R 0 i D1 i D3 E n i A D 2 D 3 U 1 U 2 Hình 6.17 mA D 1 R 1 R 2 R 3 U 3 R 3 ’ 0 R 2 ’ R 1 ’ U X i D0 i D2 R 0 i D1 i D3 E n i A D 2 D 3 U 1 U 2 mA D 1 R 1 R 2 R 3 U 3 R 3 ’ 0 R 2 ’ R 1 ’ U X i D0 i D2 R 0 i D1 i D3 E n i A D 2 D 3 U 1 U 2 Hình 6.17 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 161 } i R i R i R i R Rn E i U RRRR x U D i D i D i D i DDDU R D i D i D i DDDUU R R x U USU x U RR x U D i D i DDDUU R R x U USU x U R x U D i DDDU i duocTinh 'Biet ' '. ' 3 1 ' 2 1 ' 1 1 0 1 3210A i thong 3 , 2 , 1 : x U 3 voi ?' 1210A i tat 3 , thong 2 , 1 : 3x U 2 tu voiTuong ?' 1 0 2 2 02 i A i 2 ' 1 1 0 1 10A i tat 3 , 2 , thong 1 : 2x U 1 Voi ? 0 0 2 1 01 i A i 1 0 0A i tat 3 , 2 , 1 : 1x U0 Voi → + = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +++= +++= <⊕ =→++= ≤<⊕ =→ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ ===→= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +=+= ≤<⊕ =→ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ ===→= == ≤< ⊕ Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp i A S 0 U 3 2 S 0 U 2 2 S 0 U 1 2 i D0 i D0 + i D1 i D0 + i D1 + i D2 i D0 + i D1 + i D2 + i D3 U X U X Δi A Hình 6.18 i A S 0 U 3 2 S 0 U 2 2 S 0 U 1 2 i D0 i D0 + i D1 i D0 + i D1 + i D2 i D0 + i D1 + i D2 + i D3 U X U X Δi A i A S 0 U 3 2 S 0 U 2 2 S 0 U 1 2 i D0 i D0 + i D1 i D0 + i D1 + i D2 i D0 + i D1 + i D2 + i D3 U X U X Δi A Hình 6.18 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 162 6.3. Đồng hồ vạnnăng (MULTIMETERS) •làmộtloạidụng cụđo điệncơ bản đachứcnăng được dùng khá phổ biến, có các chức năng cơ bản là đo dòng điện, đo điện áp, và đo điện trở ngoài ra có một số đồng hồ còn có thể đo tần số dòng điện, điện dung tụ điện, kiểm tra điốt, kiểm tra Transistor lưỡng cự c . •Có2 loại đồng hồ vạnnăng: Đồng hồ vạnnăng tương tự (hay còn đượcgọi tắt là VOM – Volt-Ohm-Milliammeter),và đồng hồ vạnnăng số (DMM – Digital Multimeter). 6.3.1. Đồng hồ vạnnăng tương tự -VOM * Các chứcnăng đonhư sau: o Đo điệnápmộtchiều: DCV o Đogiátrị hiệudụng của điệnápxoaychiều: ACV. o Đocường đồ dòng điệnmộtchiều: DCA o Đo điệntrở: Ω Ngoài ra có một số đồng hồ còn có thêm chức năng khác như: o Đo điện dung tụ điện oKiểm tra điốt, kiểm tra Transistor lưỡng cực Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 163 VOM thường đượccấutạotừ 1 cơ cấu đotừđiện, và sử dụng các mạch đo khác nhau sẽ tạo thành chứcnăng đo và thang đo khác nhau, sử dụng chuyểnmạch để chọnchứcnăng đo và thang đo. Thang chỉ thị của CCĐ đượckhắc độ phù hợpvớimỗichứcnăng và thang đotương ứng. Hình 6.19 - Đồng hồ vạnnăng tương tự thựctế -VOM Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 164 6.3.2. Đồng hồ vạnnăng số -DMM • Các chứcnăng đonhư sau: Đồng hồ vạnnăng số DMM có nhiều tính tính năng đonổibậthơn đồng hồ vạnnăng tương tự, cũng có các chứcnăng đocơ bảnnhư của VOM như: o Đo điệnápmộtchiều o Đogiátrị hiệudụng (trị sốđỉnh hoặc trung bình) c ủa điệnápxoay chiều. o Đocường độ dòng điệnmộtchiều o Đotrị số hiệudụng (trị sốđỉnh hoặc trung bình) cùng dòng điện xoay chiều o Đo điệntrở o … Chương 6. Đo dòng điệnvàđiệnáp [...]... CS xung (Pxung ): là trị số CS trung T ; 1 Ptb = ∫ uidt T 0 ⇒ Ptb = Pxung GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 τ T Trang 167 Chương 7 Đo công suất • Lượng trình đo CS: 10-6 W ÷ 107 W • Đơn vị đo CS: oát (W) • Đơn vị đo CS tương đối: dBW, dBmW: dùng để so sánh các mức CS ở các vị trí khác nhau α = 10 lg P P1 α : CS tương đối; P: trị số CS W(mW) tại một vị trí nào đó; P 1: trị số CS ban... Đo CS bằng điện trở nhiệt www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 1 68 Chương 7 Đo công suất Đo CS ở tần số thấp: dùng phương pháp nhân Phương tiện đo công suất: oát mét, gồm oát mét đo CS hấp thụ và oát mét đo CS truyền thông - Oát mét đo CS hấp th : là phuơng tiện đo CS tiêu tán trên tải phối hợp của chính phương tiện đo đó (hình 7-1) Nó hấp thụ toàn bộ CS của... cao Ưu điểm: Không có sai số do mất phối hợp trở kháng Quán tính nhỏ Dải tần rộng Cấu trúc đơn giản Nhược điểm: eH phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 173 Chương 7 Đo công suất 7.2.3 Đo CS bằng pp đo điện áp trên tải thuần trở - Phương pháp đo công suất bằng cách đo điện áp trên tải thuần trở là cơ sở để chế tạo oát-mét đo công suất...Chương 6 Đo dòng điện và điện áp Hình 6.20 – Đồng hồ vạn năng số cầm tay (Handheld DMM) Hình 6.21 – Đồng hồ vạn năng số để bàn (Bench DMM) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 165 Chương 7 Đo công suất • Khái niệm • Các p2 đo công suất: - pp nhân - pp dùng chuyển đổi Hall - pp đo điện áp trên tải thuần trở - pp dùng điện trở nhiệt www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 166 Chương 7 Đo công suất 7.1 Khái niệm Công suất: năng lượng điện từ trường tiêu thụ trên tải trong một đơn vị thời gian Mạch điện một chiều: P = U.I Mạch điện xoay chiều: p = u.i Mạch điện có dạng điều ho : 1 P= T T ∫ pdt = U I cosϕ : CS thực hiện 0 CS phản kháng: Q = U.I sinϕ cos ϕ = Mạch điện hoạt động ở chế độ xung bình trong khoảng... pháp đo công suất Đặc điểm đo CS ở tần số cao: • Biến đổi CS về đại lượng trung gian rồi đo đại lượng đó • Sai số của phép đo phụ thuộc vào sự phối hợp trở kháng giữa nguồn phát và phụ tải, phụ thuộc vào tần số và các tác động của môi trường Các phương pháp đo CS ở tần số cao: • Đo CS dùng chuyển đổi Hall (dùng cho cả t/số thấp và t/số cao) • Đo CS bằng cách đo điện áp trên tải thuần trở • Đo CS bằng điện. .. x2 = I sin (ωt − ϕ) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 170 Chương 7 Đo công suất 4 x1 x2 = 4UI sin (ωt )sin (ωt − ϕ) = 2UI cos ϕ − 2UI cos(2ωt − ϕ) • Điện áp được đo bằng một đồng hồ từ điện mắc song song với 1 tụ điện Chỉ số của đồng hồ là thành phần 1 chiều: 2UIcosϕ, là CS cần đo trên tải • Phần tử có đặc tuyến bậc 2: lấy phần đầu của đặc tuyến V-A của... đo theo đơn vị công suất Sai s : sai số do lệch phối hợp trở kháng; sai số của Rt ; sai số của Vôn mét Sai số tổng ≤ 20% công suất đo Oát mét loại này đo được CS đến hàng chục nghìn W ở dải tần đến vài GHz P= www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 175 Chương 7 Đo công suất 7.2.4 Đo công suất dùng điện trở nhiệt Oát mét dùng điện trở nhiệt được xây dựng trên cơ. .. cho ra điện áp tỉ lệ với tích của I và từ cảm tác động vuông góc lên bề mặt của tinh thể • Sức điện động Hall: eH = KH.B.i (*) KH: hệ số chuyển đổi, phụ thuộc vào vật liệu, kích thước, hình dạng của tấm bán dẫn và nhiệt độ môi trường • Nếu B ~ Ut; i ~ It ⇒ eH = KH.KI.Ut.It KI : hệ số tỉ lệ Ở mạch điện 1 chiều, sức điện động Hall : eH = KH.KI.Pt Ở mạch điện xoay chiều hình sin, sức điện động Hall: eH... không cao để giảm sự truyền nhiệt ra môi trường và tăng tốc độ đốt nóng dây điện trở + Chiều dài của sợi dây điện trở phải thoả mãn đk: l< λ min 8 , để sự phân bố dẫn điện trên sợi dây được đồng đều; λmin : độ dài cực tiểu của bước sóng điện từ của nguồn công suất cần đo www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Hình 7-6 Trang 176 . sau: o Đo điện pmộtchiều: DCV o Đogiátrị hiệudụng của điện pxoaychiều: ACV. o Đocường đồ dòng điệnmộtchiều: DCA o Đo điệntr : Ω Ngoài ra có một số đồng hồ còn có thêm chức năng khác nh : o Đo điện. dùng khá phổ biến, có các chức năng cơ bản là đo dòng điện, đo điện áp, và đo điện trở ngoài ra có một số đồng hồ còn có thể đo tần số dòng điện, điện dung tụ điện, kiểm tra điốt, kiểm tra Transistor. c ủa điện pxoay chiều. o Đocường độ dòng điệnmộtchiều o Đotrị số hiệudụng (trị sốđỉnh hoặc trung bình) cùng dòng điện xoay chiều o Đo điệntrở o … Chương 6. Đo dòng điệnv điện p www.ptit.edu.vn GIẢNG