DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ

Chia sẻ: Nguyễn Hòai Vân Phương | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:23

0
263
lượt xem
114
download

DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

I. Khái niệm Máy hiện sóng điện tử hay còn gọi là dao động ký điện tử (electronic oscilloscope) là thiết bị điện tử dùng để quan sát các dao động điện hoặc các dao động được hiển thị dưới dạng sóng. Nó chủ yếu được sử dụng để vẽ dạng của tín hiệu điện thay đổi theo thời gian

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ

  1. DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ DAO
  2. Máy dao động ký
  3. Máy dao động ký • Khái niệm • Công dụng và phân loại • Cấu tạo • Nguyên lý làm việc • Ứng dụng
  4. Máy dao động ký I. Khái niệm Máy hiện sóng điện tử hay còn gọi là dao động ký điện ộng tử Máy dao đ Máy (electronic oscilloscope) là ký là gì nhỉ? thiết bị điện tử dùng để quan sát các dao động điện hoặc các dao động được hiển thị dưới dạng sóng. Nó chủ yếu được sử dụng để vẽ dạng của tín hiệu điện thay đổi theo thời gian.
  5. Công dụng và phân loại 1) Công dụng: Bằng cách sử dụng máy hiện sóng ta xác định được: + Giá trị điện áp và thời gian tương ứng của tín hiệu; + Tần số dao động của tín hiệu; + Góc lệch pha giữa hai tín hiệu; + Dạng sóng tại mỗi điểm khác nhau trên mạch điện tử; + Thành phần của tín hiệu gồm thành phần một chiều và xoay chiều như thế nào; + Trong tín hiệu có bao nhiêu thành phần nhiễu và nhiễu đó có thay đổi theo thời gian hay không. Đo các thông số cường độ của tín hiệu: – Đo điện áp, đo dòng điện, đo công suất – Đo tần số, chu kì, khoảng thời gian của tín hiệu – Đo độ di pha của tín hiệu – Vẽ tự động và đo được đặc tính phổ của tín hiệu – Vẽ đặc tuyến Vôn-ampe của linh kiện – Vẽ tự động, đo đặc tuyến biên độ-tần số
  6. II. Công dụng và phân loại 2- Phân loại. Dựa vào nguyên lí hoạt động:+ MHS điện tử + MHS cơ - MHS điện tử có nhiều loại: +Theo số tia: - Máy hiện sóng 1 tia - Máy hiện sóng 2 tia - Máy hiện sóng nhiều tia +Theo độ lưu ảnh: - MHS lưu ảnh (tlưu > 0,1”) - MHS không lưu ảnh (tlưu < 0,1”) Hiện nay với sự phát triển của kỹ thuật số người ta còn tạo được các loại máy hiện sóng sử dụng tín hiệu dạng số để lưu giữ vào bộ nhớ gọi là MHS số.
  7. Cấu tạo Màng ảnh Lệch dọc Anot Súng bắn tia điện tử Lệch ngang Tia điện tử
  8. NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC MÁY HIỆN SÓNG. 1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử. L PĐ M PN A1 A2 K S A3 Y X C A3 + - R1 R2 Ống tia điện tử là một ống thuỷ tinh chứa chân không bên trong có các điện cực sắp xếp theo một quy luật nh ất định gồm 3 phần cơ bản: súng điện tử, bộ phận làm lệch, màn huỳnh quang.
  9. NGUYÊN LÝ CHUNG XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG 1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử. Phần thứ nhất: Súng điện tử có tác dụng tạo ra chùm tia điện tử nhỏ, bắn tới màn huỳnh quang và làm phát sáng ở màn huỳnh quang. Súng điện tử gồm : Sợi đốt S, Katốt K, lưới điều chế L, các a nốt 1 (A1) Anốt 2 (A2). Khi katốt K bị nung nóng bởi sợi đốt S nó sẽ phát xạ điện tử trên bề mặt của nó xuất hiện một lớp mây điện tử. Dưới tác dụng của điện thế dương so với katốt trên các anốt 1 (A1) khoảng 300 đến 500V và anốt 2 (A2) khoảng từ 1,5 đến 2 KV các điện tử bị hút về phía màn ảnh M. Khi đi qua điện trường giữa lưới L và A nốt 1 (L - A1) và điện trường giữa a nốt 1 và a nốt 2 (A1- A2) các điện tử này được hội tụ thành một tia mảnh. Các điện trường nói trên đóng vai trò như một thấu kính hội tụ tia điện tử trong đó vai trò của điện trường (A1- A2) là quan trong hơn cả. vì vậy người ta dùng để thay đổi độ hội tụ.
  10. 4.1. NGUYÊN LÝ CHUNG XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG II. NGUYÊN LÍ XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG. 1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử. Thay đổi điện thế trên Anốt 1 (A1) nhờ chiết áp R2 còn Anốt 2 nối đất. Núm R2 được đưa ra ngoài mặt máy kí hiệu là “ hội tụ”. Thay đổi điện thế trên A 2 thay đổi được tốc độ chùm tia điện tử nên anốt này gọi là anốt tăng tốc. Tuy nhiên thay đổi điện thế trên A2 làm ảnh hưởng độ nhạy của ống tia điện tử. Để thay đổi độ sáng có 2 cách thay đổi vận tốc chùm tia điện tử hoặc thay đổi mật độ điện tử trong chùm tia. Muốn thay đổi vận tốc cần thay đổi điện th ế trên các a nốt 1 và 2 nhưng như vậy ngoài ảnh hưởng đến độ nhạy của ống tia điện tử còn ảnh hưởng rất lớn đến độ hội tụ nữa. Do vậy thông thường điều chỉnh độ sáng của hình ảnh bằng cách thay đổi mật độ của chùm tia điện tử bằng cách thay đổi điện thế trên lưới điều chế. Điện thế trên lưới L được thay đổi nhờ chiết áp R1 và chiết áp này đưa ra mặt máy kí hiệu là “ độ sáng”. Như vậy nhờ súng điện tử có thể tạo ra được chùm tia điện tử và điều chỉnh được chùm tia điện tử hội tụ được tại một điểm trên màn huỳnh quang, do thay đổi được mật độ chùm tia điện tử nên có thể điều ch ỉnh được độ sáng của hình ảnh trên màn hiện sóng.
  11. 4.1. NGUYÊN LÝ CHUNG XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG II. NGUYÊN LÍ XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG. 1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử. Phần thứ 2: Hệ thống làm lệch Hệ thống làm lệch gồm 2 cặp phiến một cặp theo phương vuông góc gọi là cặp phiến đứng Y, một cặp theo phương nằm ngang gọi là cặp phiến X, 2 cặp phiến này tạo ra 2 trường tĩnh điện điều khiển tia điện tử theo 2 trục đứng và ngang. Nếu trên mỗi cặp phiến làm lệch có đặt một điện áp (gọi là điện áp điều khiển) thì khoảng không gian giữa chúng tạo thành một điện trường. Khi tia điện tử đi qua giữa 2 phiến do bị tác động của điện trường này nó bị thay đổi quỹ đạo chuyển động. Khoảng cách lệch của điểm sáng trên màn so với vị trí ban đầu phụ thuộc vào cường độ trường và thời gian bay của điện tử qua khoảng không gian giữa 2 phiến. Cường độ điện trường càng lớn, thời gian bay càng lâu thì độ lệch càng lớn. Phần thứ ba: Màn ảnh M của đèn là một lớp huỳnh quang phủ lên lớp đáy của đèn. Màu sắc và độ lưu ảnh phụ thuộc vào chất huỳnh quang.
  12. 4.1. NGUYÊN LÝ CHUNG XÂY DỰNG MÁY HIỆN SÓNG 1- Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống tia điện tử. Độ nhạy của ống tia điện tử chính là độ dịch chuyển của điểm sáng trên màn với một đơn vị điện áp điều khiển đặt trên phiến làm lệch. Thông thường độ nhạy của ống tia điện tử nhỏ hơn 0,1 mm/v. Để đảm bảo độ nhạy cần thiết thì điện áp UA2 không được chọn lớn, như vậy động năng của điện tử lại không đảm bảo làm phát sáng trên màn. Để khắc phục tình trạng này, người ta đưa thêm một a nốt A3 nữa vào phía sau của 2 phiến làm lệch gần sát màn M. Điện áp này khá cao thường từ 10- 20KV thực chất là lớp than chì dẫn điện quét lên bề mặt xung quanh thành ống tia điện tử. Nhờ điện trường của a nốt A3 điện tử được gia tốc thêm sau khi qua trường làm lệch mà không ảnh hưởng đến độ nhạy của ống tia điện tử. Ngoài ra nó còn có tác dụng thu nhận các điện tử phát xạ thứ cấp do va đập vào màn huỳnh quang. Trong máy hiện sóng, các điện áp từ đầu vào trước khi đưa tới các cặp phiến làm lệch thường có giá trị nhỏ và đi qua các tuyến lệch đứng và lệch ngang. Để tăng độ nhạy của máy hiện sóng ở các tuyến lệch đứng và lệch ngang thường có các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu. Vì vậy độ nhạy chung của máy hiện sóng ngoài sự phụ thuộc vào độ nhạy của ống tia điện tử, còn phụ thuộc vào hệ số khuếch đại của các bộ khuếch đại.
  13. HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNGTHEO SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG Z Giữ KĐ Ph© ¸p n chậm KĐ Z HiÖu chuÈn CM1 Mức khởi KĐ đồng động bộ CM2 Q. Liên tục KĐ Nguồn ngang Q. Đợi CM2 Sơ đồ chức năng máy hiện sóng
  14. 4.3 HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNGTHEO SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG Bộ phận trung tâm và cũng là đối tượng của mọi quá trình điều khiển trong máy hiện sóng là ống tia điện tử. Chức năng cấu tạo đã được nghiên cứu ở bài trước. Để điều khiển tia điện tử theo trục Y người ta sử dụng tuyến lệch đứng bao gồm các khối chủ yếu sau: Bộ phân áp (PA), mạch giữ chậm (GC), bộ khuếch đại Y (KĐY). Để điều khiển tia điện tử theo trục X người ta sử dụng tuyến lệch ngang bao gồm các khối sau: Bộ khuếch đại đồng bộ (KĐĐB), bộ tạo quét, trong đó có tạo quét đợi (QĐ), quét liên tục (QLT), Bộ khuếch đại X (KĐLN), các chuyển mạch nhằm xác lập chế độ làm việc của máy. Bộ hiệu chuẩn dùng để hiệu chuẩn các tuyến lệch đứng và lệch ngang của máy. Bộ khuếch đại Z, bộ tạo mức khởi động, bộ nguồn cung cấp nguồn cho máy hiện sóng.
  15. 4.3 HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNGTHEO SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG Trước hết ta xét các bộ phận trong tuyến lệch đứng. Trong tuyến này đóng vai trò quan trọng nhất là bộ khuếch đại Y (KĐY) vì khi nghiên cứu các tín hiệu đặc biệt là tín hiệu nhỏ ngoài việc KĐ nhằm tạo được điện áp Uy đủ lớn để điều khiển tia điện tử chuyển động theo trục thẳng đứng nó còn có nhiệm vụ tạo ra điện áp đối xứng đặt lên cặp phiến lệch đứng. Bộ phân áp có tác dụng mở rộng phạm vi quan sát đối với tín hiệu lớn. H ệ số phân áp không đ ược thay đổi trong một dải tần rộng. Bộ giữ chậm có tác dụng giữ chậm tín hiệu cần quan sát một thời gian trước khi tới phiến lệch đứng.
  16. 4.3 HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNGTHEO SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG Các khối trong tuyến lệch ngang: Khuếch đại đồng bộ có chức năng KĐ tín hiệu đồng bộ đủ lớn để điều khiển các bộ tạo quét. Ngoài ra còn có nhiệm vụ KĐ sơ bộ điện áp đưa tới đầu vào của máy hiện sóng khi làm việc ở chế độ khuếch đại. Bộ tạo mức khởi động như ta đã biết yêu cầu về đồng bộ đẫn đến việc điều khiển điện áp quét về tần số còn về pha nhiều trường hợp ta bỏ qua. Tuy nhiên nhiều trường hợp ta lại quan tâm đến pha ban đầu của tín hiệu do vậy ngoài việc tạo ảnh ổn định ta còn phải điều khiển cho ảnh luôn xuất phát từ một điểm nào đó theo ý muốn (ứng với pha ban đầu của tín hiệu). Điều này được thực hiện nhờ bộ tạo mức khởi động nguyên tắc làm việc thực hiện trên hình 4.2
  17. Ứng dụng Trong kỹ thuật quân sự cũng như các ngành khoa học khác, việc nghiên cứu các đại lượng biến đổi theo thời gian là một vấn đề quan trọng. Vậy máy hiện sóng là thiết bị đo dùng để quan sát dạng tín hiệu thông qua đó đo lường các tham s ố của nó như biên độ, tần số, góc lệch pha giữa hai tín hiệu...... Ngoài ra máy hiện sóng còn dùng trong r ất nhiều các phép đo khác như: vẽ đặc tuyến t ần số của bộ khuếch đại, vẽ đường cong từ trễ, nếu lắp thêm các thiết bị bổ trợ máy hiện sóng có th ể kiểm tra điện trở, tụ điện, đi ốt....Tóm lại máy hiện sóng như một thiết bị đo lường vạn năng được dùng rộng dãi trong kỹ thuật vô tuyến và các ngành trong quân sự cũng như trong nghiên cứu khoa học.
  18. Máy đo điện tim Radar oscilloscope Rada dò tìm
  19. MÁY HIỆN SÓNG 2 TIA Trong thực tế nhiều khi ta phải khảo sát hai hay nhiều tín hi ệu đ ồng thời bằng MHS. Nếu quan sát mỗi tín hiệu băng một máy hi ện sóng m ột tia riêng biệt sẽ rất tốn kém và phức tạp và độ chính xác không th ể đ ạt cao vì đ ộ nhạy các ống tia điện tử là khác nhau nên thực tế ng ười ta không s ử d ụng phương pháp này.Vì vậy người ta phải quan sát bằng MHS nhiều tia, thường là MHS 2 tia. MHS 2 tia lại có 2 cách cấu tạo khác nhau. Cách thứ nhất dùng ống tia điện tử có 2 súng điện t ử cùng tác đ ộng lên màn MHS này có 2 cặp phiến đứng Y1 và Y2 và một cặp phiến lệch ngang X. Việc chế tạo ống tia điện tử có nhiều súng phóng điện tử là rất khó khăn, nên thường chế tạo MHS 2 tia, cách này có ưu điểm là quan sát đồng thời 2 tín hiệu không cùng tần số. Cách thứ 2 sử dụng ống tia điện tử có một súng phóng điện t ử k ết h ợp với một chuyển mạch điện tử để tách ra 2 tia. Thực ch ất là MHS một tia lần lượt quét với 2 tín hiệu. MHS loại này chỉ cho phép quan sát với 2 tín hiệu có liên quan với nhau về mặt tần số nhưng được sử dụng nhiều trong th ực t ế do ưu điểm chế tạo đơn giản ít tốn kém.
Đồng bộ tài khoản