CHƯƠNG 5 ĐO TẦN SỐ CHU KỲ, THỜI GIAN VÀ GÓC PHA

Ni dung Chng o tn s chu k, thi gian v gúc pha Lý lun chung Phng phỏp so sỏnh vi tn s mu o bng phng phỏp m xung Thit b o h s cos o gúc pha gia hai tớn hiu 5.1.Phng phỏp o tn s bng phng phỏp so sỏnh Mt s khỏi nim c bn Tn s: S chu k trờn mt n v thi gian Chu k: l khong thi gian nh nht tớn hiu lp (giỏ tr v hỡnh dỏng) li Gúc lnh pha ca hai tớn hiu : B phn so sỏnh L mỏy hin súng Phng phỏp trn súng Phng phỏp trựng phựng Hai tớn hiu phi cú cựng tn s Khong thi gian (phn trm ca chu k) lch ca hai tớn hiu = = t ì T0 t ì 3600 T0 e e t Đng cong Litxaju 5.1.1 o tn s bng mỏy dao ng ký a S dng ng cong Litxaju Trong máy sóng tín hiệu đợc đa vào hai cực đứng ngang, hiển thị hình toạ độ X,Y Tín hiệu cần đo fx đợc đa vào trục Y tín hiệu mẫu đợc đa vào trục X Trên hình sóng tạo đờng cong phức tạp đợc gọi Litxaju fx= (n/m) f n-s mỳi ngang m s mỳi dc (n,m: nguyên) đờng cong Litxaju Ux X Y FTSM f fx Phép so sánh đợc xem phép so cân Nếu tín hiệu dạng hình sin mũi hình Litxaju đẹp dễ xác định Máy sóng thờng dùng để so sánh tần số tín hiệu hình sin 5.1.2 Phng phỏp trn tn, trựng phựng ( t c) Trn súng [1-134] Trựng phựng [1-136] 5.1.2.Đo tn s bng phng phỏp trn tn: Nguyên lý: trộn sóng tín hiệu cần đo tín hiệu mẫu uX = UmsinXt u0 = Umsin 0t ux + u0 = 2Umcos[(X-0)t/2].sin[(X+0)t/2] U (X-0)/2 t (X+0)/2 S Tần số phách fph = NX/60 Tín hiệu tổng có tần số tổng tần số hai tín hiệu nhng biên độ giao động với tần số (X-0) Hiện tợng phách Nếu X~0 biên độ Umcos(X-0)t biến thiên chậm Có thể đo tần số phách ph để suy tần số X =0+ph Đo cấu từ điện cách đếm số chu kỳ phút Ux,fx Tr FC CL f0 LTT FC - Phát tần chuẩn Tr - Trộn tần CL - Chỉnh lu LTT - Lọc thông thấp Tín hiệu đo tần số mẫu đợc đa vào cộng Đầu cộng tách sóng trực tiếp đa vào cấu từ điện Do quán tính cấu từ điện, thành phần tần số cao không tác động vào cấu thành phần biên độ biến thiên chậm làm cho cấu quay 10 11 5.2.Tn s k Cú rt nhiu phng phỏp Ch xột phng phỏp : m xung bng mch m ờn t m xung bng phúng np t ờn : Tớch phõn sn 12 13 5.2.1 Tn s k m xung bng bng mch m in t a Sơ đồ khối máy đo Nx Tín hiệu cần đo tần số đợc cho qua tạo xung hẹp có tần số tần số tín hiệu vào Tần số số chu kỳ giây : FX= 1/ TX Phơng pháp dựa vào số xung đếm đợc khoảng thời gian xác định: fX=NX/T0 T0 đợc xác định xác gọi thời gian chuẩn Thông thờng T0 đợc xác định 1s bội số (10s) ớc số giây (0.1, 0.001s) Ux TX KĐT ĐX fx fx CT T0 CHT FXM Thời gian đếm T0,đợc tạo nên phát thời gian chuẩn chia tần thành T0 thích hợp, điều khiển đóng mở khoá điện tử cho xung fX vào đếm xung 14 15 b Nhn xột Giả thử thời gian T0 xung thứ mở khoá điện tử cho fx vào đếm, xung thứ hai đóng khoá điện tử N fx = Nx Ux TX KĐT ĐX CT fx x fx T0 CHT FXM T0 Với cách bố trí T0 bội ớc số thập phân với thị lúc cần thay đổi dấu phẩy Sai số: fx = + T0 NX Khi đo tần số cao số xung NX lớn, thời gian đếm T0 nhỏ cần xét đến ảnh hởng tốc độ tác động khoá tốc độ đếm Khi đo tần số thấp NX nh gây sai số Tăng NX biện pháp: - Tăng thời gian đếm T0 - Nhân tần số fx với hệ số cố định KNX - Chuyển đo tần số sang đo chu kỳ 1/Nx Sai số lợng tử đếm T0 Sai số phát tần số mẫu 16 17 Sơ đồ khối Tín hiệu vào Tín hiệu vào Trigơ Schmit KĐ Q : Mạch đếm thập Bộ định phân thời gian : Mạch khoá : BCD tới giải mã Tạo thời gian chuẩn Cấu tạo hệ thống Chọn dấu đo tần số số gồm Lối vào reset hai phần chính: - Bộ đếm - Bộ tạo thời gian chuẩn Flip-flop Q Công tắc chọn dấu chấm thập phân AN D Lối vào khoá 1 2 3 Lối vào Màn thị Q : Dùng để reset mạch đếm đóng mở mạch khoá Đầu Q mức suốt thời gian đếm, mạch khoá ngắt Cuối thời gian đếm Q =1 đóng mạch khoá hiển thị hiển thị trạng thái cuối đếm Trong thời gian hiển thị, mạch AND ngắt, đếm Vì số không đổi đợc giữ thêm thời gian đếm chu kỳ sau kéo dài thời gian hiển thị Sai số máy đo tần số số : số đếm sai số gốc thời gian Ra trigơ smith Bộ định thời gian chuẩn T FF Q Q AND AND đóng đếm 18 N c Mch o chu k Ux fx KĐ T fx FXM ĐX C T Nguyên lý chung T0 S c thc hin nh sau: CH T KĐT ĐX FX M CT Nx f0 TX Tx = T0 ì N X fx = f0 NX TX 19 Tn s k m xung bng phúng np t in: Tớch phõn hai sn x TX AND ngắt Mạch khoá đóng Ux fx 20 Kết hợp cấu đo từ điện với chuyển đổi tần số thành dòng điện linh kiện điện tử tần số kế điện tử Itb fX : Khắc độ trực tiếp từ Itb fX dụng cụ đo Chế tạo cho tần số cần đo tụ kịp tích phóng Đo đợc giải tần từ vài chục Hz đến (500 ữ 600KHz) Qua biến đổi độ xác không cao lắm, cấp xác : ữ 21 Bi Tín hiệu mang tần số fX làm nhiệm vụ điều khiển chuyển mạch từ vị trí từ Khi chuyển mạch vị trí 1, tụ điện tích điện : (t fX) q = Idt = It = I tb ì 1 fX Ta có đếm điện tử có số đếm tối đa 99999, phát xung mẫu 1MHz sai số 10-6 Lập sơ đồ đo tần số Xác định thời gian đếm đo tần số 10MHz,0.1MHz, 50Hz Điều kiện tận dụng tối đa đếm, từ đếm đa thẳng phần thị Đo góc pha hai điện áp 50Hz ta đợc số 2000, tính góc pha độ I tb = q ì f X = CUfX 22 23 5.3.o gúc lch pha ca li in Dựng logomột in ng: cun dõy c1v c2 Dũng qua in tr R v L lch mt gúc /2 iR = V R 5.4 Phazomột ch th s U1,U2 qua tạo xung để tạo nguồn dòng vào cấu thị I Trong khoảng thời gian t có điện tích q= It qua cấu I C1 B C2 U2 Zc U1 IR V iL = cos(t ) L Vit phng trỡnh cõn bng mụmen, gúc quay ca c cu: tan = e e t IL L tan R 24 t = N.t0 t0 phải đủ nhỏ để N lớn N = NT Chu kỳ: T=NT.t0 Phộp o pha cú th o n: trình đo tiến hành lần dừng lại Phộp o cng cú th lp li nhiu ln, t trung bình nhiều lần đo U1 Xác định zero B Đếm U2 Xác định zero Lệnh đo t t Khoá clock Không cho phép đo Ci tin mch ny bng phng phỏp nhõn tn 25 5.4.2 Phazomột bng phng phỏp nhõn tn U1 t f 1/2 Ae f f/2 S dng hỡnh Litxaju Nhân tần 3600f NOR f/2 Mem P U1 o gúc lch pha bng oscilloscope Ae 1/2 t f Lệnh Dec C chia Clock Af DX 26 Vớ d 27 Vớ d-Universal counter 28 29 Phn t CRT ng thu tinh c rỳt chõn khụng < 10-4P Ngun phỏt tia ờn t Nikel Oxit Barium, storium v Calci nhit c nung c n 11000K Chng 6: Dao ng ký v thit b t ghi in t t in trng chu mt lc F=e.E; Mt khỏc F=m.a Chuyn ng ca ờn t vi gia tc a l L=1/2 at2 30 c tớnh ca mt s loi Phosphor c s dng Mn hỡnh CRT mu v tinh th lng Phospho huỳnh quang cờng độ sáng tơng đối,% tốc độ ghi hình tơng đối, % độ suy giảm điện trở đốt nóng tơng đối Chú thích P1 vàng- xanh 50 20 trung bình trung bình thờng dùng thay cho P31 P4 Trắng 50 40 trung bình/ngắn trung cao thị TV P7 màu xanh da trời 35 75 dài trung bình suy giảm lấu đề thị đúp P11 màu xanh da trời 15 100 trung bình/ngắn trung bình Dùng cho máy ảnh P31 xanh 100 50 trung bình/ngắn Cao bình/ 31 Mn hỡnh mu gm mu c bn : xanh lỏ cõy xanh da tri Bt u cú t khong nhng nm 50 32 33 T chc ng phúng tia in t thnh mn hỡnh hin th oscilloscope Bng thụng tin v c tớnh ca thit b hin th CRT 34 Tip 35 Chc nng ca dao ng ký Hin th theo dng tớn hiu theo thi gian Chc nng Vol/div Nh Volmột, nh nht àV/div Chc nng Time/div ( Time base): ns Chc nng Position 36 37 S nguyờn lý ca mỏy dao ng ký Độ sáng (Z) Vào trực tiếp chiều dọc (Y) Vị trí theo chiều dọc + - Anốt Khuếch đại Chiều dọc(Y) Đầu vào (Y) Đầu vào trực tiếp (X) Đầu vào chiều ngang (X) Trong Catốt Ngoài Lới Khuếch đại ngang(X) Chọn chế độ quét Ngoài Trong Đầu vào đồng (trigger) Line bên CRT - + Vị trí chiều ngang Khuếch đồng đại Chọn đồng Bộ tạo ca Nối vào đàu đến đớng tần số vào chiều dọc + = Nguồn cung cấp chiều Mạch tạo chấm chấm Mạch tạo dao động chuẩn 38 Mỏy hin súng s Khuếch đại 39 Cỏc phn t kt ni vi dao ng ký Que o: thng dựng loi BNC(u cm banana hoc PL-259 ) Dõy loi ny cú in dung 20pF/ foot; in tr 1M Vn cỏch ờn cho dõy o: s dng b chn RF A/D Cất số liệu D/A Khuếch đại Tín hiệu vào CRT Vn t cng hng Y X Đ/K logic Phần tạo tín hiệu quét Khuếch đại 40 41 Vớ d 42 Vớ d 43 Vớ d 44 45 Chc nng Time baseTo tớn hiu quột ngang U = Uv dt = U v dt RC RC R C + a) b) 46 ng dng ca dao ng ký 47 Mỏy phõn tớch ph Dựng quan sỏt tớn hiu Dựng o ờn ỏp Dựng o tn s o gúc pha gia hai tớn hiu Lc song song Phng phỏp ngoi sai Phõn tớch ph tớn hiu theo thut toỏn bin i Fourier: FFT 48 49