Chương 4 : Thiêt bị quan sát và ghi tín hiệu
Chöông 4
THIEÁT BÒ QUAN SAÙT VAØ GHI TÍN HIEÄU
4.1 Dao ñoäng kyù ñieän töû moät tia:
4.1.1 Khaùi nieäm:
Dao ñoäng kyù ñieän töû moät tia goàm moät oáng phoùng tia ñieän töû, maïch ñieän töû deã ñieàu
khieån vaø ñöa tín hieäu vaøo. Dao ñoäng kyù ñieän töû ñöôïc söû duïng ñeå quan saùt daïng cuûa tín
hieäu.
4.1.2 Caáu taïo vaø nguyeân lyù hoïat ñoäng:
Anod
Lôùp than
chì
Baûn
chaén
Maøn huyønh
quang
Nguoàn cung caáp
6.3VAC
Tim ñeøn
Catot Löôùi
Ñieän trôû
voøng baûo
veä
Baûn leäch
ngang
(X)
A1 A2 A3
Baûn leäch
doïc (Y)
R1 R2
Hình 4.1: Caáu taïo oáng phoùng tia ñieän töû
4.1.3 OÁng phoùng tia ñieän töû (CRT: Cathode Ray Tube):
Tim ñeøn duøng ñeå ñoát noùng catot cuûa CRT, ñieän theá ñoát tim ñeøn laø 6.3VAC.
Catot K: ôû beà maët coù phuû moät lôùp oxit kim loaïi khi tieáp thu nhieät naêng seõ böùc xaï
ñieän töû (hieän töôïng nhieät phaùt xaï).
29
Chương 4 : Thiêt bị quan sát và ghi tín hiệu
Löôùi ñieàu khieån: Coù daïng caùi ly baèng Nikel, coù 1 loã ñeå cho chuøm ñieän töû ñi qua,
löôùi ñieän töû seõ bao quanh catot. Ñieän theá phaân cöïc giöõa catot vaø löôùi seõ taïo ra ñieän
tröôøng ñieàu khieån soá ñieän töû ñöôïc pheùp ra khoûi löôùi. Khi VGK (ñieän theá giöõa löôùi vaø
catot) caøng aâm thì soá ñieän töû thoaùt ra khoûi löôùi caøng ít nhöng neáu VGK ñaït ñeán traïng
thaùi ngöng daãn thì chuøm tia ñieän töû khoâng thoaùt ra khoûi löôùi.
Baûn cöïc gia toác A1: laøm taêng gia toác cho chuøm tia ñieän töû, baûn cöïc naøy coù daïng
hình truï, moät ñaàu hôû höôùng chuøm tia ñieän töû ñi vaøo, moät ñaàu kín chæ chöùa moät loã nhoû
taïi taâm cho chuøm tia ñieän töû taäp trung laïi ñi qua.
Laêng kính A2, A3: phoái hôïp vôùi baûn cöïc A1 taïo thaønh heä thoáng thaáu kính ñieän töû.
Do söï phaân cöïc ñieän aùp khaùc nhau giöõa A1, A2 vaø A2, A3 hình thaønh löïc tónh ñieän taùc
ñoäng vaøo caùc ñöôøng ñaúng theá, caùc söï phaân aùp naøy thay ñoåi laøm caùc ñöôøng ñaúng theá
thay ñoåi seõ taïo ra ñoä hoäi tuï cuûa chuøm tia ñieän töû thay ñoåi.
Baûn leäch doïc vaø baûn leäch ngang: khi chuøm tia ñieän töû ñi qua baûn leäch doïc hoaëc
leäch ngang, thì ñieän tröôøng giöõa hai baûn naøy seõ laùi chuøm tia ñieän töû leäch theo chieàu
doïc vaø chieàu ngang baèng löïc tónh ñieän (löu yù ñieàu naøy khaùc vôùi söï leäch chuøm tia ñieän
töû cuûa ñeøn hình trong tivi baèng löïc ñieän töø, nghóa laø cuoän daây leäch thay cho baûn cöïc
leäch). Ñoä leäch cuûa chuøm tia ñieän töû theo chieàu doïc hoaëc ngang phuï thuoäc vaøo ñieän aùp
giöõa 2 baûn cöïc.
Giöõa hai baûn cöïc leäch doïc vaø leäch ngang cuûa dao ñoäng kyù coù moät baûn chaén noái
mass ñeå ngaên caùch aûnh höôûng ñieän tröôøng cuûa hai baûn leäch doïc vaø leäch ngang laãn
nhau.
Maøn hình huyønh quang: maët trong cuûa maøn aûnh oáng CRT ñöôïc phuû moät lôùp phaùt
quang, tuyø theo vaät lieäu cuûa lôùp phaùt quang naøy maø tia saùng phaùt ra khi chuøm tia ñieän
töû ñaäp vaøo maøn hình huyønh quang seõ coù maøu khaùc nhau. Chaúng haïn: Zn2SiO4 vaø Mn
cho maøu xanh laù, muoái Sulfuric cadnium cho maøu vaøng.
Lôùp than chì xung quanh oáng caïnh maøn hình thu nhaän caùc ñieän töû phaùt xaï thöù caáp
(caùc ñieän töû ñaäp vaøo maøn aûnh doäi trôû laïi) do ñoù ñieän theá aâm khoâng tích tuï laïi treân maøn
hình.
Ñieän aùp phaân cöïc cho Anot coù trò soá raát lôùn khoaûng KV nhaèm taêng toác cho chuøm tia
ñieän töû ñaäp maïnh vaøo maøn hình huyønh quang.
Caùc voøng ñieän trôû hình xoaùy oác beân ngoaøi ñöôïc noái mass seõ laøm cho caùc ñieän tích
tuï, do ñieän tröôøng lôùn giöõa Catot vaø anod bò trung hoaø ñieän tích.
Caùc ñieän trôû ñieàu chænh R1 ñeå ñieàu chænh ñoä saùng, R2 ñeå ñieàu chænh tieâu cöï cuûa
ñieåm saùng. Ñieän aùp treân A2 lôùn gaáp 4
÷
6 laàn treân A1.
30
Chương 4 : Thiêt bị quan sát và ghi tín hiệu
Nguoàn cung caáp taïo ra ñieän aùp moät chieàu Anod khoaûng vaøi KV cho löôùi, catot, cöïc
gia toác vaø taát caû ñieän theá DC cho caùc maïch ñieän trong dao ñoäng kyù.
OÁng phoùng tia ñieän töû laø moät boùng thuûy tinh beân trong ñöôïc huùt chaân khoâng. Caùc
chuøm electron töø Catot (K) bay veà huôùng caùc Anot (A1, A2, A3) seõ laøm taêng toác ñoä cuûa
chuøm tia vaø höôùng veà maët trong cuûa maøn hình ñaõ ñöôïc phuû chaát huyønh quang. Chuøm
electron va chaïm vaøo ñoù seõ phaùt saùng vaø ngöôøi quan saùt seõ nhìn thaáy moät ñieåm saùng.
Ñieän cöïc ñieàu khieån G coù ñieän theá aâm so vôùi K laøm cho chuøm tia hoäi tuï.
Neáu ñaët tín hieäu xoay chieàu vaøo hai baûn cöïc Y thì chuøm electron chuyeån ñoäng leân
xuoáng vaø seõ nhìn thaáy treân maøn hình ñöôøng thaúng ñöùng.
Neáu ñaët tín hieäu xoay chieàu vaøo hai baûn cöïc X thì chuøm electron chuyeån ñoäng qua
beân traùi phaûi vaø seõ nhìn thaáy treân maøn hình ñöôøng naèm ngang.
Neáu cuøng luùc ñaët tín hieäu xoay chieàu vaøo X, Y thì seõ thaáy treân maøn hình ñöôøng
cong kheùp kín. Hình daùng cuûa ñöôøng cong phuï thuoäc vaøo ñoä leäch pha vaø tæ soá taàn soá
giöõa hai tín hieäu.
Ñieän aùp caàn ño ñöôïc ñöa vaøo baûn cöïc Y, coøn baûn cöïc X ñöôïc ñöa tín hieäu queùt tuøy
thuoäc vaøo muïc ñích cuûa pheùp ño.
4.1.4 Tín hieäu queùt ngang:
t
t
Tín hieäu vaøo doïc
Tín hieäu queùt ngang
Tín hieäu xung kích (gai aâm)
Hình 4.2: Tín hieäu queùt ngang.
Chuøm electron seõ xeâ dòch theo chieàu thaúng ñöùng phuï thuoäc söï thay ñoåi cuûa tín hieäu
vaøo. Neáu khoâng coù taùc ñoäng keùo ngang ra ta chæ thaáy moät vaïch thaúng ñöùng duy nhaát.
Ñeå keùo tín hieäu naèm ngang ngöôøi ta söû duïng moät tín hieäu taïo goác thôøi gian ñaët vaøo
hai baûn cöïc X goïi laø tín hieäu queùt ngang. Tín hieäu queùt ngang coù daïng xung hình raêng
31
Chương 4 : Thiêt bị quan sát và ghi tín hiệu
cöa. Neáu taàn soá cuûa tín hieäu queùt nhoû hôn n laàn taàn soá cuûa tín hieäu caàn quan saùt seõ coù
n chu kyø tín hieäu quan saùt ñöôïc.
Neáu tæ soá caùc taàn soá ñoù laø boäi soá cuûa 2 soá nguyeân thì treân maøn hình huyønh quang seõ
xuaát hieän moät ñöôøng cong ñöùng yeân. Ngöôïc laïi, ñöôøng cong seõ chuyeån ñoäng vaø seõ
khoâng quan saùt ñöôïc gì caû. Vì vaäy, caàn thieát phaûi coù söï ñoàng boä giöõa tín hieäu vaøo vaø
tín hieäu queùt. Ñeå ñaït ñöôïc söï ñoàng boä ta ñieàu chænh taàn soá queùt baèng nuùm ñieàu khieån
TIME/DIV cho ñeán khi naøo hình aûnh treân maøn hình huyønh quang ñöùng yeân.
4.1.5 Sô ñoà khoái dao ñoäng kyù moät tia:
Tín hieäu Y ñöôïc ñöa vaøo qua phaân aùp vaøo ñeán boä khueách ñaïi Y vaø ñöa thaúng ra 2
baûn cöïc Y (neáu tín hieäu ñuû lôùn thì khoâng caàn qua khueách ñaïi).
Caùch ñoàng boä trong: tín hieäu töø boä khueách ñaïi Y ñöôïc ñöa qua maïch ñoàng boä ñeå
kích thích maùy phaùt raêng cöa (maùy phaùt queùt) sau ñoù qua khueách ñaïi X ñöa vaøo baûn
cöïc X. Maët khaùc coù theå ñöa tröïc tieáp tín hieäu X vaøo boä khueách ñaïi X noái vaøo baûn cöïc
X qua coâng taéc B3: tröôøng hôïp muoán söû duïng ñoàng boä ngoaøi thoâng qua khoùa B2 tín
hieäu ñöôïc ñöa thaúng vaøo maïch ñoàng boä ñeå kích cho maùy phaùt raêng cöa.
Keânh Y
Ñoàng boä trong
B3
Ñoàng
boä
ngoaøi B2
B1
X X
Y
Ñ
K tia
Maùy phaùt
raên
g
cöa KÑ X
Maïch
ñb 1
Chuaån
thôøi
g
ian
KÑ Y Y
Phaân aùp
vaøo
Chuaån
bieân ñoä
Hình 4.3: Sô ñoà khoái dao ñoäng kyù moät tia.
Nguyeân lyù ño bieân ñoä ñieän aùp baèng dao ñoäng kyù: [Volt/Div + Position]
Khi caàn ño ñieän aùp, tröôùc tieân khoùa B1 ñieàu chænh sang boä phaän chuaån bieân ñoä
(nghóa laø ngaên caùch giöõa ngoõ vaøo – ngoõ ra, töông öùng vôùi cheá ñoä GND), quan saùt vaø
32
Chương 4 : Thiêt bị quan sát và ghi tín hiệu
ñoàng thôøi chænh nuùt Position sao cho ñöôøng thaúng treân maøn hình truøng vôùi truïc Ox
(truïc ngang) khi ñoù ñoä leäch bieân ñoä chuaån ñöôïc calip veà “0”.
Sau ñoù, baät khoùa B1 sang vò trí tín hieäu Y, nghóa laø chuyeån töø cheá ñoä GND sang cheá
ñoä DC/AC ñeå ño bieân ñoä tín hieäu ño cöïc ñaïi gaáp maáy laàn bieân ñoä chuaån ñeå tính ra ñoä
lôùn cuûa Y theo tín hieäu chuaån.
Ví duï, nuùm chænh Volt/Div ôû vò trí 2V/Div nghóa laø moät Div (moät oâ theo phöông
ñöùng, truïc tung) treân maøn hình töông öùng vôùi 2Volt.
Nguyeân lyù ño chu kyø (thôøi gian) baèng dao ñoäng kyù: [Time/Div + Position]
Khi caàn ño chu kì, ta caàn phaûi chuaån thôøi gian baèng caùch söû duïng boä chuaån thôøi
gian ñeå ñaùnh daáu töøng quaõng thôøi gian öùng vôùi giaù trò chuaån treân toaøn tín hieäu.
Ví duï: Nuùm chænh Time/Div ôû vò trí 2ms/Div nghóa laø moät Div (moät oâ theo phöông
ngang, truïc hoaønh) treân maøn hình töông öùng laø 2ms.
#
Nhaän xeùt:
Ñoä nhaïy cuûa oáng phoùng ñieän töû laø ñoä leäch h cuûa ñieåm saùng khi ñöa vaøo baûn cöïc
ñieän aùp 1V. Thoâng thöôøng caùc oáng phoùng tia ñieän töû coù ñoä nhaïy khoaûng
0.3 0.5mm/V.
÷
Taàn soá tín hieäu ño coù theå raát lôùn, ngaøy nay caùc dao ñoäng kyù ñieän töû coù theå quan saùt
tín hieäu ñeán 100MHz hoaëc lôùn hôn.
4.2 Dao ñoäng kyù hai tia:
Caáu taïo cuûa dao ñoäng kyù hai tia gaàn gioáng dao ñoäng kyù moät tia. Trong dao ñoäng kyù
hai tia coù theå taïo ra 2 tia baèng 2 caùch:
a) Duøng hai nguoàn rieâng bieät.
33