Giáo trinh điện tử cơ bản

Giáo trình điện tử cơ bản dùng cho các trường đào tạo nghề. Dùng cho các nghề điện công nghiệp, điện dân dụng, cơ điện nông thôn Gồm 3 chương: Chương 1. Vật liệu điện tử Chương 2. Tín hiệu và mạch điện Chương 3. Kỹ thuật đo lường

Chơng Vật liệu điện tử I.Linh kiện thụ động 1.Điện trở a Khái niệm - Điện trở linh kiện dùng làm phần tử cản điện mạch - Đại lợng đặc trng cho cản trở dòng điện vật dẫn điện trở vật dẫn + Trên điện trở dòng áp pha + Đơn vị đo điện trở + Bội sè cđa Ω lµ: Ω ; 1K Ω =103 1M Ω =103K Ω =106 Ω; 1G Ω =103M Ω =106K =1 09 b Các tham số * Công suất danh định: (Công suất tiêu tán Pttmax) Khi có dòng điện chạy qua, điện trở tiêu tán lợng điện dới dạng nhiệt công suất là: Ptt = R.I = U2 R (W) Ptt Cho phép sức chịu đựng đợc w vợt làm biến đổi trị số điện trở (có thể cháy điện trở) Pmax = R.I 2max = U 2max R (W) - Trong thực tế điện trở đợc sản xuất với giá trị công suất danh định nh : 1/8W; 1/4W; 1/2W; 1W; 2W; 5W; 7,5W; 10W; 100W Trong ®ã ®iƯn trë than cã trị số từ 1/8 đến 10W Điện trở dây tới 100W * Trị số điện trở danh định cấp xác - Trị số điện trở danh định Là trị số điện trở đo đợc điều kiƯn h×nh b×nh thêng víi møc sai sè cho phÐp Đơn vị điện trở đợc tính , K , M Ω - Møc sai sè BiĨu thÞ mức độ chênh lệch trị số thực tế ®iƯn trë víi trÞ sè danh ®Þnh cđa ®iƯn trë Điện trở thông thờng có mức sai số: 20% (cÊp 3), ±10% (cÊp 2), ±5% (cÊp 1) Trong m¹ch yêu cầu có độ xác cao (Ví dụ: mạch đo cần điện trở có mức sai số nhỏ h¬n: ±0,5% (cÊp 02), ±1% (cÊp 01), ±0, 01% (cÊp 001) * Điện áp công tác tối đa Là trị số lớn điện áp chiều trị số hiệu dụng điện áp xoay chiều đặt vào đầu điện trở mà điện trở chịu đựng đợc làm việc bình thờng * Hệ số nhiệt Là trị số biến đổi điện trở tơng đối nhiệt độ tăng lên 10C dơng điện trở tăng theo tăng nhiệt độ âm điện trở giảm theo giảm nhiệt độ TCR = 1.∆R ppm 10 ( ) R.∆T C Trong ®ã : TCR : cho biÕt sù biÕn ®ỉi t¬ng ®èi cđa trÞ sè ®iƯn trë nhiƯt ®é thay đổi lợng T R : Là đại lợng thay đổi trị số điện trở nhiệt độ thay đổi lợng T TCR : đợc tính đơn vị phần triệu /10C TCR nhỏ độ ổn định cao c Các phơng pháp đấu điện trở - Mắc nối tiếp: Hình 1.2 R1 R2 R3 R td = Hình 1.1 Mắc nối tiếp Điện trở tổng cộng tổng điện trở thành phần n Rt®= R1+ R2+ + Rn= ∑ Ri i =1 (1.1) Khi mắc nối tiếp làm cho tổng trở mạch tăng lên làm giảm dòng điện chạy qua giữ nguyên điện áp tác động R1 đến chóng - M¾c song song: R R2 td = R3 nsong Hình 1 1.2 Mắc 1 =song + + + =∑ R td R1 R R n i =1 R i (1.2) -Khi thùc hiÖn mắc hỗn hợp điện trở nh hình 1.3, ta có điện trở tơng đơng toàn mạch: R3 R1 220 R2 100 ; R4 470 Rtđ 820 Hình 1.3 Mắc hỗn hợp điện trở R td = R1 + R2 + R3R R3 + R R td = 220Ω + 470Ω + 100Ω.820Ω = 779,13 Ω 100Ω + 820 d Các loại điện trở ứng dụng * Các điện trở cố định R Ký hiệu: Hình 1.4.Ký hiệu điện trở cố định Cấu tạo đặc điểm: - §iƯn trë than: + §iƯn trë than trén: Gồm bột than tán nhỏ; chất cách điện keo sau trộn đều, đem ép lại thành thỏi đầu có dây dẫn để hàn nối; loại rẻ dễ chế tạo nhng có độ xác thấp; mức tạp âm cao + Điện trở than phun: Gồm ống sứ gốm sành; có phun lớp bột than mỏng Lớp than đợc gọt theo hình xoắn ốc để tăng độ dài tăng điện trở mạt than; hai đầu có bọc ống kim loại có dây dẫn để hàn; loại có tính ổn định cao trị số tạp âm nhỏ dễ vỡ - Điện trở màng mỏng: Đợc làm lớp mỏng kim loại màng mỏng oxits, trị số từ đến hàng trục M Công suất nhỏ thờng đợc ứng dụng công nghệ chế tạo vi mạch - Điện trở dây cuốn: Gồm ống hình trụ gốm có dây kim loại có điện trở suất cao; hệ số nhiệt nhỏ Dây điện trở tráng men không tráng men; vòng sát theo rãnh Loại đợc dùng mạch có dòng điện lớn qua công suất tiêu tán điện trở lớn Giá trị điện trở nhỏ Các loại điện trở cố định : hình 1.5 Mµng than 1/20W Mµng than 1/3W Mµng than 1/2W Màng than 1/3W Màng kim loại1/2W ôxit kim loại 1/2W Màng than 1W Dây quấn 1W Dây quấn 3W Dây quấn 7W Hình 1-5 Các loại điện trở * Điện trở biến đổi (Chiết áp/Biến trở) - Kí hiệu: hình 1.6 VR VR Hình 1.6.Ký hiệu điện trở biến đổi Biến trở gồm cuộn dây điện trở hình vành khuyên thẳng ; có chạy thay đổi đợc vị trí tiếp xúc với điện trở Để điều chỉnh vị trí chạy ngời ta thờng gắn vào cấu chuyển động trục quay hay cần gạt Hai đầu điện trở biến trở chạy đợc gắn với dây dẫn để hàn nối - Cấu tạo : - Nguyên lý: Khi điều chỉnh vị trí chạy điện trở tơng đối chạy hai đầu biến trở thay đổi theo quy luật Sự biến đổi đợc dùng để diều chỉnh tham số mạch điện - ứng dụng: + Kiểu A(tuyến tính): dùng cho mạch cân âm stereo, điều chỉnh dòng quét mành máy thu hình, điều chỉnh thời gian rơ le thời gian + Kiểu B (Loga): Dùng mạch điều chỉnh âm sắc + Kiểu C (Hàm mũ): Dùng mạch điều chỉnh âm lợng * Các điện trở đặc biệt - Điện trở nhiệt: (Thermister) + Ký hiệu: hình 1.7 Th Hình 1.7.Ký hiệu điện trở nhiệt + Cấu tạo đặc điểm: Là loại điện trở bột Ðp cã hƯ sè nhiƯt rÊt lín cã d¹ng thanh, bản, đĩa, vành, cúc; có thermister hệ số nhiệt âm hệ số nhiệt dơng Chúng đợc dùng mạch bù nhiệt mạch ổn định nhiệt - Điện trở nhạy áp (Varitor) VDR + Ký hiệu: hình 1.8 Hình 1.8 Ký hiệu điện trở nhạy áp + Cấu tạo đặc điểm: Là loại điện trở bột ép chế tạo tinh thể cacbitsilic chất kết dính Có đặc tính giá trị điện trở giảm nhanh có điện áp đặt vào đầu điện trở Varitor tăng Do đặc tuyến có tính phi tuyến nên đợc dùng mạch ổn áp, hạn chế điện áp, ổn dòng cuộn lái tia, ổn áp, cuộn cao áp - Điện trở quang: + Kí hiệu: Hình 1.9 Ký hiệu điện trở quang + Cấu tạo đặc điểm: Là điện trở bán dẫn giá trị điện trở phụ thuộc vào ánh sáng chiếu lên nó; đợc dùng mạch điều khiển ánh sáng e Các phơng pháp biểu diễn trị số điện trở Trong thực tế ngời ta sản xuất điện trở với giá trị nh sau : 1,0 ; 1,1; 1,2 ; 1,5 ; 1,8 ; 2,0 ; 2,2 ; 2,4 ; 2,7 ; 3,0 ; 3,3 ; 3,6 ; 3,9 ; 4,3 ; 4,7 ;5,0 ; 5,1 ; 5,6 ; 6,2 ; 6,8 ; 7,5 ; 8,2 9,1 với bội số 10i e1 phơng pháp dùng chữ số - Đơn vị: : E; K Ω : K; M Ω :M - §èi víi trị số nguyên: Viết kí hiệu đơn vị sau sè VD: 56K Ω => 56K - §èi víi trị số lẻ: ghi số nguyên trớc tiếp ghi đơn vị đo sau ghi phần lẻ - Có thể dùng chữ để biểu diễn mức sai số: Ж ( ± 0,1%); Y( ± 0,2%); Д( ± 0,5%); P( ± 1%); П( ± 2%); И( ± 5%); - VÝ dô: 3M3 => R = 3,3 ΜΩ 3M9 => R = 3,9 ΜΩ R47 => R = 0,47 Nếu có chữ số thờng số thứ biĨu thÞ sè l thõa cđa 10 - VÝ dụ: 472R => R = 47.10 Đặc biệt chữ số thứ số giá trị thực điện trở - Ví dụ: 330R => R= 330 Có thể dùng chữ để biểu diÔn møc sai sè: B = 0,1%; C = 0,25%; D = 0,5%; F = 1%; G = 2%; H = 2,5%; J = 5%; K= 10%; M= 20% - Ví dụ: 8K2J => 8,2 K 5% e2.Phơng pháp dùng vòng màu Thờng dùng vòng, vòng vòng để biểu diễn giá trị điện trở Bảng quy luật màu: Màu Giá trị Số mũ Màu Giá trị Số mũ Đen 10 Lam 10 Nâu 101 Tím 10 Đỏ 10 X¸m 10 Cam 10 Trắn 10 g Vàn 10 Nhũ vàng 10 Lục 10 Nhũ trắng 10 g Luật màu sai số: STT Màu Trị STT Màu Trị số số Vàng 20% Lục (lá cây) 0,5% Lam trời) Nhũ vµng ± 10% Nhò ± 5% TÝm 10 (da 0,25% 0,1% trắng Đỏ 2% Nâu 1% Xám 0,05% Các quy định màu điện trở vòng màu nh sau: Trờng hợp điện trở vòng màu có sai sè 20%: - Vßng 1: Sè cã nghÜa thø nhÊt - Vßng 2: Sè cã nghÜa thø hai - Vßng 3: Biểu thị hệ số nhân với 10i ( i = -2, -1, 6) Trờng hợp điện trở vòng màu: - Vòng 1: Số có nghĩa thứ - Vßng 2: Sè cã nghÜa thø hai - Vßng 3: Biểu thị hệ số nhân với 10i ( i = -2, -1, 6) - Vòng 4: Là vòng sai số Trờng hợp điện trở vòng màu gồm vòng giá trị, vòng biểu thị hệ số nh©n víi 10i ( i = -2, -1, 6), vòng biểu thị sai số Để xác định thứ tự vòng màu vào ba đặc điểm : - Vòng gần đầu điện trở - Diện tích vòng cuối lớn - Vòng không nhũ vàng, nhũ bạc Ví dụ: Điện trở vòng là: cam - trắng - đỏ nhũ vàng: 39.10 10% e3 Phơng pháp chữ số Con số cuối bội số; số số thêm vào sau sè ®øng tríc VÝ dơ : 472 = 4700 Ω = 4,7K Ω 102 = 1000 Ω = 1K 820 = 82 Vàng - Tím - Đỏ - Nhò vµng: 4700 ± 10% ( Ω ) Tụ điện a Khái niệm kí hiệu 11 * Định nghĩa Tụ điện linh kiện dùng để chứa ®iƯn tÝch Mét tơ ®iƯn lý tëng cã ®iƯn tÝch cực tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào theo công thức: Q = C.U (culông) Trong đó: Q- Điện tích cực tụ điện (C) U- Sụt áp đặt tụ điện (U) C- Điện dung tụ điện (F) * Cấu tạo Cấu tạo chung gồm hai cực làm kim loại có điện tích S đặt đối xứng khoảng (d) môi trờng điện môi (chất cách điện) Từ hai cực nối với hai dây dẫn làm hai chân tụ, toàn đặt vỏ bảo vệ, xem hình 1.10 Bản cực Chân tụ Chất điện môi Vỏ bọc Hình 1.10 Cấu tạo tụ điện * KÝ hiƯu: h×nh 1.11 + _ + _ Tơ có điện dung Tụ có phân thay đổi cực Hình 1.11 Để đặc trng cho khả tích điện tụ điện ngời ta đa khái niệm điện dung đơn vị đo điện dung là: F , àF , nF , pF Tô th êng 1F = 10 µF = 19 nF = 1012 pF 1F = 103 mF = 106 µF = 199 nF = 1012 pF b Các tham số tụ điện 12 * Điện dung danh định - Trị số điện dung(C): Trị số điện dung tỉ lệ với tỉ số điện tích hữu dụng cực S với khoảng cách hai cực Điện dung đợc tính theo c«ng thøc: C= ε r ε 0S [ F] d Trong đó: C điện dung tụ (F) r : Hằng số điện môi chất điện môi : Hằng số điện môi không khí hay chân không S : Diện tích hiệu dụng kim loại ( m ) d : Khoảng cách hai cực (m) Trị số điện dung đợc tính Fara(F), ớc số: F = 10-6F; nF = 10-9F; pF = 10-12 F - Dung sai tụ: Đây tham số độ xác trị số điện dung thực tế so với trị số danh định Dung sai tụ điện đợc tính theo % đợc xác định theo c«ng thøc: C tt − C dd 100% C dd Tụ điện không đổi có trị số điện dung danh định đo đợc điều kiện bình thờng với mức sai số cho phép * Điện áp danh định Là trị số lớn điện áp chiều tổng điện áp chiều biên độ điện áp xoay chiều mắc nối tiếp đặt vào đầu tụ mà tụ chịu đựng đợc làm việc lâu dài Đối với loại tụ chuyên dùng mạch điện xoay chiều trị số trị số tối đa cho phép điện áp hiệu dụng 50Hz Nếu dùng mạch làm việc với tần số cao trị số điện áp phải giảm bớt * Điện áp đánh thủng 13 độ tỉ số tần số hai tín hiệu đua vào hai cặp cực Đờng cong nh gọi hình Lixaju tín hiệu hình sin Hình 3.5 mô tả hình Lixaju số tín hiệu hình sin có pha khác Tín hiệu cần đo kiểm tra đợc đa vào cặp cực Y, cặp X ngời ta đa vào tín hiƯu chn t theo mơc ®Ých cđa phÐp ®o VÝ dụ : Trong trờng hợp cần xem xét dạng sóng tín hiệu ngời ta đa vào cặp cực X điện áp quét có dạng nh hình 3.6a Nếu cực Y tín hiệu hình cháng ta quan sát thấy diểm sáng chuyển động theo phơng ngang vệt sáng nằm ngang Tín hiệu vào đứng Tín hiệu vào ngang Tín hiệu vào ®øng TÝn hiƯu vµo ngang TÝn hiƯu vµo ®øng TÝn hiệu vào ngang Tín hiệu vào đứng Tín hiệu vào Hình Tín hiệu vào đứng Tín hiệu vào ngang Hình Tín hiệu vào đứng Tín hiệu vào ngang Hình Hình 177 Tín hiệu vào đứng Tín hiệu vào đứng Hình Hình Hình Hình 3.5 H×nh Lixaju cđa mét sè tÝn hiƯu h×nh sin có tần số giống nhau, pha khác Do chùm tia điện tử tham gia chuyển động theo phơng ngang dới tác dụng điện áp quét Khi điện áp quét có giá trị âm điểm sáng nằm phía trái hình Khi điện áp quét tăng dần điểm sáng chuyển động dần phía bên phải hình Nếu tần số điện áp quét thấp ta thấy điểm sáng chyển động, tần số điện áp quét cao ta thấy vệt sáng (hình 3.6b) U t 3.6a) Điện áp quét đa vào điều khiển cặp cực X 3.6b) Vệt sáng hiển thị hình Nếu ta đa vào cặp cực Y tín hiệu chuyển động ngang nh phân tích trên,chùm tia điện tử tham gia chuyển động theo phơng thẳng đứng theo quy lt cđa tÝn hiƯu cÇn kiĨm tra NÕu tín hiệu cần kiểm tra điện áp quét có đồng hình ta đo đợc biên độ, tần số, chu kỳ tín hiệu 178 * Đặc điểm cấu - Độ nhạy ống phóng điện tử đợc tính độ lệch điểm sáng so với vị trí ban đầu đa điện áp 1V vào cặp cực - Tần số tín hiệu cần đo lớn đến vài chục MHz - Cấu tạo phức tạp, tơng đối cồng kềnh * ứng dụng - Đợc sử dụng để quan sát loại tín hiệu khác nhau,giải tần công tác rộng - Đợc sử dụng để đo điện áp, đo tần số, ®o gãc lƯch pha, ®o tØ sè tÇn sè cđa tín hiệu - Dùng dể chế tạo máy sóng c Cơ cấu thị số * Cấu tạo LED đoạn sáng Các dụng cụ đo hiển thị số thờng dùng hiển thị đoạn sáng ghép lại với theo hình số Các đoạn sáng điốt phát quang Nhờ việc xếp đoạn sáng tối mà ta nhận đợc chữ số từ đến Có LED đoạn sáng với Katôt chung nhng có LED đoạn sáng với Anốt chung Loại Katốt chung loại mà Katôt tất điốt ®ỵc nèi chung víi ®iĨm cã ®iƯn thÕ b»ng hay cực âm nguồn Muốn có điôt sáng phải tác động vào đầu vào (Anốt) mức logíc (hay mức heigh) Còn với loại anốt chung, điểm nối chung đợc nối chung với cực d¬ng cđa ngn (møc logÝc hay møc heigh) Mn cho điốt sáng phải đa vào cực (catèt) cđa nã møc logic (hay møc low) Trªn hình 3.7 nêu ví dụ loại LED đọan sáng với anôt chung Với loại ví dụ ta muốn hiển thị số phải đa đến cực a,b,g,c,d mức logic hay mức L, tất cực lại + 5V a f b g e c d 179 nhËn møc logÝc hay møc H * Nguyên lý hoạt động chung cấu hiển thị số Trong cấu đo hiển thị số thờng dùng phơng phápHình 3.7 LED đoạn sáng với anôt biến đổi trị số đại lợng đochung khoảng thời gian có độ lâu t phụ thuộc trị số đo chứa đầy xung liên tiếp với tần số định Thiết bị thị thực phép đếm số xung khoảng thời gian t thể kết phép đếm dới dạng chữ số hiển thị * Các u khuyết điểm Ưu điểm: So với cấu thị kim cấu hiển thị số có u điểm sau: - Độ xác đo lờng cao - Chỉ thị kết đo lờng dới dạng chữ số để đọc - Có khả tự động chọn thang đo phân cực - Trở kháng vào lớn - Có thể ghi lại kết đo đa vào máy tÝnh ®iƯn tư - Dïng thn tiƯn cho ®o thư từ xa Nhợc điểm: - Sơ đồ phức tạp - Giá thành cao - Độ bền vững nhỏ * Mét sè thiÕt bÞ hiĨn thÞ sè HiƯn cã nhiều thiết bị hiển thị số quang học nh số đèn sợi đốt, đèn diện tích (đèn khí), LED đoạn, tinh thể lỏng Trong số thiết bị hiển thị nói hiển thị LED đoạn thông dụng chúng hợp vi mạch TTL, có độ tin cậy cao.Trớc mạch hiển thị LED đoạn mạch giải mã Sơ đồ khối số thiết bị đo 180 a.Đồng hồ vạn số * Sơ đồ khối: Hình 3.8 mô tả sơ đồ khối đồng hồ đo vạn Tạo số :xung nhịp Chia tần Đếm hiển thị số Mạch tích phân Đại lợng cần đo Cảm biến, chọn chức đo khoảng đo Hình 3.8 Sơ số Chọn chức đo Chọn khoảng đo Chọn dấu chấm thập phân đồ khối đồng hồ vạn * Chức khối - Mạch tạo xung nhịp có tác dụng tạo gốc thời gian chuẩn cho mạch đếm - Mạch chia tần: tạo xung điều khiển có tần số thích hợp để điều khiển mạch đếm hiển thị - Mạch tích phân có tín hiệu vào xung điều khiển sau chia tần đợc khống chế tín hiệu từ mạch cảm biến,chọn chức khoảng đo Tín hiệu sau mạch tích phân có nhiệm vụ khống chế xung nhịp đa vào mạch đếm đồng thời khoá mạch đếm để đa hiển thị sau kết thúc chu trình đếm - Mạch cảm biến,chọn chức đo khoảng đo gồm mạch cảm biến, chọn chức đo, khoảng đo tự động nhân công để tạo tín hiệu phù hợp đa vào điều khiển mạch đếm hiển thị 181 - Cổng NAND cổng điều khiển đợc điều khiển tín hiệu sau mạch chia tần tín hiệu sau mạch tích phân để đa xung nhịp từ mạch tạo dao động vào kích thích cho mạch đếm - Khối đếm hiển thị số: khối gồm mạc đếm BCD, mạch giải mã BCD sang LED đoạn LED đoạn Khi có xung kích thích mạch đếm BCD đếm, sau chu kỳ điều khiển mạch đếm bị khoá Số liệu từ mạch đếm đợc giải mã hiển thị dới điều khiển tín hiệu chọn chức năng, chọn khoảng đo chọn vị trí dấu chấm thập phân * Nguyên lý hoạt động Khi máy đo đợc cấp nguồn khối tạo xung, chia tần tạo đợc xung nhịp xung điều khiển để đa vào ngõ vào cổng AND Nếu cha có tín hiệu cần đo đa vào đầu vào mạch cảm biến tín hiệu đa sang điều khiển mạch tích phân mạch tích phân cha hoạt động, điện áp sau mạch tích phân khoá cổng NAND không cho xung nhịp vào mạch đếm Lúc hiển thị hiển thị số không hiển thị (tuỳ theo thiết bị) Khi có đại lợng cần đo đa vào đầu vào máy đo mạch cảm biến chọn chức đo khoảng đo tạo tín hiệu cần thiết nh tín hiệu chọn chức đo (để hiển thị V, A), chọn khoảng đo dấu chấm thập phân để điều khiển mạch hiển thị, đồng thời tạo điện áp tỉ lệ với giá trị đại lợng cần đo đa vào điều khiển mạch tích phân Mức điện áp thời gian hoạt động mạch tích phân tỉ lệ với điện áp điều khiển đầu vào Nếu điện áp điều khiển lớn điện áp chu kỳ tích phân lớn, thời gian mở cổng NAND lâu nh mạch đếm đếm đựơc nhiều xung, ngợc lại mạch đếm đếm đựơc xung Sau chu kỳ đếm (chính chu kỳ tín hiệu sau mạch chia tần) giá trị đếm đợc mạch đếm đợc giải mã hiển thị Nh giá trị hiển thị (chính số xung đếm đợc) tỉ lệ với giá trị đại lợng cần đo b Máy sóng 182 Máy sóng thiết bị đo quan trọng ngành công nghiệp điện tử nói chung ngành điện tử viễn thông nói riêng Nó cho phép đo kiểm tra nhiều đại lợng nh xem dạng sóng tín hiệu, đo điện áp, đo tần số, ®o chu kú, ®o gãc lƯch pha… M¸y hiƯn sãng ứng dụng ống tia điện tử kết hợp với nhiều công nghệ điện tử tinh vi Hiện có nhiều loại máy sóng khác Tài liệu giới thiệu nguyên lý tổng quát số máy sóng b1 Máy sóng tơng tự tia * Sơ đồ khối Hình 3.9 mô tả sơ đồ khối vủa máy sóng tơng tự tia: Bộ khuếch đại khởi động - N3 Dịch DC Khuếch đại lệch đứng V02 + V02 Dịch DC Tạo gốc thời gian X vào Y XG X Y Khuếch đại lệch ngang ống tia điện tử Dịch DC Hình 3.9 Sơ đồ khối máy sóng t ơng tự tia * Chức khối - N3: khuếch đại khởi động có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu vào đến mức đủ lớn để đa vào mạch tạo gốc thời gian Mạch tạo hai tín hiệu giống hệt - G: ống tia địên tử - Mạch tạo gốc thời gian có nhiệm vụ tạo tín hiệu xung ca đồng với tín hiệu vào 183 - Mạch khuếch đại lệch ngang nhận tín hiệu từ mạch tạo gốc thời gian, thực khuếch đại đến mức đủ lớn đa vào cặp cực X để điều khiĨn chïm tia ®iƯn tư lƯch theo chiỊu ngang - Mạch khuếch đại đứng có nhiệm vụ nhận tín hiệu vào, khuếch đại đến mức đủ lớn để đa vào cặp cực Y, điều khiển chùm tia điện tử lệch theo chiều đứng - Các chiết áp dịch DC có tác dụng điều chỉnh gốc điện áp chiều khuếch đại nhằm điều chỉnh vị trí hiển thị tín hiệu hình * Nguyên lý hoạt động Khi đợc cấp nguồn mạch tạo thời gian gốc tạo tín hiệu xung ca đa tới mạch khuếch đại lệch ngang, đợc khuếch đại đến mức đủ lớn đa vào cặp cực X ( cặp cực lái tia theo chiều ngang ) để lái tia điện tử quét ngang hình Lúc tần số tín hiệu từ mạch tạo gốc thời gian đủ lớn hình thấy vệt sáng nằm ngang Tín hiệu cần quan sát, đợc đa vào đầu vào Y chia làm hai đờng Một đờng đa vào mạch khuếch đại khởi động, tín hiệu sau mạch khuếch đại khởi động đợc sử dụng để đồng cho mạch tạo tín hiệu gốc thời gian cho mạch tạo tín hiệu đồng với tần số tín hiệu vào Đờng thứ hai đa vào mạch khuếch ®¹i lƯch ®øng ®Ĩ khch ®¹i ®Õn møc ®đ lín sau đa vào cặp Y ( cặp cực lái tia theo chiều đứng) để lái tia điện tử quét hình theo chiều đứng Nh phân tích trứơc đây, lúc chùm tia điện tử ống phải tham gia đồng thời hai chuyển động (chun ®éng theo chiỊu ngang díi sù ®iỊu khiĨn cđa tín hiệu từ mạch tạo thời gian gốc chuyển ®éng theo chiỊu ®øng díi sù ®iỊu khiĨn cđa tÝn hiệu vào), quỹ đạo chuyển động vạch lên hình dạng sóng tín hiệu vào Xem xét tỉ lệ hiển thị hình ta biết đợc biên độ, tần số, chu kỳ tín hiệu vào Tín hiệu điều khiển lệch ngang có vai trò quan trọng việc hiển thị tín hiệu hình Nếu tín hiệu không đợc đồng với tín hiệu vào tín hiệu hình bị trôi liên 184 tục.Tín hiệu điều khiển lƯch ngang cã thĨ lÊy tõ m¹ch t¹o thêi gian tín hiệu chuẩn từ bên thông qua đầu vào Y b2 Máy sóng tơng tự hai tia Máy sóng hai tia cho phép hiển thị đồng thời hai tín hiệu hình giúp cho ngời sử dụng dễ dàng so sánh tín hiệu với * Máy sóng hai tia chùm Hình 3.10 mô tả sơ đồ khối máy sóng tơng tự hai tia chùm Tín hiệu vào kênh A Dịch DC Tín hiệu vào kênh B Dịch DC Khuếch đại đầu vào kênh A Khuếch đại lệch ®øng Chu n m¹ch Khch ®¹i lƯch ngang Y XG X Y Khuếch đại đầu vào kênh B ống tia điện tử Tạo gốc thời gian Dịch DC Hình 3.10 Sơ đồ khối máy sóng hai tia chùm * Nguyên lý hoạt động Tín hiệu tạo từ gốc thời gian đợc khuếch đại từ khuếch đại lệch ngang sau đa vào khống chế tia điện tử quét ngang hình Hai tín hiệu cần đo kiểm tra đợc đa vào hai mạch khuếch đại đầu vào để đảm bảo mức phù hợp theo Tín hiệu yêu cầu.Tín hiệu sau hai mạch khuếch đại đầu vào đợc đa vào kênh A đến chuyển mạch luân phiên tín hiệu A B để đa chúng đến khuếch đại lệch đứng sau đa vào cặp Tín hiệu lái tia theo chiều đứng ống tia điện tử Tần số chuyển mạch vào kênh A đợc điều khiĨn bëi T tÝn hiƯu tõ m¹ch t¹o gèc thêi gian.Hình 3.11 minhTín hoạhiệu trình sóng hai tÝn hiƯu A vµ B thêi gian gèc TÝn vµo mạch khuếch đại lệch 185 Dạng sóng hình Hình 3.11 Hình máy sóng hai tia chùm theo kiểu luân phiên Giả sử tín hiệu đa vào kênh A tín hiệu hình sin có chu kỳ T, tín hiệu đa vào kênh B tín hiệu xung tam giác có chu kỳ T.Ta điều chỉnh dịch chiều (DC)để đa tín hiệu kênh A lên mức đất (0V) ®a tÝn hiƯu kªnh B xng díi møc ®Êt Nh vậy, hiển thị tín hiệu kênh A phần phía mà hình, tín hiệu kênh B hiển thị phần dới hình Tín hiệu kênh A qua chuyển mạch, đa sang khuếch đại lệch đứng sóng lên hình khoảng thêi gian tõ t ®Õn t1.TiÕp theo, tÝn hiƯu kênh B đợc đa qua chuyển mạch, qua khuếch đại lệch đứng sóng lên hình Trong chu kỳ tạo lần lợt tín hiệu kênh A đến kênh B lại đợc lên Tín hiệu hình Nh vậy, vào kênh A hai tín hiệu A B đợc lên hình cách luân phiên lặp lặp lại Tần số lặp thờng cao đến mức Tín hiệu dạng sóng nh đợc hiển thị đồng thời hình (xem kênh A hình vào 3.11) T đợc gọi hoạt động theo kiểu luân Máy sóng nh Tín hiệu phiên thời Ngoài với sơ đồ nh hình 3.11 có kiểu hoạt gian động khác gốcgọi kiểu chuyển mạch ngắt quãng Hình 3.12 mô tả nguyên lý hiển thị dạng sóng hình máy sóng hai tia chùm theo kiểu chuyển mạch ngắt quãng Tín hiệu vào mạch khuếch đại lệch đứng Hình 3.12 Hình máy 186 sóng hai tia chùm hoạt Dạng sóng động theo kiểu ngắt quãng Tín hiệu vào kênh A có dạng hình sin, tín hiệu vào hình B có dạng xung tam giác Xung điều khiển chuyển mạch xung vuông Khi xung điều khiển mức cao, chuyển mạch cho tín hiệu kênh A ®i qua, xung ®iỊu khiĨn ë møc thÊp chun mạch cho tín hiệu kênh B qua Nh tín hiệu kênh A đựơc lên hình khoảng thời gian t0-t1, sau tín hiệu kênh B lên hình khoảng thời gian t1-t2, lại tới kênh A khoảng thời giant2-t3, kênh B khoảng thời gian t3-t4Các tín hiệu hiển thị hình dới dạng ngắt quãng.Tuy nhiên với tần số chuyển mạch cao thời gian ngắt quãng ngắn mắt thờng nhìn thấy khoảng ngắt hình b3 Máy sóng hai tia hai chùm hia tia tách hai chùm Bằng cách đặt hai súng phóng ®iƯn tư cïng mét èng phãng tia ®iƯn tư (xem hình 3.13a) máy sóng loại đợc gọi máy sóng hai tia hai chùm Chỉ sử dụng súng phóng tia điện tử, nhiên, sau phóng tia ra, chùm tia điện tử đợc tách làm hai trớc đa vào tầm lái tia (xem hình 3.13b) máy sóng loại đợc gọi máy sóng tách chùm Sơ 187 ®å khèi cđa mét m¸y hiƯn sãng hai tia hai chùm hai tia tách chùm đợc mô tả hình 3.13 Hình 3.13a ống phóng tia điện tử hai chùm Hình 3.13b ống phóng tia điện tử tách chùm Hình 3.13 ống tia điện tử hai chùm tách chùm Khuếch đại lệch đứng Tín hiệu vào kênh A Khuếch đại lệch ngang Dịch DC Tạo gốc thời gian Tín hiệu vào kênh B Dịch DC ống tia điện tử Khuếch đại lệch đứng Hình 3.14 Sơ đồ khối máy hai tia hai chùm hai tia t¸ch chïm 188 M¸y hiƯn sãng hai tia hai chïm hai tia tách chùm có cặp cực lái tia theo chiều ngang, hai cặp cực lái tia theo chiều đứng ứng với hai tia cục lái tia theo chiều đứng hai khuếch đại lệch đứng hoàn toàn tách biệt Tín hiệu đầu vào kênh A, B đợc đa vào khuếch đại lệch đứng tơng ứng sau đa vào cặp cực lái tia A, B Khi có đồng tín hiệu mạch tạo gốc thời gian tín hiệu vào hai tín hiệu A, B đợc rõ nét hình Ta điều chỉnh dịch DC để hình tín hiệu không chồng lên b4 M¸y hiƯn sãng sè nhí Víi mét sè tín hiệu vào có tần số thấp có dạng sóng phức tạp đồng chúng với tín hiệu gốc thời gian trở nên khó khăn hình hình không ổn định, khó quan sát, đo kiểm tra Để khắc phục điều ngời ta chế tạo máy sóng nhớ Máy nhớ đợc tín hiệu dạng tơng tự số Hiện nhiều hạn chế mà máy sóng nhớ tơng tự đợc sử dụng, phổ biến máy sóng nhớ số Hình 3.15 sơ đồ khối tiêu biểu máy Tín hiệu sóng nhớ Tạo gốc vào số: Lấy thời mẫu Tín hiệu cần đo kiểm tra gian đầu vào đợc đa đến mạch tạo gốc thời gian để đồng tín hiệu quét ngang tạo tín hiệu ADcho mạch lấy xung nhịp sử dụng m¹ch ADC, Nhí mÉu, sè C DA C èng tia điện tử Dịch DC Y XG X Y Khuếch đại lệch ngang Dịch DC Khuếch đại lệch 189 đứng Hình 3.15 Sơ đồ khối máy sóng nhớ số DAC, nhớ, đồng thời tín hiệu vào đợc đa đến mạch lấy mẫu Mạch làm việc dới tác ®éng cđa xung lÊy tõ m¹ch t¹o gèc thêi gian đầu mạch lấy mẫu mẫu ®· ®ỵc lÊy víi chu kú Tm> = 2/fmax (fmax tần số lớn tín hiệu đầu vào) Các mẫu tín hiệu sau đợc chuyển đổi thành tín hiệu số nhờ mạch chuyển đổi tơng tự-số (ADC) Tín hiệu số sau mạch ADC đợc ghi vào nhớ đọc ra, đa qua mạch chuyển đổi số - tơng tự (DAC) để biến đổi thành tín hiệu tơng tự đa đến mạch khuếch đại lệch đứng để đa vào cặp cực điều khiển chïm tia ®iƯn tư chun ®éng theo chiỊu ®øng TÝn hiệu ghi vào nhớ đọc nhiều lần dới tác dụng xung đọc lấy từ mạch tạo gốc thời gian Sau chu kỳ xác định có tác động từ bên theo yêu cầu, số liệu nhớ đợc thay số liệu Máy sóng ngày thờng không đơn hoạt động chế độ tơng tự số mà thờng bao hàm hai chế độ này.Việc lựa chọn chế độ công tác thực chuyển mạch nút ấn Câu hỏi ôn tập chơng Đo lờng gì? Phân loại phép đo? Các đặc trng kỹ thuật đo lờng? Đơn vị đo gì? Sai số phép đo? Phân loại sai số phép đo? Phân loại thiết bị đo? 190 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cấu thị từ điện? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cấu thị điện từ? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cấu thị ống tia điện tử? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cấu thị số? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cấu thị điện động? 10 Sơ đồ khối, nguyên lý hoạt động đồng hồ vạn số? 11 Sơ đồ khối, nguyên lý hoạt động, u nhợc điểm máy số máy hiƯn sãng ®· häc? 191