Giáo trình THỰC HÀNH ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ

 Học tập về các phần mềm mô phỏng chuyên dùng cho kỹ thuật điện tử :Tina, cỉrcuiMaker, proteus…… cách sử dụng các phần mềm trên để môphỏng các mạch điện, thay đổi các thông số của mạch

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC

Sinh viên được học tập trung tại xưởng

Nội dung học bao gồm:

 Học tập nội qui, qui định của xưởng THCS về an toàn điện, phòng chốngcháy nổ …., các thao tác an toàn khi làm việc với các thiết bị đo, nguồn

AC, DC …

 Lý thuyết chung về đo lường, về hàn nối, về các dụng cụ đo, về mạch in …

 Học tập về các phần mềm mô phỏng chuyên dùng cho kỹ thuật điện tử :Tina, cỉrcuiMaker, proteus…… cách sử dụng các phần mềm trên để môphỏng các mạch điện, thay đổi các thông số của mạch để hiểu về bản chất

Sinh viên tự làm bài ở nhà theo nội dung đăng kí với Giáo viên

Trong nội dung này sinh viên có thể tự nhận các bài tập, đề tài mà mình yêu thích, hoặc giáo viên phân công, sau đó thành lập các nhóm từ 2-3 sinh viên tùy theo mức độ khó dễ của các đề tài mà sv chọn để đăng kí với giáo viên làm bài tập

về nhà

1

Các bước tiến hành:

- Sinh viên nhận đề bài tập từ giáo viên hướng dẫn

- Nghiên cứu lý thuyết bài tập được giao

- Mô phỏng thành công mạch điện, vẽ được mạch in

- Tự thu thập vật tư linh kiện và lắp ráp mạch

- Báo cáo kết quả với giáo viên hướng dẫn (gồm kết quả lý thuyết, kếtquả mô phỏng và mạch điệ thực tế cùng với các giá trị , trạng thái đođược trên mạch…vvv)

Các bài tập thực hành được chia làm 3 nhóm bài:

- Các bài tập thiết kế, mmo phỏng, lắp ráp mạch điện tử tương tự

- Các bài tập thiết kế, mô phỏng, lắp ráp mạch số

- Các bài tập thiết kế, mô phỏng lắp ráp mạch điện ứng dụng vi điều khiển

Phần 3: (chiếm 1 đơn vị học trình)

Sau khi sinh viên hoàn thành bài về nhà, trong thời gian này sinh viên có thể mang bài của mình xuống xưởng để đo đạc, kiểm tra, hiệu chỉnh các thông số… Giáo viên sẽ kiểm tra, giúp đỡ các nhóm sinh viên hoàn thành bài tập sau đó chấm điểm các bài tập và báo cáo của từng nhóm

NỘI DUNG CÁC BÀI THỰC HÀNH (PHẦN HỌC TẬP TRUNG)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ

I KHÁI QUÁT VỀ ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ THỰC HÀNH

1 Phép đo và kỹ thuật đo lường điện tử

Đo lường điện tử là phương pháp xác định trị số của một thông số nào đó ở một cấu kiệnđiện tử hay hệ thống điện tử Thiết bị dùng để xác định giá trị được gọi là thiết bị đo,chẳng hạn như đồng hồ vạn năng (multimeter) dùng để đo trị số của điện trở, điện áp vàdòng điện trong mạch điện

Kết quả đo tùy thuộc vào giới hạn của thiết bị đo và phương pháp đo Các hạn chế đó sẽlàm cho giá trị đo được (hay giá trị biểu kiến) sai khác một chút so với giá trị đúng (giátrị tính toán theo thiết kế) Do vậy để đánh giá hiệu suất của thiết bị đo cần phải nắmđược các khái niệm về độ chính xác (accuracy), độ rõ (precision), độ phân giải(resolution), độ nhạy (sensitivity) và sai số (error)

1.1 Độ chính xác

Độ chính xác sẽ chỉ ra mức độ gần đúng mà giá trị đo được sẽ đạt so với giá trị đúng củađại lượng cần đo Ví dụ khi một trị số nào đó đọc được trên đồng hồ vạn năng trongkhoảng từ 96V đến 104V của giá trị đúng là 100V thì ta có thể nói rằng giá trị đo đượcgần bằng giá trị đúng trong khoảng ±4% Vậy độ chính xác của thiết bị đo đó sẽ là 4%.Trong thực tế giá trị ±4% ở trên là độ không chính xác ở phép đo, nhưng dạng biểu diễntrên của độ chính xác đã trở thành thông dụng và cũng được các nhà sản xuất thiết bị đodùng để quy định khả năng chính xác của thiết bị đo lường Trong các thiết bị đo điện tử

số, thông thường độ chính xác bằng ±1 số đếm cộng thêm độ chính xác của khối phátxung nhịp hay của bộ gốc thời gian

a Độ chính xác của độ lệch đầy thang

Thông thường các thiết bị đo lường điện tử tương tự thường có độ chính xác cho dướidạng phần trăm của độ lệch toàn thang fsd (full scale deflection) Nếu đo điện áp bằngđồng hồ đo điện áp đặt ở thang đo 100V với độ chính xác ±4%, chỉ thị số đo điện áp là25V số đo sẽ có độ chính xác là 25V±4% của fsd hay trong khoảng từ (25V-4V) đến

3

(25V+4V) tức là trong khoảng từ từ 21 đến 29V Đây là độ chính xác ±16% của 25V Đó

là sai số giới hạn

Ví dụ trên cho thấy rằng, điều quan trọng trong khi đo là nên thực hiện các phép đo gầnvới giá trị toàn thang đo nếu có thể được, bằng cách thay đổi chuyển mạch thang đo Nếukết quả đo cần phải tính toán theo nhiều thành phần thì sai số giới hạn của mỗi thànhphần sẽ được cộng với nhau để xác định sai số của kết quả đo.Ví dụ với điện trở R có sai

số bằng ±10% thì công suất I2R sẽ có sai số bằng 5% +5%+10% = 20% Trong các đồng

hồ số, độ chính xác được quy định là sai số ở giá trị đo được ±1 chữ số Ví dụ, nếu mộtđồng hồ có khả năng đo theo 3 chữ số hoặc 3 ½ chữ số, thì sai số sẽ là 1/103 = 0,001 =

±(0,1% + 1 chữ số)

b.Độ chính xác động và thời gian đáp ứng

Một số thiết bị đo, nhất là trong công nghiệp dùng để đo các đại lượng biến thiên theothời gian Hoạt động của thiết bị đo ở điều kiện như vậy được gọi là điều kiện làm việcđộng Do vậy độ chính xác động là độ gần đúng mà giá trị đo được sẽ bằng giá trị đúng

mà nó sẽ dao động theo thời gian, khi không tính sai số tĩnh

Khi thiết bị đo dùng để đo đại lượng thay đổi, một khái niệm khác gọi là đáp ứng thờigian được dùng để chỉ khoảng thời gian mà thiết bị đo đáp ứng các thay đổi của đạilượng đo Độ trì hoãn đáp ứng của thiết bị được gọi là độ trễ

1.2 Độ rõ

Độ rõ của thiết bị đo là phép đo mức độ giống nhau trong phạm vi một nhóm các số liệu

đo Ví dụ, nếu 5 phép đo được thực hiện bằng một đồng hồ đo điện áp được các giá trị là:97V, 95V, 96V, 94, 93V thì giá trị trung bình được tính là 95V Thiết bị đo có độ rõtrong khoảng ±2V mà độ chính xác là 100 - 93V = 7 hay 7%

Độ rõ tính bằng giá trị căn trung bình bình phương của các độ lệch Ở ví dụ trên các độlệch là +2, 0, +1, -1, -2 Nên giá trị độ lệch hiệu dụng là :

4 0 1 1 4

2 5

   



Do đó mức trung bình sai lệch là 1,4 Như vậy độ rõ phản ánh tính không đổi (hay khảnăng lặp lại ) của một số kết quả đo, trong khi độ chính xác cho biết độ lệch của giá trị đo

được so với giá trị đúng Độ rõ phụ thuộc vào độ chính xác Độ chính xác cao hơn sẽ cho

độ rõ tốt hơn, nhưng ngược lại sẽ không đúng Độ chính xác không phụ thuộc vào độ rõ

Độ rõ có thể rất cao nhưng độ chính xác có thể không nhất thiết là cao Khi độ chính xácgắn liền với độ lệch thực tế của đồng hồ đo (hoặc số hiển thị thực tế ở đồng hồ số), thì độ

rõ gắn liền với sai số ở số đọc của giá trị đo Sai số như vậy có thể tăng lên do thị sai ởcác đồng hồ tương tự hoặc không ổn định ở các bộ chỉ thị số

1.3 Độ phân giải

Độ phân giải là sự thay đổi nhỏ nhất ở các giá trị đo được (không phải là giá trị 0) màmột thiết bị đo có thể đáp ứng để cho một số đo xác định Độ phân giải thường là giá trịvạch chia nhỏ nhất trên thang đo độ lệch Nếu một đồng hồ đo dòng điện có 100 vạchchia thì đối với thang đo từ 0 đến 1mA độ phân giải sẽ là 1/100mA = 10µA Ở các đồng

hồ đo số độ phân giải là 1 chữ số Độ phân giải cần được cộng thêm với sai số do số đonằm trong khoảng giữa hai vạch chia lân cận không thể đọc một cách chính xác Độ phângiải cũng được phản ánh theo sai số của độ rõ ngoài các yêu tố khác như thị sai

1.4 Độ nhạy

Độ nhạy là tỷ số của độ thay đổi nhỏ nhất ở đáp ứng ra của thiết bị đo theo độ thay đổinhỏ nhất ở đại lượng đầu vào Ví dụ nếu độ lệch đầy thang của một đồng hồ đo dòng điện

A là 50µA và đồng hồ B là 100µA thì đồng hồ A nhạy hơn so với đồng hồ đo dòng điện

B Với Voltmeter độ nhạy được cho dưới dạng các Ω/Volt Một đồng hồ đo có độ lệchtoàn thang (FSD-Full Scale Deflection) là 50µA sẽ có điện trở 20KΩ mắc nối tiếp để choFSD ở mức 1V Trong khi một đồng hồ đo có FSD bằng 100µA sẽ có điện trở là 10KΩ

để cho FSD ở mức 1V Vậy Voltmeter có độ nhạy 20KΩ/V có độ nhạy cao hơn so vớiVoltmeter 10KΩ/V

a Ngưỡng độ nhạy

Ngưỡng độ nhạy là mức tín hiệu nhỏ nhất có thể được phát hiện dưới dạng tín hiệu cónhiễu và tạp âm Các tín hiệu rất nhỏ có thể lẫn trong tạp âm, do vậy không thể tăng độnhạy của một hệ thống đo vô cùng Thông thường sử dụng phép đo đối với ngưỡng độnhạy là biên độ của tín hiệu vào mà tỷ số tín hiệu trên nhiễu bằng đơn vị hoặc 0 dB

b Yêu cầu độ rộng băng tần

5

Độ rộng băng tần chọn lọc được dùng để cải thiện mức ngưỡng Khi tần số nhiễu cao hơnphổ tần của tín hiệu cần đo, thì phải sử dụng mạch lọc thông thấp để tín hiệu truyền quavới mức nhiễu không đáng kể Nếu nhiễu có tần số thấp hơn phổ tần của tín hiệu đo thì

sử dụng bộ lọc thông cao Tổ hợp bộ lọc thông thấp và bộ lọc thông cao sẽ suy ra độ rộngbăng tần để chặn nhiễu Nếu nhiễu chiếm độ rộng trong phạm vi phổ tần của tín hiệu cần

đo thì bộ lọc chặn có thể nén nhiễu cùng với một phần nhỏ tín hiệu đo

Sai số do đọc: là các sai lệch do quan sát khi đọc các giá trị đo, các nhầm lẫn như vậy cóthể do thị sai, hay do đánh giá sai khi kim nằm giữa hai vạch chia Các thiết bị đo sốkhông có các sai số do đọc

2.2 Sai số hệ thống

Sai lệch có cùng dạng, không thay đổi được gọi là sai số hệ thống Các sai số hệ thống cóhai loại: sai số do thiết bị đo và sai số do môi trường đo

Sai số do thiết bị đo: các sai số do thiết bị đo là do ma sát ở các bộ phận chuyển động

của hệ thống đo hay do ứng suất của lò xo gắn trong cơ cấu đo là không đều Ví dụ kimchỉ thị có thể không dừng ở mức 0 khi không có dòng chảy qua đồng hồ Các sai số khác

là do chuẩn sai hoặc do sự dao động của nguồn cung cấp, do nối đất không đúng và ngoài

ra còn do sự già hóa của linh kiện

Sai số do môi trường đo

Là sai số do các điều kiện bên ngoài ảnh hưởng đến thiết bị đo trong khi thực hiện phép

đo Sự biến thiên về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, từ trường có thể gây ra các thay đổi về độdẫn điện, độ rò, độ cách điện, điện cảm và điện dung Biến thiên về từ tính có thể thayđổi momen quay Các thiết bị đo tốt sẽ cho kết quả đo chính xác khi việc che chắn cácdụng cụ đạt đến mức tối đa, sử dụng các màn chắn từ trường Các ảnh hưởng của môitrường đo cũng có thể gây ra độ dịch chuyển nhỏ ở kết quả, do thay đổi nhỏ về dòngđiện

2.3 Sai số ngẫu nhiên

Các sai số ngẫu nhiên do các nguyên nhân chưa biết, xuất hiện mỗi khi tất cả các sai sốthô và sai số hệ thống đã được tính đến

Khi một Voltmeter đã được hiệu chuẩn chính xác và thực hiện phép đo điện áp ở các điềukiện môi trường lý tưởng, mà người đo thấy rằng các số đo có thay đổi nhỏ trong khoảngthời gian đo Độ biến thiên này không thể hiệu chỉnh được bằng cách định chuẩn hoặchiệu chỉnh thiết bị đo mà chỉ bằng phương pháp suy luận các sai số ngẫu nhiên bằng cáchtăng số lượng các phép đo và sau đó xác định giá trị gần đúng nhất của đại lượng cần đo

3 Giới hạn của thiết bị đo

Một thiết bị đo có thể có các giới hạn về thang đo, công suất (hay khả năng tải dòng), tần

số, trở kháng và độ nhạy (ảnh hưởng quá tải)

3.1 Giới hạn về thang đo

Mỗi thiết bị đo có một khoảng đo lớn nhất về một thông số cần đo Khoảng đo sẽ đượcchia thành các thang đo nhỏ, thích hợp Ví dụ một voltmeter có thể đo lớn nhất300V được chia thành 5 thang đo phụ 3V, 10V, 30V, 100V và 300V

Chuyển mạch thang đo sẽ thiết lập tại các vị trí chính xác tùy thuộc vào giá trị đo yêucầu Giả sử phép đo điện áp là 9V thì chúng ta sẽ sử dụng thang đo 10V Các thang đocần phải có cho tất cả các thông số cần đo Cần phải chọn thang đo đúng cho mỗi thông

số đo thích hợp Nếu đo điện áp trên thang đo dòng điện thì đồng hồ đo sẽ hỏng

3.2 Độ mở rộng thang đo

7

Là khái niệm được sử dụng để chỉ sự chênh lệch giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhấtcủa một thang đo Đối với giá trị đo của đồng hồ ở mức nhỏ nhất là 10mA và 100mA là ởmức cao nhất thì độ mở rộng thang đo là 100mA-10mA=90mA.

Một đồng hồ đo điện áp có mức 0V ở giữa, với +10V một bên và -10V một bên sẽ có độrộng thang đo là 20V

3.3 Giới hạn về công suất

Mỗi thiết bị đo đều có khả năng xử lý công suất lớn nhất, do vậy công suất của tín hiệuvào không được vượt quá giới hạn công suất đo Công suất vượt quá có thể làm hỏngđồng hồ hay mạch khuếch đại ở bên trong

3.4 Giới hạn về tần số

Phần lớn cơ cấu động ở đồng hồ đo tương tự có vai trò như một điện cảm mắc nối tiếp và

do vậy sẽ suy giảm ở dải tần số cao Trong các thiết bị đo sử dụng các mạch chỉnh lưu vàcác mạch khuếch đại, các điện dung của tiếp giáp được cho là một hạn chế đối với tínhiệu đo ở dải tần số cao

Cơ cấu đo điện động có thể chỉ được sử dụng để đo tín hiệu có tần số lên đến 1000Hz (dođiện cảm nối tiếp), các cơ cấu đo từ điện (có bộ chỉnh lưu) có thể sử dụng để đo tín hiệu

có tần số lên tới 10KHz Các hạn chế tần số khác có thể gây ra do các điện dung songsong Máy hiện sóng có thể sử dụng để đo các tín hiệu có tần số lên tới vài chụcMegaHertz nhưng giá thành sẽ tăng khi cần độ rộng băng tần cao hơn Máy hiện sóngkhông sử dụng cuộn dây và hệ thống chỉ thị kim do vậy ảnh hưởng bất lợi ở phần lớn các

cơ cấu đo sẽ được hạn chế và loại bỏ

3.5 Giới hạn về trở kháng

Các thiết bị đo được dùng để đo các tín hiệu AC có trở kháng ra phụ thuộc vào mạch racủa transistor được sử dụng Một máy phát tín hiệu tần số cao có thể có trở kháng là 75Ωhay 50Ω để phù hợp với trở kháng vào của hệ thống cần đo Các thiết bị như voltmeterhay máy hiện sóng có trở kháng vào cao Một voltmeter tốt vừa phải có thể có trở khángvào 20KΩ/Volt, trong khi một máy hiện sóng và đồng hồ đo số hay đồng hồ đo điện tử

có thể có trở kháng vài megaohm Thiết bị đo điện áp có trở kháng cao hơn sẽ cho độchính xác của phép đo cao hơn, hay có ảnh hưởng quá tải ít hơn Trở kháng của các cơcấu đo cuộn dây động tùy thuộc vào độ nhạy của đồng hồ, còn độ nhạy của máy đo kiểu

ống tia điện tử phụ thuộc vào trở kháng của bộ khuếch đại dọc sử dụng trong máy hiệnsóng.

4 Ảnh hưởng do quá tải

Ảnh hưởng do quá tải có nghĩa là suy giảm về trị số của thông số ở mạch cần đo khi mắcthiết bị đo vào mạch Thiết bị đo sẽ tiêu thụ công suất từ mạch cần đo và sẽ trở thành tảicủa mạch cần đo Điện trở của đồng hồ đo dòng sẽ làm giảm dòng điện trong mạch cần

đo Tương tự, một voltmeter khi mắc song song với mạch có điện trở cao thực hiện vaitrò như một điện trở shunt (song song), nên sẽ làm giảm điện trở của mạch Điều này tạo

ra mức điện áp thấp trên tải đọc được trên đồng hồ đo Do đó đồng hồ sẽ chỉ thị mức điện

áp thấp hơn so với điện áp thực, nghĩa là cần phải lấy mức điện áp cao hơn để có độ lệchđúng Như vậy ảnh hưởng do quá tải sẽ hạn chế độ nhạy và do đó cũng được gọi là giớihạn độ nhạy Ảnh hưởng quá tải sẽ được biểu hiện ở đồng hồ đo điện áp như sau:

Hình vẽ 1.1 Mạch dùng để tính ảnh hưởng do quá tảiCho điện trở tải là RL và nội trở đồng hồ là RM Cùng với một điện trở mắc nói tiếp vớitải RL là RS Điện áp thực tế trên RL là VL khi không mắc đồng hồ đo vào mạch và VM làđiện áp trên tải khi có đồng hồ do được tính theo công thức sau:

L L

E R V

5 Can nhiễu ở phép đo

So với tạp nhiễu bên trong được tạo ra bởi các gợn sóng của nguồn cung cấp, hay bằng

sự di chuyển lớn một cách ngẫu nhiên cả về số lượng và vận tốc của các điện tử trong cáclinh kiện điện tử tích cực và thụ động, hoặc do các quá trình quá độ gây ra bởi sự giảmđột ngột thông lượng qua một điện cảm, các thiết bị đo có thể bị can nhiễu từ bên ngoàiđược giải thích như sau:

5.1 Can nhiễu tần số thấp

Khi các dây dẫn điện nguồn cung cấp chính AC chạy song song với các đầu dây tín hiệu

đo, thì nhiễu mạnh AC (tần số 50Hz) sẽ can nhiễu vào đầu tín hiệu đo do hiệu ứng điệndung giữa các dây dẫn

5.2 Can nhiễu tần số cao

Các tín hiệu tần số cao được tạo ra bất cứ khi nào có sự phát ra tia lửa điện ở vùng xungquanh thiết bị đo Tia lửa điện có thể tạo ra khi chuyển mạch nguồn cung cấp, do các hệthống đánh lửa, do các động cơ điện một chiều, do các máy hàn, do sự phóng điện hồquang (sự ion hóa không khí gần các điện áp cao) và do hồ quang điện trong các đènhuỳnh quang Tia chớp là các nguồn tần số cao trong tự nhiên Phát thanh quảng bá từcác đài thu phát vô tuyến và các đài phát thanh di động công suất cao, được lắp đặt gầncác thiết bị đo cũng tạo ra các tín hiệu tần số cao Các tín hiệu cao tần đó đều có thể cannhiễu vào thiết bị đo, các tín hiệu cao tần có thể được chỉnh lưu bằng các cấu kiện bándẫn có trong thiết bị đo, và như vậy sẽ tác động đến các kết quả đo do điện áp khôngmong muốn thể hiện dưới các dạng khác nhau trong phép đo, làm cho kết quả đo saihoàn toàn Một số phép đo DC tiến hành ở các điểm đo trong mạch có cả điện áp DC vàđiện áp của các tín hiệu tần số cao Các phép đo điện áp DC sẽ không chính xác nếukhông lọc bỏ điện áp cao tần trước khi tín hiệu đo được chỉnh lưu trong thiết bị đo

5.3 Cách phòng ngừa và khắc phục nhằm loại bỏ can nhiễu cao tần

- Trước tiên là cần bao bọc có hiệu quả thiết bị đo để không bị can nhiễu ngoài trực tiếpvào thiết bị đo

- Thiết bị đo phải được nối đất

- Cần phải lọc tín hiệu không mong muốn tại mạch vào, dây đo và dây nguồn cung cấp

để các tín hiệu cao tần sẽ được lọc bỏ trước khi chỉnh lưu, phải có mạch lọc băng tần tín

hiệu đo để loại bỏ nhiễu và can nhiễu tần số cao Mạch nối với bệ máy cần phải bảo đảm.Mối hàn bị nứt hay thiếu kết nối sẽ tạo ra một điện trở giữa đầu vào và đất đối với các tínhiệu tần số cao, nên điện áp cao tần sẽ xâm nhập tại đầu vào như minh họa ở hình dướiđây.

Hình vẽ 1.2 Trích dẫn tần số cao khi lọc

Tụ điện trong hình vẽ trên dùng để lọc bỏ tín hiệu cao tần , có vai trò làm ngắn mạch vớitần số cao Nếu tụ hở mạch, hay điểm G không kết nối đối với đất (do áp lực nào đó haymối hàn bị đứt), thì tín hiệu tần số cao có tại điểm A sẽ được đưa đến đầu vào của mạchkhuếch đại bằng transistor nên sẽ được khuếch đại và chỉnh lưu và sẽ có tại đầu ra dướidạng điện áp DC Các đài phát thanh quảng bá địa phương thỉnh thoảng nghe được trongống nghe điện thoại do can nhiễu đó

-Khi thực hiện phép đo DC tại điểm đo có cả điện áp DC và điện áp cao tần, lúc này điện

áp cao tần có thể gây ra dòng điện lớn chảy qua que đo bởi vì đầu que đo gần như ngắnmạch với với bệ máy đối với tín hiệu cao tần thông qua ảnh hưởng của điện dung, điềunày có thể làm nóng đầu que đo (thực tế này xảy ra khi đo điện áp DC trong máy phát).Mắc nối tiếp cuộn cảm RF với đầu que đo để loại bỏ tình trạng trên

Trường nhiễu có thể là điện trường hoặc từ trường Các lớp bảo vệ bằng từ tính sử dụngcác vật liệu sắt từ như sắt Các lớp bảo vệ tĩnh điện sử dụng vật liệu không dẫn điện nhưnhôm Các vật liệu dẫn điện có đặc tính điện môi kém nên sẽ hấp thụ các nhiễu do điệntrường tĩnh Ngoài việc hấp thụ , nhiễu cũng sẽ giảm do sự phản xạ của điện trường khỏilớp bảo vệ Độ hấp thụ nhiễu tỷ lệ với độ dày của vật liệu Sự phản xạ sẽ xảy ra khi cógián đoạn trở kháng đặc trưng giữa lớp bảo vệ và môi trường xung quanh lớp bảo vệ.

7 Nối đất

Luôn có các đường dẫn nối đất trên bảng mạch in, thường là các đường mạch rộng và cóđiện trở rất thấp Dây tín hiệu cần phải được đặt gần đường nối đất để giảm thiểu ảnhhưởng điện cảm Đường mức đất trên bảng mạch sẽ được nối với đường đất hiệu dụng Các cách nối đất sau đây là thích hợp nhất, nhất là đối với tín hiệu có tần số trên 10MHz,nên chú ý chọn để tránh các vòng đất

khi đo thử hay thực hiện các phép đo trong việc chẩn đoán các hư hỏng hay sửa chữa,bảo dưỡng các thiết bị điện tử.

- Nối thiết bị đến nguồn điện lưới, tốt hơn hết là thông qua đầu nối 3 chân và thựchiện bật nguồn theo trình tự sau: các điểm quan trọng được chuyển mạch ON đầutiên, tiếp theo là bật nguồn cung cấp, sau đó bật nguồn cho thiết bị đo và cuốicùng là bật thiết bị đo Khi tắt thì trình tự là ngược lại: trước tiên ngắt nguồn cungcấp cho mạch cần đo, tiếp theo là tắt thiết bị đo, sau đó tắt nguồn cung cấp vàcuối cùng là ngắt điện lưới Điều này sẽ bảo vệ thiết bị đo khỏi các xung quá độ.Không tháo mối hàn hay hàn linh kiện khi nguồn đang bật

- Các thiết bị đo cần được nối đất hiệu quả để tránh tối đa các ảnh hưởng của nhiễu

- Chọn thang đo phù hợp theo tham số cần đo, tuỳ theo giá trị đo yêu cầu Nếukhông biết giá trị đo yêu cầu, thì hãy chọn thang đo cao nhất, sau đó giảm dầnthang đo cho phù hợp để tránh cho thiết bị đo bị quá tải hoặc hư hỏng Thang đođược chọn cuối cùng sẽ cho kết quả đo gần với độ lệch lớn nhất có thể có đối vớiphép đo điện áp và dòng điện và gần mức trung bình đối với phép đo điện trở, để

có độ chính xác tối ưu đối với hệ thống đo

- Khi giá trị đo bằng 0 thì đồng hồ đo cần phải chỉ thị bằng 0 Nếu không thì cầnphải được chỉnh 0 cho phù hợp

- Không sử dụng các đầu que nhọn có kích thước lớn vì chúng có thể gây ngắnmạch, các đầu que đo cần phải nhọn nhất nếu có thể được

- Điều quan trọng của việc nối các điểm đo thử: các hãng chế tạo thường quy địnhcác điểm đo thử tại các vị trí thuận tiện trên bảng mạch in Điện trở, mức điện áp

DC, mức điện áp tín hiệu và các dạng sóng của tín hiệu sẽ được quy định cho mỗiđiểm đo thử (điểm đo thử thường là cọc lắp đứng trên bảng mạch in) Các điểm

đo thử sẽ được thiết kế bởi các nhà chuyên môn có nhiều kinh nghiệm thực tế, khicần khảo sát thiết bị không được bỏ qua các điểm đo như thế trong quá trình sửachữa

- Thông thường các đầu que đo mang dấu dương và âm đối với các phép đo điên áp

và đo dòng điện trong mạch Nguồn pin bên trong đồng hồ đo sẽ có cực tínhngược lại, tức là đầu que đo âm của nguồn pin trong đồng hồ đo sẽ được nối với

13

đầu que đo được đánh dấu dương (que đo màu đỏ) và ngược lại Thực tế này cầnphải nhớ khi đo thử các diode, tụ điện phân, các transistor và các vi mạch.

Hình vẽ 1.4

Thể hiện cực tính ghi trên các que đo của đồng hồ và cực tính của nguồn pin trong.

Nếu các điểm đo thử là không cho trước, hoặc nếu các phép đo được thực hiện tại cácđiểm khác nhau, thì cần phải chú ý các điểm như sau:

a Khi đo các điện áp DC, phép đo cần phải thực hiện ngay tại các linh kiện thực

tế và đối với các vi mạch đo trực tiếp trên các chân

b Sử dụng đầu kẹp đo thử IC để thực hiện các phép đo trên chân của IC

c Khi cần đo tín hiệu trên mạch in trong bảng mạch, nên kẹp đầu đo trên châncủa cấu kiện điện tử được nối với đường mạch in

d Khi thực hiện các phép đo trên bảng mạch, cần phải bảo đảm rằng các ICkhông bị điện tích tĩnh do thiết bị đo

e Khi kiểm tra hở mạch, hãy tháo một đầu của cấu kiện điện tử rồi thực hiệnphép đo Nếu cấu kiện không được tháo một đầu thì các cấu kiện khác mắcsong song với cấu kiện được đo thử sẽ gây ảnh hưởng đến kết quả đo dẫn tớikết quả đo không đáng tin cậy Có thể kiểm tra cấu kiện nghi ngờ sai hỏngbằng cầu đo Khi việc tháo mối hàn khỏi bảng mạch in là khó khăn thì có thểcắt đường mạch in liên quan do dễ dàng hàn lại vết cắt hơn so với việc tháomối hàn lấy linh kiện ra khỏi bảng mạch để đo rồi hàn lại Khi hàn lại vết cắt,cần chú ý bảo đảm mối hàn không xảy ra hiện tượng nứt

f Việc tháo và hàn IC là một quá trình khá phức tạp và cần phải tiến hành hếtsức cẩn thận Cần phải tháo mối hàn cho IC để đo thử khi xác minh chắc chắncác phép đo trên bảng mạch cho thấy IC đã hỏng thực sự

- Cần phải tuân theo các lưu ý về an toàn lao động để bảo đảm an toàn cho người

đo và thiết bị đo

- Cần phải tuân theo các chỉ dẫn từ hướng dẫn sử dụng thiết bị đo thử cũng nhưtrình tự đo thử

- Cần phải nghiên cứu kỹ cách vận hành thiết bị đo để thực hiện phép đo và cầnphải tuân theo tất cả các lưu ý đã được đề cập

II GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO CƠ BẢN

- Đo điện áp một chiều

- Đo điện áp xoay chiều

- Đo dòng điện

Ưu điểm của đồng hồ là có thể thực hiện các phép đo, kiểm tra nhanh dòng, áp hoặc điệntrở trong mạch điện, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụđiện Tuy nhiên loại đồng hồ này có hạn chế là độ chính xác không cao và có trở khángthấp (khoảng 20KΩ/Volt) do vậy khi đo trong các mạch có dòng điện nhỏ chúng thường

bị sụt áp, dẫn đến phép đo không chính xác

Nhìn chung các thiết bị tương tự sử dụng độ lệch của kim chỉ thị do tương tác giữa dòngđiện và từ trường, hoặc giữa hai từ trường Đa số các bộ phận cơ cấu động đều có ma sát,nên có nhiều hạn chế (như giới hạn tần số cao, độ nhạy, sai số do quá tải) và các sai số.Trong các đồng hồ đo số, không liên quan đến việc làm lệch, số chỉ thị được đọc ở bộhiển thị (hiển thị bằng tinh thể lỏng hay bằng LED), nên các đồng hồ đo số không có cácsai số như ở các đồng hồ tương tự

15

Hình vẽ 1.5 Đồng hồ vạn năng

2 Đồng hồ đo số

Hình vẽ 1.6 Đồng hồ đo số

2.1 Ưu điểm của đồng hồ đo số với đồng hồ đo tương tự

- Độ chính xác rất cao, thông thường là khoảng 5ppm (0,0005%)

- Độ rõ cao (đại lượng đo được thể hiện bằng chữ số nên không thay đổi giá trị của nó)

- Độ phân giải tốt hơn (tình trạng không rõ ràng chỉ bị giới hạn nhiều nhất là một chữ số )

- Không có sai số do chỉ thị sai

- Không có sai số do đọc Không có sai số khi chuyển đổi số liệu đo

- Trở kháng vào rất cao (thông thường khoảng 10MΩ và điện dung vào thấp là 40pF) và

vì vậy sai số do quá tải không đáng kể

- Trở kháng vào hầu như không đổi đối với mọi thang đo

- Sự định chuẩn từ các nguồn mẫu bên trong đồng hồ là hoàn toàn ổn định

- Không có sai số do dạng sóng tín hiệu

- Hiển thị cực tính tự động, có khả năng tự động chỉnh không và tự động chỉnh thang đo.Các thang đo thay đổi theo các nấc thập phân thay vì thang đo 10 , nên có số lượngthang đo ít hơn và khả năng mở rộng thang đo lớn hơn

- Có khả năng xử lý số đo bằng máy tính Các số liệu đo có thể được lưu trữ và truy xuấtbất kỳ lúc nào

- Có khả năng xử lý các tín hiệu đo ở dải tần số rộng hơn

- Thao tác đo đơn giản, chỉ cần ấn nút để thiết lập lại tự động chính xác thiết bị đo chophép đo mới

- Có khả năng kết hợp nhiều thiết bị đo vào một thiết bị bằng kỹ thuật số Có thể lập trìnhphép đo dễ dàng

- Thiết bị đo gọn nhẹ và kết cấu chắc chắn hơn

2.2 Nhược điểm của đồng hồ đo số

- Cần phải có nguồn cung cấp do sử dụng các vi mạch (IC)

- Các đại lượng thay đổi chậm, như khi nạp tụ không thể quan sát được Các đồng hồtương tự có thể sử dụng được để đo các tụ điện, ví dụ như tụ hoá

- Khi đo thử diode không thể thực hiện như cách thông thường, nên có bổ xung mạchđiện chuyên dụng dành riêng cho mục đích đo thử diode ở một số đồng hồ đo số (chứcnăng đo mức sụt áp trên tiếp giáp PN)

- Giá thành cao

2.3 Sử dụng đồng hồ đo số

a- Đo điện áp một chiều hoặc xoay chiều

17

Hình vẽ 1.7 Đặt đồng hồ vào thang đo điện áp DC hoặc AC

 Để que đỏ đồng hồ vào lỗ cắm ” VΩ mA” que đen vào lỗ cắm “COM”

 Bấm nút DC/AC để chọn thang đo là DC nếu đo áp một chiều hoặc AC nếu đo ápxoay chiều

 Xoay chuyển mạch về vị trí “V” hãy để thang đo cao nhất nếu chưa biết rõ điện

áp, nếu giá trị báo dạng thập phân thì ta giảm thang đo sau

 Đặt thang đo vào điện áp cần đo và đọc giá trị trên màn hình LCD của đồng hồ

 Nếu đặt ngược que đo(với điện một chiều) đồng hồ sẽ báo giá trị âm (-)

b- Đo dòng điện một chiều DC hoặc xoay chiều AC

 Chuyển que đo đồng hồ về thang mA nếu đo dòng nhỏ, hoặc 20A nếu đo dònglớn

 Xoay chuyển mạch về vị trí “A”

 Bấm nút DC/AC để chọn đo dòng một chiều DC hay xoay chiều AC

 Đặt que đo nối tiếp với mạch cần đo

 Đọc giá trị hiển thị trên màn hình

c- Đo điện trở

 Trả lại vị trí dây cắm như khi đo điện áp

 Xoay chuyển mạch về vị trí đo ” Ω “, nếu chưa biết giá trị điện trở thì chọn thang

đo cao nhất , nếu kết quả là số thập phân thì ta giảm xuống

 Đặt que đo vào hai đầu điện trở

 Đọc giá trị trên màn hình

 Chức năng đo điện trở còn có thể đo sự thông mạch, giả sử đo một đoạn dây dẫnbằng thang đo trở, nếu thông mạch thì đồng hồ phát ra tiếng kêu

d- Đo tần số

 Xoay chuyển mạch về vị trí “FREQ” hoặc ” Hz”

 Để thang đo như khi đo điện áp

 Đặt que đo vào các điểm cần đo

 Đọc trị số trên màn hình

e- Đo Logic

 Đo Logic là đo vào các mạch số ( Digital) hoặc đo các chân của vi xử lý, đoLogic thực chất là đo trạng thái có điện – Ký hiệu “1″ hay không có điện “0″,cách đo như sau:

 Xoay chuyển mạch về vị trí “LOGIC”

 Đặt que đỏ vào vị trí cần đo que đen vào mass

 Màn hình chỉ “▲” là báo mức logic ở mức cao, chỉ “▼” là báo logic ở mức thấpf- Đo các chức năng khác

 Đồng hồ vạn năng số Digital còn một số chức năng đo khác như đo diode, đo tụđiện, đo Transistor nhưng nếu ta đo các linh kiện trên, ta nên dùng đồng hồ cơ khí

sẽ cho kết quả tốt hơn và đo nhanh hơn

3 Máy tạo sóng chức năng

Máy tạo sóng chức năng là thiết bị điện tử tạo ra các tín hiệu có dạng khác nhau Cácdạng sóng mà máy tạo sóng chức năng có thể tạo ra là sóng sin, sóng vuông hoặc chữnhật, các sóng tam giác và các tín hiệu răng cưa

19

Các dạng sóng khác nhau tạo ra bằng máy tạo sóng chức năng có thể được lấy ra đồngthời Máy tạo hàm cũng có thể được khoá pha với tín hiệu ngoài Mạch dao động cơ bảncủa thiết bị có thể là mạch dao dộng đa hài hay mạch tạo sóng kiểu cầu Wien

Các dạng dao động, nếu không phải là sóng sin có thể được biến đổi từ sóng sin bằngmạch điện sửa dạng kiểu điện trở-diode Các dao động có dạng bất kỳ có thể biến đổithành các xung bằng mạch kích khởi Schmit

Công dụng của máy tạo sóng chức năng

- Tín hiệu sóng sin có thể được dùng để đo thử hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại

- Sóng vuông có thể đo thử đáp ứng tần số thấp và cao của mạch khuếch đại nhờ máyhiện sóng Độ nghiêng nào đó của phần đỉnh ngang của xung sẽ cho biết đáp ứng tần sốthấp của mạch khuếch đại kém Sự thay đổi ở thời gian tăng và thời gian giảm của cáccạnh xung sẽ cho biết đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại kém Các xung cũng cóthể sử dụng để đo thử các cổng số

- Các sóng tam giác có thể dùng để đo thử độ tuyến tính của các mạch mà sóng tam giáctruyền qua Bất kỳ sự méo dạng nào của các cạnh tam giác, khi quan sát trên màn hìnhcủa máy hiện sóng, sẽ cho biết độ không tuyến tính được tạo ra bởi mạch khuếch đại

- Tín hiệu răng cưa có thể được dùng để đo thử các bộ tạo sóng quét và các mạch khuếchđại quét trong các máy thu hình, các máy hiện sóng và các monitor

để đo điện áp, nhưng cũng có thể đo dòng điện, nếu dòng điện được biến đổi thành điện

áp khi cho dòng điện chảy qua một điện trở cố định Tương tự như vậy máy hiện sóng cóthể đo được điện trở nếu năng lượng từ một nguồn dòng không đổi chảy qua điện trở cần

đo

Máy hiện sóng hai vệt dùng để so sánh hai dạng sóng khác nhau, còn máy hiệnsóng hai chùm tia dùng để so sánh các thay đổi về pha liên quan ở hai dạng sóng Máyhiện sóng có thể sử dụng hiệu quả để quan sát dạng sóng thực tế trên màn hình và để địnhlượng dạng sóng Máy hiện sóng có thể dùng để hiển thị đại lượng bất kỳ nếu có thể biếnđổi được thành điện áp Do máy hiện sóng là thiết bị đo đa dụng nên được dùng rất rộngrãi.

4.1 Máy hiện sóng tương tự

Là thiết bị đo có độ nhạy rất cao, chính xác và không gây quá tải cho hệ thống, dokhông có cơ cấu kiểu quay Máy hiện sóng sẽ hiển thị dạng sóng thực tế của tín hiệu vào,nên có thể biết mạch điện có khuếch đại hay méo dạng hay không một cách dễ dàng.Máy hiện sóng có thể dùng để đo mức điện áp DC, khảo sát các tín hiệu xung, các tínhiệu răng cưa, tam giác, sóng sin và các tín hiệu có dạng phức tạp khác Máy hiện sóng

có thể đo tần số của các bộ dao động và bộ tạo xung nhịp Máy hiện sóng vệt kép có thểkiểm tra hai tín hiệu đầu vào, cũng như đầu vào và đầu ra trong các mạch điện tử Do vậymáy hiện sóng được sử dụng phổ biến trong việc đo thử, sửa chữa các mạch khuếch đại,các mạch dao động, các máy phát, máy thu và trong các hệ thống mạch số

Hình vẽ 1.8 Máy hiện sóng và máyy tạo sóng chức năngCác chức năng điều khiển trên mặt máy hiện sóng thông thường bao gồm:

21

- Điều khiển cường độ tia (intensity control) dùng để điều chỉnh độ sáng của vệtsáng trên màn hình.

- Điều khiển độ hội tụ (focus control) dùng để điều khiển độ sắc nét của vệt sáng

- Điều khiển độ chia thời gian (time/div) điều chỉnh khoảng thời gian/vạch chia củamạch dao động quét (gốc thời gian)

- Điều khiển hệ số khuếch đại dọc (Y) dùng để điều chỉnh biên độ của dạng sónghiển thị theo chiều dọc trong khoảng từ 5mV/div đến 20V/div

- Điều khiển hệ số khuếch đại ngang (H) dùng để điều chỉnh độ dài của vệt theochiều ngang

- Điều khiển quét dùng để chọn mạch quét trong hay quét ngoài

- Điều khiển kích khởi (trigger control) dùng để chọn xung kích khởi từ bộ khuếchđại dọc (Y), hoặc từ tín hiệu điện lưới hay tín hiệu ngoài (đối với một số máy hiệnsóng hiện đại hiện nay có thêm chức năng đồng bộ)

- Điều khiển mức kích khởi dùng để điều khiển mức của xung kích khởi

- Điều khiển vị trí ngang, dùng để điều khiển vị trí của dạng sóng hiển thị theochiều ngang

- Điều khiển vị trí dọc dùng để điều chỉnh vị trí của dạng sóng hiển thị theo chiềudọc

- Định chuẩn trong sẽ cung cấp tín hiệu tần số 1Khz, biên độ không đổi, thường là2Vpp để kiểm tra việc định chuẩn que đo

2 Bật nguồn cung cấp chính của máy hiện sóng

3 Chờ một lúc cho máy hiện sóng khởi động xong nhằm làm cho cathode được đốtnóng hoàn toàn, tạo ra cường độ chùm tia yêu cầu

4 Điều chỉnh chức năng điều khiển cường độ chùm tia để có vệt sáng rõ ràng xuấthiện trên màn hình Điều chỉnh chức năng điều khiển vị trí dọc và ngang nếu cần.Đôi khi hệ số khuếch đại ngang có thể biểu hiện thành vệt sáng nếu điểm sáng bắtđầu ngoài khung màn hình Khi điểm sáng có thể nhìn thấy, di chuyển điểm sángvào trung tâm và điều chỉnh độ hội tụ, độ nhoè để làm cho điểm sáng gọn Chứcnăng điều khiển cường độ tia cần phải được điều chỉnh để điểm sáng không quáchói hoặc không quá mờ.

5 Đặt chế độ quét theo vị trí quét trong [int] và điều chỉnh hệ số khuếch đại ngang

để mở rộng điểm sáng thành đường sáng đầy đủ, nằm ngang trên màn hình

6 Kiểm tra sự di chuyển theo chiều dọc của đường sáng ngang Mạch khuếch đạidọc định chuẩn có sẵn trong thiết bị đo

7 Đặt đầu que đo vào hệ thống cần đo Cấp nguồn cho hệ thống cần đo

8 Điều chỉnh chức năng điều khiển hệ số khuếch đại dọc để có độ cao của dạngsóng yêu cầu trên màn hình

9 Điều chỉnh dao động quét (gốc thời gian) để có số chu kỳ cần thiết trên màn hình.Đối với máy hiện sóng đã được kích khởi, chu kỳ cần phải ổn định

10 Khảo sát dạng sóng, đo biên độ và kiểm tra đặc tính của tín hiệu

11 Để có các mẫu hình Lissajous, đưa tín hiệu ngoài được cung cấp từ máy tạo sóngđến đầu vào quét ngoài, dùng cho phép đo tần số và pha

4.3 Các phép đo với máy hiện sóng

- Đo điện áp của tín hiệu vào: giá trị đỉnh-đỉnh của điện áp được đo bằng cách đếm

số vạch chia theo chiều dọc giữa hai đỉnh Chẳng hạn nếu biên độ đỉnh-đỉnh củadạng sóng chiếm 4 vạch chia trên thang độ nhạy 500mV/div thì trị số đỉnh-đỉnh là500mV/div x 4 = 2Volt Vậy biên độ đỉnh là 1Volt

- Đo khoảng thời gian của chu kỳ: chu kỳ của tín hiệu đo được bằng cách tính sốchu kỳ trên bộ gốc thời gian Giá trị gốc thời gian có trong một chu kỳ sẽ là chu

kỳ của tín hiệu Ví dụ trên thang đo 50µV/div có hai chu kỳ tín hiệu chiếm 4 vạchchia, thì số vạch chia chiếm bởi một chu kỳ là 2 vạch chia, nên chu kỳ tín hiệu là

23

100µs.Tính nghịch đảo của chu kỳ sẽ cho tần số của tín hiệu Trong ví dụ trên sẽtính được là 1/100.10-6 = 10KHz.

- Đo tần số theo phương pháp Lissajous: đo tần số theo mẫu hình Lissajous thựchiện bằng cách đưa tín hiệu có tần số cần đo vào đầu vào dọc và nối tín hiệu cótần số đã biết vào đầu vào quét ngoài Ta sẽ thu được các mẫu hình khác nhautrên màn hình tuỳ thuộc vào tỷ số của hai tần số và độ lệch pha của hai tín hiệu.Các mẫu hình Lissajous như ở hình vẽ 9

Khi hai tần số bằng nhau, độ lệch pha bằng 00 sẽ tạo ra một đường thẳng nghiêng

450 so với đường ngang Với độ lệch pha 1800 đường thẳng sẽ tạo ra một gócbằng 1350 so với đường ngang Khi độ lệch pha bằng 900 sẽ tạo ra một đườngtròn Đối với các độ lệch pha bất kỳ khác sẽ tạo ra một hình elipse

Khi hai tần số tín hiệu không bằng nhau thì tỷ số của tần số chưa biết (Fv) đối vớitần số đã biết (đọc tần số trên máy tạo sóng) Fh sẽ được xác định bằng tỷ số của

số lượng các vòng theo đường ngang đối với số lượng các vòng theo đường dọc

Hình vẽ 1.9 Các mẫu hình Lissajous

- Đo chỉ số điều chế của tín hiệu AM: khi tín hiệu điều chế được áp đặt làm tín hiệuquét ngoài và tín hiệu đã được điều chế làm tín hiệu dọc (Y) như hình vẽ 10 Mẫuhình sẽ được hiển thị như hình 11 Các chỉ số điều chế sẽ được tính bằng

(p-q)/(p+q)

Hình vẽ 1.10 Tín hiệu vào Hình vẽ 1.11 Tín hiệu hiển thị

- Đo độ méo của xung: Xung vào và xung ra có thể được hiển thị trên máy hiệnsóng hai vệt Độ võng hoặc độ vượt quá của phần nằm ngang và độ tăng hay độgiảm của các sườn xung có thể quan sát trên màn hình Thời gian tăng (ứng vớimức thay đổi từ 10% đến 90% biên độ xung) và khoảng thời gian giảm (ứng vớimức thay đổi từ 90% đến 10%) có thể đo được trên mẫu xung Độ rộng của xung

sẽ được đo trong khoảng từ mức 50% của cạnh tăng cho tới mức 50% của cạnhgiảm

Một số lưu ý khi sử dụng máy hiện sóng

- Nối vỏ máy hiện sóng với đất

- Cường độ chùm tia điện tử phải giữ ở mức thấp nhưng vẫn cho phép quan sátthuận lợi Điểm sáng không được để lâu tại một vị trí trên màn hình Trongtrường hợp cần phải giữ do một lý do nào đó, thì hãy để ở mức cường độ thấp

- Nên bắt đầu phép đo với mức độ nhạy nhỏ nhất ở mạch khuếch đại dọc và tăngdần cho tới khi đạt được mức thiết lập thích hợp

- Định chuẩn độ lệch dọc trước khi thực hiện các phép đo Có sẵn nguồn điện áptrong máy hiện sóng cho việc định chuẩn

25

- Sử dụng que đo phù hợp khi thực hiện phép đo trên các tín hiệu tần số cao, haykhi tín hiệu vào quá lớn.

- Khi tháo máy hiện sóng để sửa chữa, hãy cẩn thận vì có điện áp cao khoảng vàikilovolt

- Phải cẩn thận khi sử dụng ống tia, hư hỏng ngẫu nhiên bất kỳ sẽ dẫn đến hỏngmàn hình

- Màn hình phát quang có thể phát ra tia X nhẹ, khi cần thay thế nên mua của cácnhà sản xuất có uy tín

5 Bộ đếm tần số

Bộ đếm tần số là một thiết bị đo số có thể dùng để đo tần số, khoảng thời gian giữa haitín hiệu, chu kỳ, tỷ số của hai tần số và có thể được dùng để đếm số xung

a, Nguyên lý hoạt động

Kiểu đo cơ bản nhất đó là tín hiệu cần đo được đặt vào cổng AND, cổng này sẽ chỉ được

mở trong một khoảng thời gian cố định bằng một xung mở cổng Xung ra của cổng AND

sẽ được đưa vào bộ đếm 10 và chốt số liệu để sau đó đưa đến khối hiển thị như thể hiệntrên sơ đồ khối sau đây:

Hình vẽ 1.12 Sơ đồ khối của bộ đếm tầnKhối xử lý tín hiệu gồm một khối khuếch đại và khối trigger Schmitt Tín hiệu dạng sóngsin được đưa vào khuếch đại và chuyển đổi thành các xung vuông để được đưa đến mộtđầu ra của cổng AND, đầu vào còn lại lấy xung định thời từ mạch dao động tạo xungnhịp (khối gốc thời gian)

b, Các phép đo bằng bộ đếm tần

Phép đo tần số: cổng AND sẽ duy trì việc mở cổng theo chu kỳ của xung định thời, nên

sẽ cho các xung tín hiệu cần đo tần số tại đầu ra của cổng AND trong khoảng thời gian

mở cổng Bộ đếm sẽ đếm các xung và số đếm sẽ được lưu trữ vào bộ nhớ cũng như đượchiển thị Xung định thời kích khởi bộ đếm tại thời điểm xuất hiện cạnh trước và dừng bộđếm tại thời điểm xuất hiện cạnh sau của xung nhịp nhờ flip-flop

Tương tự như vậy xung định thời cũng sẽ điều khiển bộ nhớ

Nếu khoảng thời gian của xung định thời là 1s, bộ đếm mở cổng thời gian trong khoảng

là 1 giây, bộ đếm cho số chu kỳ tín hiệu truyền qua cổng trong 1 giây , tức là đo trực tiếptần số của tín hiệu

Đối với các tần số cần đo cao, sử dụng mạch chia 10 để tạo ra các xung định thời từ 1sđến 1ms tuỳ theo các vị trí đặt của chuyển mạch nhiều vị trí Nếu có 1000 xung của tínhiệu cần đo truyền qua cổng AND trong khoảng thời gian 1ms thì tần số của tín hiệu là1MHz Các bộ đếm không thể đếm các tần số quá cao (dải gigahertz), nên các tần số cao

sẽ được đo bằng kỹ thuật chia thang trước, tức là tần số của tín hiệu sẽ được chia 2, 4,8,vvv sao cho tần số sau khi chia thang trước phù hợp với thang đo của bộ đếm tần Sơ

đồ khối của bộ đếm tần có mạch chia tần số xung nhịp (mạch chia gốc thời gian) nhưsau:

Hình vẽ 1.13a Sơ đồ khối của mạch đo chu kỳ Hình vẽ 1.13b Hoạt động của cổng AND

27

Hình vẽ 1.14 Bộ đếm tần nhiều thang đoc.Đo chu kỳ

Để đo chu kỳ, xung tín hiệu vào có tác dụng như một xung định thời dùng để mở cổngtruyền các xung nhịp qua cổng AND, tín hiệu vào sẽ mở và đóng cổng AND, nên số đếm

là số lượng xung nhịp đã được truyền qua cổng sẽ cho biết số chu kỳ thời gian của xungtín hiệu cần đo

d Đo khoảng thời gian giữa hai xung

Có thể đo khoảng thời gian giữa hai xung bằng cách sử dụng một tín hiệu để mở cổngcòn một tín hiệu để đóng cổng AND Tín hiệu xung nhịp dùng để đo khoảng thời giankhi mở và đóng cổng Phép đo được thể hiện như hình dưới đây Xung 1 làm cho đầu vàoS=1 và R=0, nên Q=1, khi xung 2 xuất hiện làm cho S=0 và R=1, nên Q=0

Hình vẽ 1.15 Phương pháp đo khoảng thời gian giữa hai xung

e Đo tỷ số tần số của hai tín hiệu

Nếu có hai tín hiệu thì tín hiệu tần số thấp được sử dụng làm xung định thời, còn tín hiệu tần số cao sẽ được đếm trong khoảng thời gian của xung định thời Phép đo cho biết tỷ sốcủa hai tần số trên khối hiển thi cho ở hình sau

Hình vẽ 1.16 Phương pháp đo tỷ số hai tần số

Hình vẽ 1.18 Sơ đồ khối bộ đếm đa năng

h Các ưu điểm của bộ đếm tần số kiểu số

i Sử dụng máy đếm tần số để dò tìm trạng thái hỏng của thiết bị

Tần số của bộ tạo xung nhịp (trong máy tính), các bộ dao động nội (trong các máy thu)

và các bộ dao động cao tần (RF) có thể được đo và kiểm tra nếu có các tầng hư hỏng.Máy tạo xung và máy tạo hàm có thể được kiểm tra để tìm sai hỏng bằng cách đo tần số,

độ rộng xung và khoảng thời gian của các xung đã được tạo ra Các điểm đo thử thường

có sẵn trên bảng mạch của thiết bị điện tử để có thể lấy tín hiệu cần đo bằng đồng hồ đosố

III Phương pháp đo thử kiểm tra các linh kiện điện tử cơ bản

1.Đo kiểm tra điện trở

Việc đo thử, kiểm tra điện trở nhằm mục đích phát hiện sai hỏng của linh kiện, cũng nhưtìm ra giá trị thực tế của điên trở đó

Để phát hiện giá trị điện trở, đối với các điện trở màu có thể thông qua việc đọc các giátrị trên điện trở đó Đối với các điện trở không có mã màu và các giá trị ghi trên thân điệntrở bị mất hoặc mờ, chúng ta thường dùng đồng hồ vạn năng để đo

Công việc đo giá trị điện trở rất đơn giản: đầu tiên ta để đồng hồ về thang đo điện trở,thang đo để ở mức lớn nhất, kẹp hai đầu que đo vào 2 đầu điện trở, quan sát kim đồng hồ.Nếu như kim đồng hồ quay quá vạch giữa là được, lúc này việc chọn thang đo của ta làphù hợp Nếu như kim đồng hồ chưa quay quá vạch giữa, lúc này thang đo ta chọn là lớnquá giá trị cần đo, thay đổi bằng cách chuyển xuống thang đo nhỏ hơn Lặp lại việc đonhư ban đầu Đọc giá trị chỉ thị của kim đồng hồ, kết quả đo thu được phụ thuộc vàothang đo và giá trị chỉ thị của kim đồng hồ

2 Đo kiểm tra tụ điện

a Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm

Hình vẽ 1.19 Đo kiểm tra tụ gốm

Ở hình trên là phép đo kiểm tra tụ gốm, có ba tụ C1 , C2 và C3 có điện dung bằng nhau,trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị dò và C3 là tụ bị chập

31

Khi đo tụ C1 (tụ tốt) kim phóng lên 1 chút rồi trở về vị trí cũ

( Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì kim sẽ không phóng nạp )

Khi đo tụ C2 ( Tụ bị rò ) ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vịtrí cũ

Khi đo tụ C3 ( tụ bị chập ) ta thấy kim lên = 0 Ω và không trở về

Lưu ý: Khi đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thang x1KΩ hoặcx10KΩ và phải đảo chiều kim đồng hồ vài lần khi đo

b Đo kiểm tra tụ hoá

Tụ hoá ít khi bị rò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khô (khôhoá chất bên trong lớp điện môi) làm điện dung của tụ bị giảm, để kiểm tra tụ hoá, tathường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có cùng điện dung, hình dưới đâyminh hoạ

Hình vẽ 1.20 Đo kiểm tra tụ hoá

Để kiểm tra tụ hoá C2 có trị số 100µF có bị giảm điện dung hay không, ta dùng tụ C1còn mới có cùng điện dung và đo so sánh

Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( điện dung càng lớn thì để thang càng thấp )

Đo vào hai tụ và so sánh độ phóng nạp, khi đo ta đảo chiều que đo vài lần

Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở trên ta thấy tụ C2 phóng nạpkém hơn do đó tụ C2 ở trên đã bị khô.

Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị rò

Chú ý : Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch, ta cần phải hút rỗng một chân tụ khỏimạch in, sau đó kiểm tra như trên

Nói chúng nguyên tắc để kiểm tra tụ hóa là người kiểm tra tích điện cho tụ sau đó nókiểm tra dòng điện rò

3 Đo kiểm tra diode

Chỉnh đồng hồ ở thang X 1 Ω

Đo vào hai đầu các diode, đảo chiều que đo

Nếu đo thấy một chiều lên kim, đảo chiều que đo thấy không lên kim => là diode tốtNếu cả hai chiều đo kim lên hết thang đo (=0Ω ) là diode bị chập

Nếu cả hai chiều đo không lên kim => là diode bị đứt

4 Đo kiểm tra MOSFET

Một Mosfet còn tốt : là khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D có điện trở bằng

vô cùng ( kim không lên cả hai chiều đo) và khi G đã được thoát điện thì trở kháng giữa

D và S phải là vô cùng

Các bước kiểm tra như sau :

Bước 1 : Chuẩn bị để thang x1K Ω

Bước 2 : Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D )

Bước 3 : Sau khi nạp cho G một điện tích ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S) lúc này kim đồng hồ sẽ lên

Bước 4 : Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G

Bước 5 : Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên

Kết quả như vậy là MOSFET tốt

- Đo kiểm tra để biết MOSFET bị chập

Bước 1 : Để đồng hồ thang x 1KΩ

Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 Ω là chập

Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 Ω là chập D S

- Đo kiểm tra Mosfet trong mạch

33

Khi kiểm tra MOSFET trong mạch , ta chỉ cần để thang x1 Ω và đo giữa D và S => Nếu

1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là MOSFET bình thường, Nếu cả hai chiều kim lên = 0 Ω là Mosfet bị chập DS

5 Đo kiểm tra Thyristor

Hình vẽ 1.21 ThyristorĐặt động hồ thang x1W , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên, dùng Tovit chập chân A vào chân G => thấy đồng hồ lên kim , sau đó bỏ Tovit ra

=> đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt

Hình vẽ 1.22 Đo kiểm tra Thyristor

6.Hướng dẫn đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng

Cách 1 : Dùng thang đo dòng

Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ và chú ý

là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép, ta thực hiện theo cácbước sau

 Bươc 1 : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao nhất

 Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen vềchiều âm

 Nếu kim lên thấp quá thì giảm thang đo

 Nếu kim lên kịch kim thì tăng thang đo, nếu thang đo đã để thang cao nhất thìđồng hồ không đo được dòng điện này

 Chỉ số kim báo sẽ cho ta biết giá trị dòng điện

Cách 2 : Dùng thang đo áp DC

Ta có thể đo dòng điện qua tải bằng cách đo sụt áp trên điện trở hạn dòng mắc nối với tải,điện áp đo được chia cho giá trị trở hạn dòng sẽ cho biết giá trị dòng điện, phương phápnày có thể đo được các dòng điện lớn hơn khả năng cho phép của đồng hồ và đồng hồcũmg an toàn hơn

7 Cách đọc trị số dòng điện và điện áp khi đo

Hình vẽ 1.23 Cách đọc trị số dòng và áp khi đo

8 Đọc giá trị điện áp AC và DC

Khi đo điện áp DC thì ta đọc giá trị trên vạch chỉ số DCV.A

35

 Nếu ta để thang đo 250V thì ta đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 250, tương tự

để thang 10V thì đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 10, trường hợp để thang1000V nhưng không có vạch nào ghi cho giá trị 1000 thì đọc trên vạch giá trịMax = 10, giá trị đo được nhân với 100 lần

 Khi đo điện áp AC thì đọc giá trị cũng tương tự đọc trên vạch AC.10V, nếu đo ởthang có giá trị khác thì ta tính theo tỷ lệ Ví dụ nếu để thang 250V thì mỗi chỉ sốcủa vạch 10 số tương đương với 25V

 Khi đo dòng điện thì đọc giá trị tương tự đọc giá trị khi đo điện áp

III Kỹ thuật hàn nối và lắp ráp điện tử cơ bản

Mục đích của phần này giúp cho sinh viên nắm được lý thuyết và các kỹ năng cơbản về kỹ thuật hàn nối lắp ráp linh kiện trong mạch điện tử Sao cho sinh viên có thể tựhàn nối các linh kiện vào trong bảng mạch in của mình bảo đảm chất lượng, kỹ thuật và

mỹ thuật từ các sơ đồ mạch chi tiết Đồng thời nắm được các bước cơ bản trong việc tạothành bảng mạch điện thực tế từ các sơ đồ lý thuyết

Sử dụng thành thạo các dụng cụ, hoá chất dùng để hàn nối các mạch điện tử nhưcác loại mỏ hàn thông dụng, thiếc, nhựa thông, dụng cụ hút thiếc, vv

Sinh viên đã được học các môn học về Cấu kiện điện tử và quang điện tử, Kỹthuật mạch điện tử, Kỹ thuật số

1 Giới thiệu các dụng cụ, thiết bị dùng trong kỹ thuật hàn nối

Để thực hiện hàn nối hay tháo lắp các mạch điện tử người ta thường sử dụng cácdụng cụ sau đây:

- Dụng cụ hàn: mỏ hàn, máy hàn

Đây là các thiết bị dùng để gia nhiệt cho các mối hàn làm nóng chảy chất hàn (thôngthường là thiếc thiếc) bằng nhiệt để có thể lắp hoặc tháo các linh kiện điện tử ra khỏimạch Máy hàn thường được dùng trong công nghiệp dành cho việc sản xuất hàng loạt

Mỏ hàn được dùng cho công việc sửa chữa thủ công, thay thế các linh kiện hỏng hoặcdùng trong quá trình lắp thử mạch hoặc chế tạo các mạch điện ở dạng đơn chiếc

Thông thường có các loại mỏ hàn sau:

-Mỏ hàn nung gián tiếp : loại này dùng năng lượng điện nung nóng sợi đốt để

truyền nhiệt cho đầu mỏ hàn bằng đồng Loại này hay được sử dụng là và đó là loại mỏhàn nóng liên tục Loại này tiêu tốn nhiều điện năng, công suất vào khoảng vài chục oátcho đến vài trăm oát

-Mỏ hàn nung trực tiếp: khi ở trạng thái chờ (vẫn cắm điện) tiêu tốn rất ít điện

năng, nhưng khi thực hiện hàn (nhấn vào nút công tắc) mỏ hàn sẽ nóng lên rất nhanh vàđạt được độ nóng cao trong một khoảng thời gian rất ngắn Đối với loại mỏ hàn nàykhông được giữ công tắc quá lâu (10 phút) nếu không mỏ hàn sẽ nhanh hỏng Thườnghay được sử dụng là loại mỏ hàn xung

-Máy hàn thổi hơi nóng : là thiết bị tạo ra hơi nóng có nhiệt độ cao làm nóng chảy

chất hàn Hay được sử dụng để hàn các linh kiện điện tử có kích thước nhỏ trong phươngpháp hàn dán ví dụ như khi hàn các linh kiện trong máy điện thoại di động, máy tínhxách tay vv

- Các dụng cụ khác

-Kìm dùng trong kỹ thuật điện tử:

Kìm cắt, Kìm kẹp, Kìm tuốt dây, Kìm vạn năng, Kìm bấm

-Tuốc nơ vít: dùng để vặn các đinh ốc có trong mạch điện, ví dụ như bắt tấm toảnhiệt vào các IC công suất, bắt chặt linh kiện vào bảng mạch, Gồm có: Tốc nơ vít bốncạnh có chứa từ dư, Tuốc nơ vít hai cạnh có chứa từ dư, Tuốc nơ vít vạn năng (có nhiềuđầu vặn tháo lắp được, )

-Panh là dụng cụ dùng để kẹp giữ, gắp các linh kiện nhỏ, rất cần thiết khi hàn vàthay thế các linh kiện trong mạch điện tử

-Máy hút thiếc: là dụng cụ cầm tay dùng để hút thiếc ra khỏi các mối hàn bằngphương pháp tạo lực hút chân không bởi trong một pít-tông có lực đẩy bằng lò xo đànhồi Có nhiều loại máy hút thiếc khác nhau, loại vỏ nhôm, loại vỏ nhựa, to nhỏ khác nhautuỳ theo mục đích sử dụng

Cũng có loại máy hút thiếc đa chức năng được gắn kèm với máy hàn, loại này chỉđược sử dụng trong công nghiệp

37

Hình 1.24: Mỏ hàn nung gián tiếp Hình 1.25: Mỏ hàn nung trực tiếp

Hình vẽ 1.26 Các dụng cụ thực hành điện tử

- Chất hàn và chất làm sạch mối hàn

Trong kỹ thuật điện tử, khi hàn nối người ta thường sử dụng chất hàn (thiếc), chất tẩyrửa, làm sạch mối hàn (nhựa thông) Chất hàn là vật liệu dẫn điện có tác dụng gắn kếtchặt các linh kiện với bảng mạch nhằm cố định vị trí và tạo sự tiếp xúc về điện Chất hànđược sử dụng phổ biến trong hàn nối điện tử là hỗn hợp thiếc-chì do có tính dẫn điện tốt,

dễ bám dính và dễ nóng chảy.Trong phương pháp hàn xuyên lỗ hay được dùng thì thiếcđược sử dụng dưới dạng dây thiếc nhỏ được cuốn thành từng cuộn Bên trong dây thiếcnày có chứa sẵn nhựa thông nên khi hàn không cần phải lấy thêm nhựa thông ở ngoài

Khi hàn các chân linh kiện với bảng mạch thường phải làm sạch bụi bẩn tại các vị tríhàn để tạo ra sự tiếp xúc tốt về điện và tạo độ bóng cho mối hàn, người ta thường dùngnhựa thông cho công việc này Nhựa thông làm cho thiếc khi nóng chảy có sức căng bềmặt lớn hơn khiến cho các mối hàn có dạng hình tròn và giúp cho khi hàn các mối hàn có

vị trí ở rất gần nhau trên bảng mạch in không bị dính vào nhau gây hiện tượng chập mạchNgoài ra khi mạch điện hay các mối hàn bị bẩn do nhựa thông gây ra chúng ta có thểdùng dung dịch a-xê-tôn để làm sạch nhựa thông

2 Giới thiệu các kỹ thuật hàn điện tử

- Các phương pháp hàn

-Phương pháp hàn xuyên lỗ: phương pháp này được sử dụng ở dạng thủ

công, thường được dùng để thay thế các linh kiện hỏng hoặc dùng trong quá trình lắp thửmạch hoặc chế tạo mạch ở dạng đơn chiếc Trước khi hàn chúng ta phải cạo sạch chânlinh kiện, tráng thiếc để tăng cường độ bám dính của chất hàn Khi hàn xuyên lỗ phải chờcho mỏ hàn có nhiệt độ đủ nóng chảy thiếc mới bắt đầu hàn Nhiệt độ của mỏ hàn rấtquan trọng, nếu không đủ nhiệt độ cần thiết thiếc sẽ không thể nóng chảy hoặc nếu nóngchảy được thiếc thì màu sắc mối hàn sẽ rất xấu, mối hàn có màu xám như chì và khôngbảo đảm bám dính Nếu nhiệt độ của mỏ hàn nóng quá cũng sẽ làm cháy hỏng linh kiện.Lượng thiếc được sử dụng cho một mối hàn phải vừa đủ, không được ít quá để bảo đảmtiếp điện và độ chắc chắn Nhìn chung một mối hàn đạt yêu cầu phải bảo đảm các yếu tốsau:

-Có khả năng dẫn điện tốt

-Chân linh kiện bám chắc vào mạch in (không bị lung lay)-Vết hàn sáng bóng và gọn gàng (không bị dính thiếc sang các chân linhkiện ở gần dễ dẫn đến chập mạch)

-Phương pháp hàn nhúng: Phương pháp này được sử dụng trong công nghiệp

với các dây chuyền lắp ráp các thiết bị điện tử viễn thông trong nhà máy (như lắp ráp

39

máy điện thoại, tổng đài, các thiết bị dân dụng như tăng âm ti vi, vv) Các bo mạch đượccắm phần lớn các linh kiện theo các vị trí kỹ thuật, sau đó bảng mạch được đưa qua bểchứa thiếc và nhựa thông (dung dịch hàn), lượng thiếc và dung dịch hàn trong bể đượcgia nhiệt để thiếc ở dạng lỏng (lượng nhiệt trong bể được điều chỉnh cho nhiệt độ thoảmãn yêu cầu kỹ thuật) Để lượng thiếc dính được vào các chân linh kiện thì trong bể thiếc

có thiết bị quay để tạo độ gợn sóng trên bề mặt của bể thiếc Khi bảng mạch được chạyqua bể thiếc thì sóng của bề mặt bể thiếc hàn sẽ tiếp xúc với phần mạch in bảng mạch vàchân linh kiện sẽ tạo ra sự kết dính chân linh kiện với mạch in bảng mạch đi qua bể thiếchàn

-Phương pháp hàn bề mặt (hàn dán): Phương pháp này thường được dùng để

thực hiện hàn các linh kiện điện tử có kích thước bé Các linh kiện thụ động như tụ, điệntrở và các linh kiện tích cực khác thường không được chế tạo chân để xuyên qua lỗ màthay thế vào đó là phần kim loại được chế tạo để hàn dán lên bề mặt của mạch in Để tiếnhành hàn các linh kiện này lên mạch in người ta quét lên bề mặt của bo mạch nơi cần hànmột lượng chất hàn vừa đủ (chất hàn ở dạng keo), sau đó linh kiện được dán lên vị trí cầnhàn và người ta dùng thiết bị thổi hơi nóng lên bề mặt bo mạch và linh kiện làm cho chấthàn nóng chảy kết dính linh kiện với mạch in

Hình vẽ 1.27 Mạch in và linh kiện được hàn dán

- Mạch in và các vấn đề liên quan