Cơ sở đo lường điện tử part 4 pdf

61 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 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 62 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 4.2 Sѫÿӗcҩutҥomӝt MHS ÿiӇn hình 1. C̭u t̩o MHS: - Ӕng tia ÿiӋn tӱ - Kênh lӋch ÿӭng Y - Kênh lӋch ngang X và ÿӗng bӝ - Kênh Z (khӕng chӃÿӝsáng) * ͘ng tia ÿi͏n t͵: + là bӝ phұn trung tâm cӫaMHS, sӱ dөng loҥi ӕng 1 tia khӕng chӃ bҵng ÿiӋntrѭӡng + Có nhiӋmvө hiӇnthӏ dҥng sóng trên mànhìnhvàlàÿӕitѭӧng ÿiӅ u khiӇn chính (U y , U x , U G ). Mҥch vào và phân áp Y TiӅn khuӃch ÿҥi Dây trӉ KhuӃch ÿҥi Y ÿӕi xӭng Tҥo xung chuҭn K/ÿҥi ÿӗng bӝ và tҥo dҥng Tҥo xung ÿӗng bӝ Tҥo ÿiӋn áp quét Ĉӧi liên tөc Mҥch vào và KĈ X K/ÿҥi X ÿӕi xӭng Chӑn cӵc tính K/ÿҥi Z Kênh l͏ch ÿͱng Y Kênh l͏ch ngang X và ÿ͛ng b͡ Kênh Z Tӟi G cӫa 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 ÿb U x U xÿb 1 2 3 CRT X 1 X 2 Y 1 Y 2 Hình: S˯ÿ͛ kh͙i MHS 1 kênh dùng ͙ng tia ÿi͏n t͵ 63 * Kênh l͏ch ÿͱng Y: có nhiӋmvө nhұn tín hiӋuvàocҫnquansát, biӃn ÿәivàtҥo ra ÿiӋnápphùhӧpcungcҩpchocһpláiÿӭng Y 1 , Y 2 . Gӗmcáckhӕichӭcnăng: + Chuy͋nm̩ch k͇tn͙i ÿ̯uvàoS 1 : chophépchӑnchӃÿӝhiӇnthӏ tín hiӋu. S 1 tҥiAC: chӍ hiӇnthӏ thành phҫnxoaychiӅucӫaU th . S 1 tҥiDC: hiӇnthӏ cҧ thành phҫnmӝtchiӅuvàxoaychiӅucӫaU th . S 1 tҥiGND: chӍ quan sát tín hiӋunӕi ÿҩt(0V). + M̩ch vào phân áp Y : có nhiӋmvө phӕihӧptrӣ kháng và phân áp tín hiӋuvào ÿӇ tăng khҧ năng ÿo ÿiӋnápcao. Thѭӡng dùng các khâu phân áp R-C mҳc liên tiӃp nhau, hӋ sӕ phân áp không phө thuӝcvàotҫnsӕ. ChuyӇnmҥch phân áp ÿѭӧc ÿѭarangoàimһt máy và kí hiӋu là Volts/Div. + Ti͉nkhu͇ch ÿ̩i : có nhiӋmvө khuӃch ÿҥi tín hiӋu, làm tăng ÿӝ nhҥy chung cӫa kênh Y. Thѭӡng dùng các mҥch KĈ có trӣ kháng vào lӟnvàcóhӋ sӕ KĈ lӟn. + Dây tr͍ : có nhiӋmvө giӳ chұm tín hiӋutrѭӟc khi ÿѭatӟi KĈ Y ÿӕixӭng, thѭӡng dùng trong các chӃÿӝquét ÿӧi ÿӇ tránh mҩtmӝtphҫnsѭӡntrѭӟccӫa tín hiӋu khi quan sát. Thѭӡng dùng các khâu L-C mҳcliêntiӃp. Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 64 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) + KĈ Y ÿ͙ixͱng: có nhiӋmvө KĈ tín hiӋu, làm tăng ÿӝ nhҥy chung cӫakênhY, ÿӗng thӡitҥoraÿiӋnápÿӕixӭng ÿӇ cung cҩpchocһpláiÿӭng Y 1 Y 2 . + T̩o ÿi͏nápchu̱n : tҥoraÿiӋnápchuҭncódҥng biên ÿӝ, tҫnsӕ biӃttrѭӟc, dùng ÿӇ kiӇmchuҭnlҥicáchӋ sӕ lӋch tia cӫaMHS * Kênh l͏ch ngang X và ÿ͛ng b͡: có nhiӋmvө tҥoraÿiӋnápquétphùhӧpvӅ dҥng và ÿӗng bӝ vӅ pha so vӟiU Y1, Y2 ÿӇ cung cҩpchocһp lái ngang X 1 X 2 + Chuy͋nm̩ch ÿ͛ng b͡ S 2 : chophépchӑn các tín hiӋu ÿӗng bӝ khác nhau. S 2 tҥiCH: tӵÿӗng bӝ (U ÿ b = U th ) S 2 tҥiEXT: ÿӗng bӝ ngoài (U ÿ b =U EXT ), tín hiӋu ÿӗng bӝÿѭӧc ÿѭaqua ÿҫuvào EXT. S 2 tҥiLINE: ÿӗng bӝ vӟilѭӟi ÿiӋnAC 50Hz (U ÿ b =U AC50Hz ) lҩytӯ nguӗnnuôi. + KĈÿ͛ng b͡ và t̩od̩ng : k/ÿҥi tín hiӋuU ÿb phù hӧpvàtҥoradҥng xung nhӑn ÿѫncӵc tính có chu kì: T x =T ÿ b 65 + T̩o xung ÿ͛ng b͡: chia tҫnU x và tҥo ra xung ÿӗng bӝ có chu kì: T x ÿ b =nT x =nT ÿ b . Xung này sӁÿiӅu khiӇnbӝ tҥo ÿiӋnápquétÿӇ tҥora U q răng cѭatuyӃntínhtheochӃÿӝquét ÿӧihoһc quét liên tөcvàcóchukìT q =T x ÿ b . + KĈ X ÿ͙ixͱng : KĈÿiӋnápquétvàtҥoraÿiӋnápÿӕixӭng ÿӇ ÿѭatӟicһplái ngang X 1 X 2 . + M̩ch vào và KĈ X : nhұn tín hiӋuU X và k/ÿҥi, phân áp phù hӧp. + Chuy͋nm̩ch S3 : chuyӇnmҥch lӵachӑnchӃÿӝquét (quét liên tөc, quét ÿӧi) + B͡ t̩o ÿi͏n áp quét : tҥo ÿiӋn áp quét liên tөc (hoһc quét ÿӧi) ÿѭa ÿӃn cһp phiӃn X * Kênh ÿi͉ukhi͋nch͇ÿ͡sáng Z: có nhiӋmvө nhұn tín hiӋu ÿiӅuchӃÿӝsáng U Z vào, thӵchiӋnchӑncӵc tính và k/ÿҥi phù hӧprӗi ÿѭatӟilѭӟi ÿiӅuchӃ G cӫa CRT. Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 66 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 2. C̭u t̩o cͯa ͙ng tia ÿi͏n t͵: Ӕng tia ÿiӋntӱ CTR (Cathode Ray Tube) là 1 ӕng thuӹ tinh hình trө có ÿӝ chân không cao, ÿҫu ӕng có chӭa các ÿiӋncӵc, phía cuӕi loe ra hình nón cөt, mһt ÿáy ÿѭӧcphӫ 1 lӟphuǤnh quang tҥo thành màn hình. Cҩutҥogӗm3 phҫn: Súng ÿiӋntӱ HӋ thӕng lái tia Màn hình Y 2 Sӧi ÿӕt F K G A 1 A 2 Y 1 X 1 X 2 R 1 R 2 R focus R bright -E A hұu Lӟp than chì Màn huǤnh quang Hình : S˯ÿ͛c̭ut̩ocͯa ͙ng tia ÿi͏nt͵ 67 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) a) Màn hình: -LӟphuǤnh quang thѭӡng là hӧpchҩtcӫa Phôtpho. Khi có ÿiӋntӱ bҳntӟi màn hình, tҥivӏ trí va ÿұp, ÿiӋntӱ sӁ truyӅn ÿӝng năng cho các ÿiӋntӱ lӟp ngoài cùng cӫa nguyên tӱ Phôtpho, các ÿiӋntӱ này sӁ nhҧytӯ mӭcnăng lѭӧng thҩplênmӭcnăng lѭӧng cao và tӗntҥi trong 1 thӡigianrҩtngҳnrӗitӵ nhҧyvӅ mӭcnăng lѭӧng thҩpban ÿҫu và phát ra photon ánh sáng. -Màusҳc ánh sáng phát ra, thӡigiantӗntҥicӫa ÿiӇmsáng(ÿӝ dѭ huy cӫamàn hình) sӁ phө thuӝcvàohӧpchҩtcӫa Phôtpho (tӯ vài Ps ÿӃnvàis). b) Súng ÿi͏n t͵ : gӗm sӧi ÿӕt F, catӕt K, lѭӟi ÿiӅu chӃ G (M), các anӕt A 1 ,A 2 . NhiӋm vө: tҥogiatӕcvàhӝitө chùm tia ÿiӋntӱ -CácÿiӋncӵccódҥng hình trө, làm bҵng Niken, riêng Katӕtcóphӫ mӝtlӟpÔxit kim loҥi ӣÿáy ÿӇ tăng khҧ năng bӭcxҥÿiӋntӱ. -CácÿiӋncӵc phía sau thѭӡng có vành rӝng hѫn ÿiӋncӵc phía trѭӟcvàcónhiӅu vách ngăn Æcác chùm ÿiӋntӱ không ÿiquáxatrөc ӕng Æ viӋchӝitө sӁ dӉ dàng hѫn. Vӟicҩutҥo ÿһcbiӋtcӫa các ÿiӋncӵcnhѭ vұysӁ tҥora1 tӯ trѭӡng không ÿӅu ÿһcbiӋtcóthӇ hӝitө và gia tӕc chùm tia. 68 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) Nguӗncҩp: U K = -2kV U KG = 0-50V U A2 = 0V U A1 = 300V + Lѭӟi ÿiӅuchӃ G ÿѭӧccungcҩp ÿiӋnápâmhѫnso vӟiK vàÿѭӧc ghép sát K ÿӇ dӉ dàng cho viӋc ÿiӅuchӍnh cѭӡng ÿӝ cӫa chùm ÿiӋntӱ bҳntӟimànhình. + ChiӃtáptrênG (ÿiӅuchӍnh ÿiӋnáp) thѭӡng ÿѭӧc ÿѭarangoàimһt máy và ký hiӋulàBright hoһc Intensity dùng ÿӇ ÿiӅuchӍnh ÿӝ sáng tӕicӫadaoÿӝng ÿӗ trên màn hình. + AnӕtA 2 (Anӕtgiatӕc) thѭӡng ÿѭӧcnӕi ÿҩt ÿӇ tránh méo dao ÿӝng ÿӇ khi ÿiӋnápcungcҩpchocácÿiӋncӵc không phҧilàÿiӋnápÿӕixӭng. + AnӕtA 1 (Anӕthӝitө) cNJng có chiӃtápÿiӅuchӍnh ÿѭarangoàimһtmáy, ký hiӋu là Focus, dùng ÿӇ ÿiӅuchӍnh ÿӝ hӝitө cӫa chùm tia ÿiӋntӱ trên màn hình. 69 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) c) H͏ th͙ng lái tia: có nhiӋmvө làm lӋch chùm tia ÿiӋntӱ bҳntӟimànhìnhtheo chiӅu ÿӭng hoһcchiӅu ngang cӫamànhình. Cҩutҥogӗm2 cһpphiӃnlàmlӋch ÿѭӧc ÿһttrѭӟc, sau và bao quanh trөccӫa ӕng. + Cһpláiÿӭng Y 1 Y 2 . + Cһp lái ngang X 1 X 2 . ya 70 * Xét quƭÿ̩ocͯa chùm tia ÿi͏nt͵ khi ÿiqua ÿi͏ntr˱ͥng cͯa2 an͙tA 1 , A 2 : + U A2 > U A1 Æ ÿѭӡng sӭc ÿiӋntrѭӡng có chiӅu ÿitӯ A 2 ÿӃnA 1 + e - chuyӇn ÿӝng theo chiӅutӯ A 1 tӟiA 2 nên nó ÿӗng thӡichӏutácÿӝng cӫa2 thành phҫnlӵc, 1 thành phҫntheophѭѫng vuông góc vӟi chùm tia và 1 thành phҫndӑc theo chùm tia. + Tҥi ÿiӇm A: chùm e - có khuynh hѭӟng chuyӇn ÿӝng dӑctheophѭѫng trөc ӕng, ÿӗng thӡihӝitө vӟi nhau theo phѭѫng bán kính cӫa chùm tia + Tҥi B: thành phҫnlӵctheophѭѫng bán kính ÿәichiӅungѭӧclҥi Æ chùm e - có khuynh hѭӟng phân kì khӓitâmtheophѭѫng bán kính. Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) Tuy nhiên do cҩutҥocӫa các ÿiӋncӵc, sӵ phân bӕ cӫa ÿѭӡng sӭc ӣ B ít bӏ cong hѫn ӣ phҫnvӏ trí ÿiӇmA Æ phân lѭӧng vұn tӕctheophѭѫng bán kính ӣ B < ӣÿiӇmA Æ khuynh hѭӟng hӝitө cӫachùme - > khuynh hѭӟng phân kì. 71 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) * Xét ÿ͡ l͏ch cͯa tia ÿi͏nt͵ theo chi͉u ÿͱng: Khi U y = 0, tia ÿiӋntӱ bҳntӟi chính giӳamànhìnhtҥi ÿiӇmO. Khi U y z 0, ÿiӋntrѭӡng giӳacácphiӃnlàmlӋch sӁ làm lӋch quӻÿҥocӫatia ÿiӋntӱ theo chiӅu ÿӭng và bҳntӟi màn hình tҥivӏ trí M, lӋch 1 khoҧng là y. L y : khoҧng cách tӯ cһpláiÿӭng ÿӃnmànhình. l y : chiӅudàicӫa các cһpphiӃnlàmlӋch. d y : khoҧng cách giӳa 2 phiӃnlàmlӋch. U A : ÿiӋnápgiatӕccӫa ӕng tia (phө thuӝcvàoU A2 và K). dy A 2 Uy Y 1 Y 2 ly Ly y M O chùm e - + - Màn hình 2 yy y o yy yA UlL ySU dU 2 yy oy yy A lL y S UdU ÿӝ nhҥycӫa ӕng tia ÿiӋntӱ 72 Tѭѫng tӵ, ÿӝ lӋch cӫa tia ÿiӋntӱ theo chiӅu ngang: * Nguyên lý t̩o ̫nh trên màn máy hi͏n sóng: ÿiӅu khiӇn ÿӗng thӡitiaÿiӋntӱ theo 2 trөc: trөcthҷng ÿӭng và trөcnҵm ngang, nghƭalàÿӗng thӡi ÿѭavàoÿèn ӕng tia ÿiӋntӱ 2 ÿiӋnápÿiӅu khiӇnU Y và U X . Giҧ sӱÿѭa vào kênh Y và ÿѭatӟicһpláiÿӭng Y 1 Y 2 ; ÿѭatӟicһp lái ngang X 1 X 2 Î ÿiӋnáptrêncáccһp lái tia nhѭ sau: 2 xx x ox x xA UlL x SU dU Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) sin . th m UU t Z ta q U . y S th U yy U y U 21 oy S y K y S 73 * M̩ch t̩o ÿi͏nápquétÿͫi (mҥch Boostrap) Nhұn xét sѫ bӝ: - D thông, tҫng T 1 hoҥt ÿӝng nhѭ 1 mҥch TF ÿѫn giҧn, T 1 -khoá ÿiӋn tӱ. - ĈiӋn áp trên tө C Æ T 2 Æ C*. ĈiӋn áp bù ÿѭa vӅÿiӇm X ÿӇ bù méo do sӵ giҧm dòng ÿiӋn trên R gây ra. Hoҥt ÿӝng : 1. Trҥng thái ban ÿҫu (t 1  t  0): - D thông: U X = E C –U D # E C -T 1 thông bão hoà: U C = U Cbh # 0V -T 2 k/ÿҥi C chung nên: U RE = U q # 0V -U C* = U X -U q # E C Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 74 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 2. Trҥng thái tҥo U q (t 3  t  t 1 ): t = t 1 : U ÿk có ÿӝ rӝng W = t 3 -t 2 T 1 tҳt Æ tө C nҥp ÿiӋn theo 2 giai ÿoҥn: Giai ÿo̩n 1: t 1  t <t 2 Khi D còn thông, khi C nҥp ÿiӋn Æ U C tăng Æ U q tăng, thông qua tө C* làm cho U X tăng, nhѭng D còn thông nên U q tăng theo qui luұt ÿѭӡng cong. Giai ÿo̩n 2: khi t = t 2 : U X tăng lӟn hѫn E C . U X tăng theo qui luұt tuyӃn tính vì khi U C tăng Æ U q tăng và do C* >> C nên U X tăng tѭѫng ӭng. U R = U X –U C = const Æ I R =const Æ dòng nҥp cho tө C không ÿәi, vӟi thӡi gian nҥp t q = t 3 –t 2 . 75 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 3. Trҥng thái hӗi phөc: t = t 3 : kӃt thúc xung ÿҫu vào. T 1 bão hoà, tө C phóng ÿiӋn qua T 1 Æ U C giҧm nên U q giҧm Æ U X giҧm. t = t 4 : U X d E C Æ D thông trӣ lҥi. D thông, tө C* ÿѭӧc nҥp bә sung, khi C* ÿѭӧc nҥp ÿҫy thì thӡi gian hӗi phөc kӃt thúc. Nhұn xét : -Trong giai ÿoҥn tҥo quét t q , U C tăng tuyӃn tính nhӡ nguӗn nҥp chính là C* có trӏ sӕ cӵc lӟn ÿӇ tích ÿiӋn (làm nhiӋm vө giӕng nhѭ nguӗn 1 chiӅu nҥp cho C). -ĈӇ giҧm méo phi tuyӃn Æ tҫng KĈ T 2 phҧi ÿѭӧc ÿiӅu chӍnh sao cho k U ĺ 1 (R ÿӫ lӟn). -Tө C* phҧi lӟn nhѭng không quá lӟn vì nӃu quá lӟn thì thӡi gian hӗi phөc cӫa mҥch tăng. -Tө C phҧi nhӓ nhѭng không ÿѭӧc chӑn quá nhӓ vì nӃu quá nhӓ thì nó có giá trӏ tѭѫng ÿѭѫng nhѭ tө kí sinh Æ mҥch làm viӋc không әn ÿӏnh. 76 77 78 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 3. M͡ts͙ ch͇ÿ͡làm vi͏c: a. Quét liên tͭc ÿ͛ng b͡ trong (ngoài) -Dùng ÿӇ quan sát ҧnh cӫa tín hiӋu liên tөc theo thӡi gian và ÿo các tham sӕ cӫa chúng. -S 2 ӣ vӏ trí CH (hoһc EXT nӃu là ÿӗng bӝ ngoài), S 3 ӣ vӏ trí 2 -Tín hiӋu tӯ lӕi vào kênh Y, qua M̩ch vào và b͡ phân áp Y ÿѭӧc khuӃch ÿҥi tӟi mӝt mӭc nhҩt ÿӏnh, sau ÿó ÿѭӧc giӳ chұm lҥi rӗi ÿѭa qua B͡ KĈ Y ÿ͙i xͱng ÿӇ tҥo 2 tín hiӋu có biên ÿӝ ÿӫ lӟn, ÿҧo pha nhau ÿѭa tӟi 2 phiӃn ÿӭng 79 b. Quét ÿͫi ÿ͛ng b͡ trong -Dùng ÿӇ quan sát và ÿo tham sӕ cӫa dãy xung không tuҫn hoàn hoһc dãy xung tuҫn hoàn có ÿӝ hәng lӟn. -S 2 ӣ vӏ trí CH, S 3 ӣ vӏ trí 1 -Quá trình hoҥt ÿӝng: giӕng chӃÿӝ1 c. Ch͇ÿ͡khu͇ch ÿ̩i -Dùng ÿӇ ÿo tҫn sӕ, góc lӋch pha, ÿӝ sâu ÿiӅu chӃ, vӁÿһc tuyӃn Vôn-Ampe cӫa ÿiӕt hoһc dùng làm thiӃt bӏ so sánh. Hình nhұn ÿѭӧc trên màn MHS gӑi là hình Lixazu -S 3 ӣ vӏ trí 3 -Bӝ tҥo quét trong ÿѭӧc ngҳt ra khӓi quá trình hoҥt ÿӝng. MHS làm viӋc theo 2 kênh ÿӝc lұp X,Y và ÿҫu vào X cNJng là ÿҫu vào tín hiӋu Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 80 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 4.3 MHS nhiӅu tia Dùng ÿӇ quan sát ÿӗng thӡi nhiӅu quá trình (tín hiӋu) 1. MHS 2 tia có l͙i vào c̿pphi͇nl͏ch ÿͱng tách bi͏t (kênh A, kênh B): -Mӛi kênh có mҥch KĈ làm lӋch riêng -Mӝtbӝ tҥogӕcthӡi gian chung cho cҧ 2 kênh 2. MHS 2 kênh dùng ͙ng tia ÿi͏nt͵ 1 tia và CM ÿi͏nt͵ -Hai bӝ KĈ tín hiӋu vào riêng cho kênh A, kênh B -Mӝtbӝ KĈ lӋch ÿӭng cho cҧ 2 kênh. Tín hiӋuvàobӝ KĈ này ÿѭӧcchuyӇn mҥch luân phiên giӳa 2 kênh. -Bӝ tҥogӕcthӡi gian (bӝ tҥ o sóng quét ngang) ÿiӅukhiӇntҫnsӕ chuyӇnmҥch . 61 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 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 62 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 4. 2 Sѫÿӗcҩutҥomӝt MHS. mҩtmӝtphҫnsѭӡntrѭӟccӫa tín hiӋu khi quan sát. Thѭӡng dùng các khâu L-C mҳcliêntiӃp. Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 64 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) + KĈ Y ÿ͙ixͱng: có nhiӋmvө KĈ tín hiӋu, làm tăng ÿӝ nhҥy. U Cbh # 0V -T 2 k/ÿҥi C chung nên: U RE = U q # 0V -U C* = U X -U q # E C Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 74 Chѭѫng 4. Máy hiӋn sóng (Ôxilô) 2. Trҥng thái tҥo U q (t 3  t  t 1 ): t = t 1 : U ÿk có