Đặc tuyến biên độ - tần số

R_K; nó là chiết áp và đ†ợc khắc độ. Điện trở không đ†ờng thẳng R_Đ dùng để ổn định điện áp trên R_K khi điện áp nguồn điện có thay đổi. Ví dụ, khi điện áp trên mạch cung cấp tăng, thì điện áp trên R_K cũng tăng lên hơn giá trị đã xác định. Song do tác dụng của các đèn, nên khi điện áp cung cấp cho mạch tăng thì dòng điện qua đèn cũng tăng, do đó nội trở của đèn tăng theo. Vì R_Đ<R nên tác dụng của việc tăng R_Đ dù bé, cũng làm cho cầu tiến nhanh về trạng thái cân bằng hơn. Do đó, điện áp trên R_K lại giảm đi. Sự giảm này bù lại đ†ợc cho sự tăng điện áp trên R_K do điện áp nguồn cung cấp tăng. (Khi điện áp trên nguồn cung cấp biến đổi khoảng 10% thì điện áp trên R_K sẽ biến đổi khoảng 3%).

3.3.2 Đặc tuyến vôn-ampe và đặc tuyến tần số

quan hệ của điện áp đầu ra (hay hệ số khuếch đại) theo tần số, khi điện áp đầu vào không đổi. Ví dụ nh† khi điều chỉnh các bộ khuếch đại cao tần, khuếch đại trung tần của máy thu thanh hay máy thu hình; khảo sát một bộ lọc, một mạch cộng h†ởng... thì cần biết dải thông, tính chọn lọc, độ khuếch đại...của nó. Muốn vẽ đặc tuyến tần số thì dùng ph†ơng pháp lấy từng điểm một. Cách làm nh† vậy th†ờng mất nhiều công sức. Ta có thể dùng dao động ký để vẽ đặc tuyến thông số bằng cách kết hợp nó với một máy phát điều tần. Sơ đồ khối của ph†ơng pháp này nh† hình 3-21.

Điện áp từ bộ phát sóng quét đ†a tới phiến lệch X của dao động ký, đồng thời, nó cũng đ†ợc đ†a tới điều chế tần số của bộ tạo dao động, để bộ này có thể thực hiện điều tần đ†ợc. Nh† vậy, độ lệch tia điện tử theo cặp phiến ngang sẽ đồng bộ với sự biến đổi của tần số bộ phát sóng điều tần đ†a tới đầu vào của mạng bốn cực cần nghiên cứu. Do đó, trục hoành trên màn dao động ký không phải là trục thời gian mà đã là trục tần số.

Điện áp ra của mạng bốn cực đ†ợc tách sóng rồi đ†a tới cặp phiến lệch Y. Nên dao động đồ vẽ đ†ợc ở trên màn của dao động ký là biểu thị quan hệ giữa điện áp đầu ra của mạng bốn cực và tần số. Nó chính là đặc tuyến tần số của mạng bốn cực cần nghiên cứu.

Một thiết bị đ†ợc cấu tạo để thực hiện ph†ơng pháp đo trên là máy vẽ đặc tuyến biên độ - tần số. Để nghiên cứu nguyên lý của loại máy này, ta xét sơ đồ khối của một máy cụ thể nh† hình 3-22. (Cần l†u ý là các chỉ tiêu, số liệu và cấu tạo cụ thể các khối đ†a ra ở đây chỉ là ví dụ, để tiện diễn giải nguyên lý, tính năng của ph†ơng pháp đo này) Sơ đồ khối của máy gồm hai phần: bộ phận dao động ký, và bộ phận phát sóng điều tần. Nên thực ra loại máy này chỉ là sự kết hợp giữa dao động ký và một bộ phận phụ để lấy đặc tuyến tần số. Bộ phận dao động ký ở đây đ†ợc cấu tạo đơn giản, nó chỉ có: ống tia điện tử, bộ khuếch đại Y, khuếch đại X và bộ phát sóng quét. Bộ phận phát sóng điều tần gồm có: bộ chủ sóng có mạch khống chế tần số, bộ điều chế, bộ tạo dao động cao tần, bộ trộn tần, bộ lọc tần thấp, bộ suy giảm và bộ tạo dao động khắc độ.

Hình 3-23

Bộ chủ sóng là bộ dao động cao tần (ví dụ phát ra tần số f₀), nó dùng để điều chế tần số. Để điều chế tần số thì có nhiều cách: ví dụ ở đây đ†ợc thực hiện bởi mạch khống chế tần số là dùng cách điều chỉnh độ từ hoá của lõi cuộn dây điện cảm của mạch cộng h†ởng anốt. Ví dụ cuộn dây có lõi đ†ợc cấu tạo nh† hình 3-23a, khi biến đổi từ thẩm của lõi, thì có thể biến đổi đ†ợc trị số điện cảm của cuộn dây (hình 3-23b), do vậy, tần số của bộ tạo dao động cũng thay đổi. Trong hình vẽ 3-23a, cuộn L₁ có điện áp cố định, để xác định điểm công tác; độ ổn định của nó quyết định độ ổn định của tần số trung tâm của bộ phát- điều tần. Cuộn L₂ có điện áp là điện áp của tần số điều chế, nó đ†ợc lấy từ bộ tạo dao động quét. Điện áp biến đổi này làm thay đổi từ thẩm trong lõi cuộn L do đó làm cho tần số của bộ chủ sóng cũng thay đổi theo. Bộ phát sóng quét ở đây còn có thể là bộ tạo dao động hình sin, có tần số cố định.

Bộ điều chế là bộ khuếch đại công suất, để đảm bảo cho dòng điện từ hoá, có tần số của bộ tạo quét, có đ†ợc trị số cần thiết. Biên độ điện áp điều chế lấy đ†ợc từ bộ dao động quét còn có thể điều chỉnh đ†ợc, do vậy có thể điều chỉnh đ†ợc độ di tần, ví dụ nh†

độ di tần cực đại là r'f_max, và độ di tần cực tiểu là r'f_min.

Bộ điều chế biên độ để điều chế tầng chủ sóng, mục đích là để cho tầng chủ sóng không làm việc trong phần chu kỳ quét ng†ợc; nh† vậy, dao động đồ trên màn dao động ký sẽ không đ†ợc vẽ trong khoảng thời gian quét ng†ợc này.

Điện áp từ bộ chủ sóng và bộ phát cao tần đ†ợc đ†a chung vào bộ trộn tần. Mục đích để lấy ra đ†ợc tần số điều tần có trị số tuỳ ý, thích hợp với dải thông tần của mạng bốn cực cần vẽ đặc tuyến tần số. Ví dụ nh† bộ phát sóng cao tần phát ra tần số có thể điều chỉnh đ†ợc trong khoảng từ f₁ đến f₂. Qua bộ trộn tần ta có tần số hiệu là :

Sau khi trộn tần, điện áp đ†ợc đ†a qua bộ lọc tần thấp, nên chỉ cho qua đ†ợc phân l†ợng sóng có tần số thấp là tần số hiệu, mà sóng tổng hợp thì bị ngăn lại. Qua bộ suy giảm ở đầu ra, điện áp đ†ợc đ†a vào mạng bốn cực cần nghiên cứu đặc tuyến tần số.

Đầu ra của mạng bốn cực có bộ tách sóng, sau đó điện áp đ†ợc đ†a tới bộ khuếch đại Y của dao động ký. (trên hình 3-22, đầu vào 1 và 2 là ứng với hai tr†ờng hợp khi mạng bốn cực có hay không có bộ tách sóng).

Hình 3-24

Điện áp tr†ớc khi đ†a vào bộ tách sóng có dạng nh† hình 3-24a, tức là tín hiệu vừa bị điều chế tần số và điều chế biên độ. Sau khi tách sóng, trên tải của bộ tách sóng chỉ còn lại hình bao của điện áp tín hiệu nh† hình 3-24b.

Dao động nh† hình 3-24b chính là đặc tuyến tần số của mạng bốn cực cần nghiên cứu.

Để đo l†ờng đ†ợc tần số cộng h†ởng, độ rộng của dải thông tần và độ chọn lọc của mạng bốn cực, thì cần phải khắc độ trục X cuả dao động đồ theo thang độ tần số. Bộ tạo sóng khắc độ phải làm nhiệm vụ này. Bộ tạo sóng khắc độ là bộ phát tần số thach anh chuẩn, (ví dụ nh† các thạch anh có tần số f_t.a1 và f_t.a2).Nh† vậy, ở đầu ra của bộ tách sóng có thành phần tần số thấp là tần số phách giữa tần số tín hiệu điện áp điều tần và các phân l†ợng tần số hài của bộ phát sóng thạch anh chuẩn. Kết quả là trên dao động đồ, đ†ờng cong đặc tuyến tần số của mạng bốn cực cần nghiên cứu có xuất hiện các dao

động đánh dấu tại các khoảng tần số bằng nhau (bằng f_t.a1hay f_t.a2) nh† trong hình 3-25.

Khi xác định tần số cộng h†ởng thì sai số chủ yếu là do sai số khắc độ của bộ phát sóng cao tần.

Khi xác định bề rộng của dải thông tần, thì bề rộng này đ†ợc xác định bằng số l†ợng các điểm khắc độ của đ†ờng đặc tuyến tần số tính từ mức 0,7 của mức điện áp cực đại.

Hình 3-25

Để nâng cao độ chính xác của phép đo bề rộng dải thông tần thì còn thực hiện bằng cách đ†a trực tiếp điện áp từ đầu ra của bộ suy giảm vào bộ tách sóng của máy (đầu vào 2 của mạch hình 3-22). Trên màn hình của dao động ký lúc này có dao động đồ chính là đặc tuyến tần số của bản thân bộ phát sóng khắc độ trùng với thang độ kẻ ly trên màn hình bằng cách biến đổi độ di tần của bộ phát sóng điều tần, để dễ đọc (hình 3-26). Sau đó, để nguyên không thay đổi độ di tần, đ†a điện áp tín hiệu tới mạng bốn cực nghiên cứu và có thể bỏ bộ phận khắc độ tần số. Độ rộng dải thông tần đ†ợc xác định bằng các ô kẻ ly trên màn dao động ký đã đ†ợc lấy chuẩn từ tr†ớc.

Về các nguyên nhân gây sai số của thiết bị đo này còn do sự không đồng đều của đặc tuyến tần số của bản thân máy đo, sự gây méo dạng đ†ờng cong đặc tuyến tần số do chính dao động khắc độ cũng đ†ợc khuếch đại cùng với dao động tín hiệu. Đặc biệt là khi đo dải thông tần của các mạng bốn cực mà rất hẹp, thì có

tình trạng là điện áp tín hiệu không đạt tới đ†ợc trị số cực đại của nó, do tốc độ biến đổi tần số của bộ phát sóng điều tần.

3.4 Cấu tạo của dao Động ký (ôxilô) nhiều kênh

Trong những tr†ờng hợp cần so sánh nhiều tín hiệu cần đo, ta phải khảo sát hai hay nhiều quá trình trên một dao động ký. Vấn đề này đ†ợc giải quyết bằng các biện pháp:

-Mỗi quá trình nghiên cứu đ†ợc dùng một tia điện tử riêng biệt.

-Chỉ dùng một tia điện tử để ghi cả hai quá trình nh†ng làm cho tia điện tử thay đổi có chu kỳ để ghi từ quá trình này sang quá trình khác.

Ph†ơng pháp thứ nhất phải dùng nhiều dao động ký khác nhau, mỗi dao động ký nghiên cứu một quá trình riêng biệt. Cách thực hiện nh† vậy thì rất tốn kém, vì phải dùng nhiều dao động ký. Hơn nữa, vì độ nhạy của các ống tia điện tử khác nhau, tỷ lệ xích về thời gian không giống nhau, nên ph†ơng pháp này ít dùng.

Trên thực tế, ng†ời ta dùng dao động ký nhiều tia, mà phổ biến là loại hai tia.

Trong các loại dao động ký này, ống tia điện tử đ†ợc cấu tạo theo hai cách.

-Loại ống tia có ngăn đôi (hoặc nhiều hơn), hệ thống súng điện tử. Những hệ thống này tạo nên hai tia điện tử (hay nhiều tia) tác dụng lên cùng một màn hình.

-Loại ống có chia điện tử phát ra từ cùng một catốt ra một số tia.

Cả hai loại ống trên đều có khó khăn trong chế tạo là làm sao để khử bỏ đ†ợc tác dụng ảnh h†ởng lẫn nhau của các tia điện tử. Khó khăn này càng lớn khi số tia điện tử càng nhiều. Vì vậy, thông th†ờng thì chỉ có loại ống có hai tia. Trong một số quá trình có cùng tần số, có thể khảo sát đồng thời trên màn của một dao động ký có ống tia điện tử có một tia. Cách này đ†ợc thực hiện theo biện pháp thứ hai đã nói ở trên; nó đ†ợc kèm thêm một bộ phận phụ của dao động ký nữa là chuyển mạch điện tử.

Chuyển mạch điện tử là thiết bị dùng đèn điện tử hoặc đèn bán dẫn, đầu vào đ†ợc đ†a tới cả hai quá trình điện áp cần nghiên cứu. Đầu ra của nó đ†a tới cặp phiến lệch Y (hay bộ khuếch đại y) của dao động ký.

Tác dụng của chuyển mạch điện tử là làm cho tia điện tử chuyển đổi thời gian quét để ghi quá trình cần nghiên cứu này sang quá trình cần nghiên cứu khác. Sự chuyển mạch trên đ†ợc thực hiện do sự khống chế dao động xung vuông đối xứng đ†ợc tạo ra từ một bộ đa hài. Điện áp chuyển mạch cần yêu cầu dạng xung của nó gần vuông góc, có nh† vậy thì sự chuyển trạng thái mới tức thời, không gây mờ rối dao động đồ cần quan

sát. Xung điện áp này cần phải đối xứng, tức thời gian hai khoảng chu kỳ d†ơng và âm phải bằng nhau, có nh† vậy thì độ sáng của hai dao động đồ mới bằng nhau.

3.4.1 Cấu tạo của dao động ký (ôxilô) hai tia

Cấu tạo của máy hiện sóng hai tia đ†ợc minh hoạ nh† ở hình 3-27.

Cấu tạo cơ bản của máy hiện sóng điện tử hai tia giống nh† máy hiện sóng một tia, nh†ng ở máy hiện sóng hai tia cần chú ý rằng trong một ống tia điện tử có hai súng phóng tia điện tử riêng biệt, tức là ngăn đôi hệ thống súng điện tử, ta có hai súng phóng tia điện tử riêng biệt. Mỗi chùm tia điện tử cho một vết dạng sóng. Mỗi tia điện tử đ†ợc súng điện tử tạo ra từ catốt qua các điện cực đến màn huỳnh quang đ†ợc qua các cặp phiến làm lệch riêng của nó (Y₁₁; Y₁₂ và Y₂₁; Y₂₂) để lái tia điện tử (1) và (2) theo chiều đứng. Dạng sóng quét răng c†a từ bộ tạo gốc thời gian đ†a vào cặp phiến lệch ngang và cả hai chùm tia điện tử này đ†ợc làm lệch ngang màn hình một cách đồng thời.

Trong hình 3-27, các điện cực:

F: Sợi đốt K: Catốt

A₁: Anốt1 (tiêu tụ) A₂: Anốt2 (tăng tốc) M: Cực điều chế

Để hiểu rõ hơn cấu tạo của máy hiện sóng hai tia, chúng ta sẽ nghiên cứu hình 3-28.

Hình 3-27

Hình 3-28a cho ta thấy máy hiện sóng hai chùm tia có lối vào cặp phiến lệch đứng tách biệt hoàn toàn, kênh A và kênh B. Mỗi kênh đều có các mạch khuếch đại làm lệch riêng biệt của nó để tới một cặp phiến làm lệch đứng. Bộ tạo gốc thời gian điều khiển một bộ duy nhất các tấm lái tia ngang.

Hình 3-28

Hình 3-28b là một CRT một chùm tia với một bộ tấm lái tia đứng. Hai bộ khuếch đại tín hiệu vào riêng kênh A và kênh B đ†ợc sử dụng một bộ khuếch đại lệch đứng để tới các tấm lái tia đứng. Tín hiệu vào bộ khuếch đại này đ†ợc chuyển mạch luân phiên giữa các kênh A và kênh B với tần số chuyển mạch đ†ợc điểu khiển bởi mạch tạo gốc thời gian.

3.4.2 Phơng pháp biến đổi luân phiên-chuyển mạch điện tử