Khái niệm về pha được gắn liền với khái niệm về dao động điều hoà. Bất cứ một dao động điện từ nào có dạng: u = Umsin(ωt + φ); cũng được biểu thị bằng các đặc tính: biên độ, tần số và pha.
Trong đó:
Um là biên độ của dao động ω là tần số góc của dao động (ωt + φ) là pha của dao động
φ là góc lệch pha ban đầu là đại lượng không đổi
ωt là đại lượng thay đổi, là hàm số biến đổi bậc nhất theo thời gian Pha cũng được đo bằng đơn vị radian hay độ.
Trị số pha ban đầu của một dao động trên thực tế chẳng có ý nghĩa gì đặc biệt; bởi vì ta có thể tịnh tiến gốc thời gian để cho trị số đó bằng không cũng được (ở hình dưới, nếu đổi gốc thời gian từ điểm O đến điểm O’, thì pha ban đầu của dao động bằng không).
Với hai dao động có cùng tần số và có trị số pha ban đầu khác nhau như: u1 = Um1 sin(ωt + φ1)
Để đơn giản, ta xác định pha ban đầu của một dao động bằng không, ví dụ φ2=0, khi đó công thức (4.1) sẽ bằng: φ =φ1 (4.2)
Ta có khái niệm về độ di pha của hai dao động cùng tần số. Nó là hiệu số pha ban đầu của hai dao động, và là một hằng số, không phụ thuộc thời gian. Như vậy, khái niệm về vấn đề đo pha của tín hiệu chủ yếu là đo độ di pha của tín hiệu chứ không phải là đo trị số pha ban đầu (ở đây cũng cần lưu ý về danh từ dùng: di pha và dịch pha là hai từ đồng nghĩa).
Khi có một dao động điện từ được truyền dẫn qua một mạch, thì do phản ứng của mạch (của các phần tử có quán tính, của đèn điện tử, đèn bán dẫn ...) mà làm cho tín hiệu đó bị di pha. Sự di pha của điện áp đầu ra so với điện áp đầu vào của một mạch bất kì được xác định theo công thức:
φ = ωtch + nπ (4.3) Ở đây, tch là thời gian làm chậm của mạch; n là số tầng làm cho điện áp đảo pha 1800 (ví dụ truyền đạt qua đèn điện tử).
Tất cả các bộ phận của mạch điện như biến áp, bộ lọc, bộ khuyếch đại... đều gây di pha. Khi tính toán điều chỉnh thiết bị cần phải đo được độ di pha này. Ngày nay, trong kĩ thuật điện tử và thông tin người ta dùng khá nhiều phương thức điều chế pha, do vậy vấn đề đo pha ở trường hợp này đã trở thành phép đo cơ bản khi thực hiện điều chỉnh cũng như khi khai thác thiết bị.
Để biểu thị đặc tính của thiết bị điện tử, ví dụ như đặc tính méo pha, thì một số các thiết bị đã xét tới quan hệ biến thiên của pha theo tần số. Quan hệ phụ thuộc này gọi là đặc tính pha (hay đặc tính pha-tần số). Nó là quan hệ của độ di pha giữa điện áp đầu ra và đầu vào trong dải tần số công tác của thiết bị.
Cũng cần lưu ý khái niệm di pha ở đây chỉ được dùng với các dao động điều hoà có tần số bằng nhau Nếu hai dao động có tần số khác nhau, ví dụ ω1 và ω2 thì độ di pha của chúng bằng:
φ = ω1.t +φ1 – (ω2t + φ2) = (ω1 – ω2)t + φ1 - φ2 (4.4) Từ công thức (4.4) ta thấy độ di pha có phụ thuộc thời gian nên vấn đề đo thông số này hầu như vô nghĩa. Với các dao động điện áp có dạng không sin (kể cả các điện áp xung), thì độ di pha của chúng được xác định với thành phần sóng hài bậc nhất. Song thông dụng hơn, thì phép đo độ di pha ở đây được biểu thị thay thế bằng độ lệch thời gian ΔT giữa hai quá trình dao động. Nó được tính bằng khoảng
cách giữa các điểm có trị số bằng không khi quá trình biến đổi tính từ các giá trị âm chuyển sang các giá trị dương.
Muốn đo độ di pha thì dùng các thiết bị đo pha (hay pha-mét). Bản thân các thiết bị đo pha cũng được khắc độ bằng sự xác định độ di pha của nó. Các phương pháp đo pha và các thiết bị đo pha phụ thuộc chủ yếu vào tần đoạn và vào các yêu cầu về độ chính xác của phép đo. Các phương pháp đo pha cơ bản là: phương pháp vẽ dao động đồ; phương pháp biến đổi độ di pha thành khoảng thời gian; phương pháp biến đổi độ di pha thành điện áp; phương pháp biến đổi tần số và phương pháp bù. Như vậy, với các phương pháp đo này thì phép đo độ di pha trở thành các phép đo khoảng thời gian, đo điện áp, đo tần số... như ta đã nghiên cứu. ở đây, ta chỉ xét với các phương pháp chủ yếu và thông dụng trong kĩ thuật điện tử.