Bài giảng : CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ part 6 pot

www.ptit.edu.vn GING VIấN: Ths. TrnThcLinh B MễN: KTT - KHOA KTT1 Trang 111 5.4.1. Phng phỏp xỏc nh nhiuchu k t t t x T t t { a) b) c) d) fx U x U dk U do U x N Mạch vào Tạ o dạ ng xung Tạo xung chuẩn Tạo xung đi ều khiển Giải mã và chỉ thị Bộ đếm xung ch U fx U dk U x U d U Xung chốt Xung xóa x N Khóa hỡnh 5.10 hỡnh 5.11 Chng 5. o tns, khong thi gian & di pha To xung chun B m xung Gii mó v ch th Mch vo To dng xung Chia tn Khoỏ U fx f ch U ct N x xung cht To xung iu khin U x U xung xoỏ U k To xung chun B m xung Gii mó v ch th Mch vo To dng xung Chia tn Khoỏ U fx f ch U ct N x xung cht To xung iu khin U x U xung xoỏ U k www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 112 5.4.1. Phương pháp xác định nhiều chu kỳ (tiếp) a. Sơ đồ khối b. Chứcnăng các khối: -M ạch vào:thựchiệntiềnxử lý như phân áp, lọcnhiễu hoặcbiến đổit/h tuần hoàn dạng bấtkỳởđầu vào thành hình sin cùng chu kỳ vớit/hvào đó. -M ạch tạodạng xung:biến đổi t/h hình sin có chu kỳ Tx thành t/h xung nhọn đơncực tính có chu kỳ Tx. Hình 5-10: Sơ đồ khốimáyđếmtầntheophương pháp xác định nhiều chu kỳ Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha Tạo xung chuẩn Bộ đếm xung Giải mã và chỉ thị Mạch vào Tạo dạng xung Chia tần Khoá U fx f ch U ct N x xung chốt Tạo xung điều khiển U x U đ xung xoá U đk Tạo xung chuẩn Bộ đếm xung Giải mã và chỉ thị Mạch vào Tạo dạng xung Chia tần Khoá U fx f ch U ct N x xung chốt Tạo xung điều khiển U x U đ xung xoá U đk www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 113 b. Chứcnăng các khối: (tiếp) - Tạo xung chuẩn: thường gồmcóbộ dao động thạch anh, các bộ chia hay nhân tầnsố, và bộ tạodạng xung. Bộ dao động thạch anh tạo ra các xung t/g có độ chính xác cao với tầnsố f 0 , xung chuẩnnàyđược đưa qua bộ chia tần để tạo ra xung có tầnsố là f ch = f 0 /n = 10 k (Hz). - Tạo xung điềukhiển: nhậnt/hU ch và tạoraxungđ/k đóng mở khoá có độ rộng Δt = T ch =10 -k (s) - Mạch giảimãvàchỉ thị: Giải mã xung đếm đượcvàđưa vào các cơ cấuchỉ thị số, có thể là dùng Led 7 đoạnhoặc LCD để chỉ thị kếtquả cần đo. - Bộ đếm: đếm các xung ở đầura. Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 114 c. Nguyên lý làm việc: Hình 5-11: Giản đồ thờigian -Trong t/g có xung điềukhiển khoá sẽ đượcmở, xung đếm qua khoá kích thích cho bộ đếm xung. -Giả sử trong 1 chu kỳ đếm Δt, đếm đượcN x xung. Số xung N x này sẽ được đưa qua mạch giải mã và chỉ thị để hiểnthị kết quả là tầnsố cần đo t t t x T t Δ t { a) b) c) d) fx U x U dk U do U x N Nếuchọn (Hz) thì (Hz) k ch f = 10 x xx x N Δt = N T = f x x N f = Δ t ⇒ ch ch 1 Δ t = T = f x xxch ch N f = =N.f T vậy , với k xx f = 10.N Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 115 d. Đánh giá sai số: -Sai số của xung đ/k (Δt) do sai số của bộ tạo xung chuẩn và bộ tạo xung đ/k gây ra. - Sai số lượng tử: sai số tuyệt đốilà± 1 xung đếm, sai số tương đốilà± 1/Nx fx tăng Æ Nx tăng Æ ± 1/Nx giảm. fx giảm ÆNx giảm Æ ± 1/Nx tăng. -Khi f x nhỏảnh hưởng của sai số lượng tử sẽ lớn Æ trong trường hợp này ta sẽ chuyển sang phương pháp đo xác định 1 chu kỳ. Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 116 5.4.2. Phương pháp xác định một chu kỳ hình 5.13 t t t { x T T fx U t t x U dk U ch U do U x t = nTΔ (n = 1) x N xung Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha Hình 5-12 Tạo xung đếm chuẩn Bộđếm xung Giải mã và chỉ thị số Mạch vào Tạo dạng xung Tạo xung đk Khoá U fx U x U đk U ch U đ N x xung xoá xung chốt Hình 5-12 Tạo xung đếm chuẩn Bộđếm xung Giải mã và chỉ thị số Mạch vào Tạo dạng xung Tạo xung đk Khoá U fx U x U đk U ch U đ N x xung xoá xung chốt Tạo xung đếm chuẩn Bộđếm xung Giải mã và chỉ thị số Mạch vào Tạo dạng xung Tạo xung đk Khoá U fx U x U đk U ch U đ N x xung xoá xung chốt www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 117 a. Sơ đồ khối b. Chứcnăng các khối: -M ạch vào: Thựchiệntiềnxử lý như phân áp, lọcnhiễu hoặcbiến đổitín hiệutuần hoàn dạng bấtkỳởđầu vào thành hình sin cùng chu kỳ với tín hiệuvàođó. -M ạch tạodạng xung: Biến đổi tín hiệuhìnhsin cóchukỳ T x thành tín hiệu xung nhọn đơncựctínhcóchukỳ T x . Hình 5-12 5.4.2. Phương pháp xác định một chu kỳ (tiếp) Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha Tạo xung đếm chuẩn Bộđếm xung Giải mã và chỉ thị số Mạch vào Tạo dạng xung Tạo xung đk Khoá U fx U x U đk U ch U đ N x xung xoá xung chốt Hình 5-12 Tạo xung đếm chuẩn Bộđếm xung Giải mã và chỉ thị số Mạch vào Tạo dạng xung Tạo xung đk Khoá U fx U x U đk U ch U đ N x xung xoá xung chốt Tạo xung đếm chuẩn Bộđếm xung Giải mã và chỉ thị số Mạch vào Tạo dạng xung Tạo xung đk Khoá U fx U x U đk U ch U đ N x xung xoá xung chốt www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 118 b. Chứcnăng các khối: (tiếp) - Tạoxungchuẩn: Tạo ra các xung thờigianchuẩncóđộ chính xác cao vớitầnsố f ch . Các xung này đượcsử dụng làm xung đếm đưatới khóa. - Tạoxungđiềukhiển: Nhận tín hiệutừ mạch tạodạng xung và tạoraxungđiềukhiển đóng mở khoá có độ rộng Δt = nT x (s). - Bộ đếm: Đếm các xung ở đầu ra, xung đếmlấytừ bộ tạo xung đếmchuẩn. - Mạch giảimãvàchỉ thị: Giảimãxungđếm đượcvàđưavào các cơ cấuchỉ thị số, có thể là dùng Led 7 đoạnhoặc LCD để chỉ thị kếtquả cần đo. Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 119 c. Nguyên lý làm việc: - T/h U fx đưa qua Mạch vào tới Bộ tạodạng xung để tạo ra xung nhọncó chu kỳ T x . Xung này sẽ đ/k Bộ tạo dạng xung đ/k để tạoraxungđ/k có độ rộng Δt=nT x (VD: n=1) - Trong t/gian có xung Δt, xung đếm chuẩnU ch qua khoá kích thích cho bộ đếm xung. - Giả sử đếm đượcN x xung thì số xung N x này sẽ được đưa qua mạch giảimãvàchỉ thị để đạt đượckếtquả là tầnsố hoặcchukỳ cần đo Δt=T x =N x .T ch , vớiT ch là chu kỳ của xung đếmchuẩn ⇒ fx=1/Tx = 1/NxT ch = f ch /Nx Hình 5-13 Giản đồ thờigian t t t { x T T fx U t t x U dk U ch U do U x t = nT Δ (n = 1) x N xun g Nếuchọn (Hz) thì (Hz) vớik = 0, ±1, ±2, k ch f = 10 ch Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha k x x 10 f = N www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 120 d. Đánh giá sai số: -Do saisố của xung đếm -Do saisố lượng tử (±1/Nx) Kếthợp2 p 2 đotrênđể tạora1 máy đếmtầncódảitần đorộng và độ chính xác cao. 5.4.3. Giảmnhỏ sai số ±1 xung đếm Các phương pháp làm giảmnhỏ sai số ±1 xung đếm: -Tăng tầnsố chuẩn -Tăng chu kỳ xung tín hiệu đoq.T x -Phương pháp đếmnộisuy Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha [...]... (hình 5.14h) Ta c : Do đ : Δt 2 = n.Tx n.f c n.Tx = Tc fx n f x = fc N N= www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 122 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha 5.4.3 Giảm nhỏ sai số ±1 xung đếm (tiếp) Đánh giá sai số phương pháp đếm nội suy số www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 123 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời... pháp phổ biến để đo pha Nguyên l : + 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 ω = 2πT ϕ = 2π www.ptit.edu.vn và ϕ = ω ΔT ΔT ΔT (rad) hay ϕ0 = 360 0 T T GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1... www.ptit.edu.vn 2 ΔT T ϕ0 = 180 0 I0 Im GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Hình 5- 16 Trang 127 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha 5.5.2 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 Ux1, Ux2 • Trigger: tạo ra xung vuông có độ rộng... pha 5.5 Đo độ di pha u1 = U m1 sin (ωt + ϕ1 ) u2 = U m 2 sin (ωt + ϕ 2 ) Δϕ = ϕ1 − ϕ 2 Các phương pháp: • phương pháp vẽ dao động đồ • phương pháp biến đổi độ di pha thành khoảng thời gian • phương pháp biến đổi độ di pha thành điện áp; www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 124 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha 5.5.1 Đo di pha bằng pp đo khoảng... • Tạo xung đo: chia tần số xung đếm chuẩn tạo ra xung đo có độ rộng Tđo U1(t) Mạch vào 1 U2(t) Mạch vào 2 Tạo dạng Ux1 Unx xung UT Uđ Bộ đếm Trigger Khoá Khoá xung 2 1 Tạo dạng Ux2 Uch Nx xung xung xoá Uđ o Giải mã Tạo xung Tạo xung và chuẩn đo xung chốt chỉ thị Hình 5.17- Sơ đồ khối của Phamét số www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 128 Chương 5 Đo tần số,... cần đo Ta có góc lệch pha giữa 2 tín hiệu U1(t) và U2(t) là www.ptit.edu.vn U1 U2 t Ux1 t Ux2 t UT ΔT T t Uch t Unx n xung t Uđo Tđo t Uđ t Nx xung Hình 5.18 - Giản đồ thời gian GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh Trang 129 BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha ΔT , ΔT = nTch Δϕ = 360 T (n là số xung của 1 nhóm xung, Tch là chu kỳ xung đếm chuẩn) 0 Nx n= h T ⇒ Δϕ = 360 ... 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 ϕ của 2 điện áp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 1 26 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha - Mạch vi phân phân b : • • • đầu ra của nó đưa tới đầu vào Bộ đa hài đồng bộ I chỉ các xung nhọn dương (hình c)... Tđo =h.T, c Đánh giá sai s : • Do sai số của Tch 1 1 , ± • Do sai số lượng tử : ± n h • Sai số do độ không đồng nhất của kênh 1, kênh 2 là Δϕ' → Δϕ do = Δϕ' + Δϕ • Khắc phục: + Đưa tín hiệu U1(t) hoặc U2(t) vào cả 2 kênh, giả sử Phamét chỉ thị giá trị là Δϕ'do = Δϕ' , ta c : Δϕ = Δϕ do − Δϕ'do + Quá trình hiệu chỉnh này có thể được thực hiện nhờ bộ đếm xung thuận nghịch www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN:... GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 N t Trang 121 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha 5.4.3 Giảm nhỏ sai số ±1 xung đếm (tiếp) Phương pháp đếm nội suy -Trong khoảng thời gian bằng độ rộng xung cửa Δt1, số lượng xung tín hiệu cần đo ở đầu vào là n (hình 5.14d), được đếm và ghi giữ số liệu lại trong bộ nhớ ′ Ta c : f x = n Δt1 ′ Trị số f x là khác với trị số fx cần đo. .. www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths Trần Thục Linh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 130 Chương 5 Đo tần số, khoảng thời gian & độ di pha 5.5.3 Đo độ di pha bằng phương pháp vẽ dao động đồ U 1 Phương pháp dùng quét tuyến tính: 1 U2 u1 = U m1 sin (ωt + ϕ1 ) u2 = U m 2 sin (ωt + ϕ 2 ) ΔT Δϕ = ϕ1 − ϕ 2 = 360 T ΔT T 2 Phương pháp Lixazu: Hình 5.19 Giả thiết đo độ di pha của t/hiệu qua một M4C Phương pháp này . đượcvàđưavào các cơ cấuchỉ thị số, có thể là dùng Led 7 đo nhoặc LCD để chỉ thị kếtquả cần đo. Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT. của2 điện pđo tỉ lệ với góc di pha của chúng. Hình 5-14 Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang 1 26 Pha. đo nhoặc LCD để chỉ thị kếtquả cần đo. - Bộ đếm: đếm các xung ở đầura. Chương 5. Đo tầnsố, khoảng thời gian & độ di pha www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1 Trang