Mạch tạo điện áp quét làm việc ở chế độ đợi

Các mạch tạo quét làm việc ở chế độ liên tục nói trên có thể chuyển thành mạch làm việc ở chế độ quét đợi, nghĩa là mạch chỉ tạo ra điện áp răng c†a khi nào có xung điện áp hiệu với cực tính và biên độ xác định kích động.

Hình 3-11

Sở dĩ phải thực hiện quét ở chế độ đợi, vì khi cần quan sát tín hiệu có hệ số T

W bé, thì không thể dùng cách quét liên tục có chu kỳ đ†ợc. Các hình vẽ 3-11 minh hoạ các tr†ờng hợp đồ thị dao động có đ†ợc khi thực hiện quét liên tục và quét đợi.

Hình 3-11a là tr†ờng hợp khi lấy chu kỳ quét bằng chu kỳ lặp lại của tín hiệu (T_q=T). Khi đó, trên dao động đồ có hình dạng xung rất bé, không thể tiến hành quan sát và đo l†ờng đ†ợc. Nếu chọn cho chu kỳ quét bằng một †ớc số nguyên của chu kỳ tín hiệu (nT_q=T), nh† hình 3-11b; thì trên dao động đồ hình dạng xung đã đ†ợc khuếch đại ra, đã tận dụng đ†ợc kích th†ớc của màn huỳnh quang, nh†ng đ†ờng sáng vẽ dạng của tín hiệu lại rất mờ so với độ sáng của đ†ờng quét ngang. Sở dĩ nh† vậy, vì trong n lần xuất hiện hiệu điện áp quét, thì chỉ có một lần xuất hiện xung tín hiệu trên màn của dao động ký. Hơn nữa, dao động đồ cũng không ổn định, vì rất khó thực hiện đồng bộ (xung đồng bộ chỉ đồng bộ có một lần trong n chu kỳ điện áp quét). Do vậy, phải thực hiện quét đợi nh† hình 3-11c. Quá trình quét đợi có nghĩa là cứ "đợi" đến khi có tín hiệu nghiên cứu thì mạch quét mới tạo ra điện áp răng c†a). Nếu nh† vậy thì dao động đồ sẽ đ†ợc nh† ý mốn của ta.

Cũng nh† các mạch tạo điện áp quét làm việc ở chế độ liên tục, các mạch tạo điện áp chế độ đợi cũng có nhiều kiểu. ở đây, chúng tôi chỉ trình bày một mạch làm ví dụ minh hoạ, để diễn giải đ†ợc nguyên lý của chế độ quét đợi, đó là mạch BOOSTRAP (hình 3-12).

Sơ đồ biểu diễn điện áp của mạch điện hình 3-12 cho trên 3-13.

Hình 3-12

Từ sơ đồ mạch ta có thể sơ bộ đ†a ra nhận xét sơ bộ nh† sau: Khi đi-ốt thông tầng T₁ đóng vai trò nh† một mạch TF đơn giản, trong đó T₁ làm nhiệm vụ của một khoá điện tử.

Điện áp trên tụ C đ†ợc đ†a ra một tầng của tải C chung T₂ rồi thông qua tụ C^*. Do đó điện áp bù để đ†a về điểm X để bù méo do sự giảm dòng điện trên điện trở R tích phân gây ra.

Ta sẽ phân tích chi tiết hoạt động của mạch này.

1. Trạng thái ban đầu: (t₁t t t0)

-Đi-ốt D thông. Khi đó : U_x=E_C- U_D| E_C. -T₁ thông bão hoà: U_C= U_Cbh| 0V.

-T₂ khuếch đại C chung nên:

U_RE=U_q| 0V

Điện áp trên C^* : UC* =U_R-U_q| E_C.

2. Trạng thái tạo điện áp quét U_q (t₃t t t t₁)

Tại thời điểm t=t₁ ta có một điện áp điều khiển U_dk, có độ rộng W=t₃ - t₂. Lúc này T₁ tắt nên tụ C nạp điện theo hai giai đoạn.

Giai đoạn 1: khi đi-ốt D còn thông: ta có, khi C nạp điện thì U_C tăng, nên U_q tăng, thông qua tụ C^* làm cho U_X tăng (với U_X là điện áp tại điểm X nh† trên hình 3-12).

Nh†ng trong lúc này, do đi-ốt D còn thông nên U_q tăng theo quy luật đ†ờng cong.

Giai đoạn 2: khi t=t₂ thì U_X tăng lớn hơn E_C. U_X tăng theo quy luật tuyến tính vì khi khi U_C tăng thì U_q tăng và do C^* >>C nên U_X tăng t†ơng ứng. Trên điện trở R sẽ có một điện áp không thay đổi vì U_R = U_X - U_C không đổi (do U_C tăng bao nhiêu thì U_X cũng tăng bấy nhiêu. Do U_R không đổi nên I_R không đổi do đó dòng nạp cho tụ C không

đổi, với thời gian nạp t_q=t₃ - t₂.

Hình 3-13

3. Thời gian hồi phục: tại t = t₃ kết thúc xung đầu vào. T₁ bão hoà, do đó tụ C phóng điện qua T₁ dẫn đến U_C giảm nên U_q giảm và do đó U_X giảm. Đến t= t₄ thì U_XdE_C làm cho đi-ốt D thông trở lại.

Khi D thông, tụ C^* sẽ đ†ợc nạp bổ xung, tới khi tụ C^* đ†ợc nạp đầy thì sẽ kết thúc thời gian hồi phục.

Nhận xét: Ta có thể đ†a ra ba nhận xét cơ bản sau.

Sở dĩ trong giai đoạn tạo quét t_q, điện áp trên tụ điện C tăng tuyến tính là nhờ có nguồn nạp chính là C^* có trị số cực lớn để tích điện làm nhiệm vụ giốn nh† nguồn một chiều để nạp cho tụ C.

Để giảm méo phi tuyến thì tầng khuếch đại T₂ phải đ†ợc điều chỉnh sao cho hệ số khuyếch đại k_Uo1 nghĩa là R đủ lớn.

Tụ C^* phải lớn nh†ng không quá lớn vì nếu quá lớn thì sẽ làm tăng thời gian hồi phục của mạch. Tụ C phải nhỏ nh†ng cũng không đ†ợc chọn quá nhỏ vì nếu quá nhỏ thì nó có giá trị t†ơng đ†ơng nh† tụ ký sinh, do đó mạch sẽ không làm việc ổn định.

3.2.3 Bộ khuếch đại của dao động ký

Hầu hết các dao động ký đều có bộ khuếch đại điện áp của cặp phiến lệch dọc Y.

Bộ khuếch đại này là khuếch đại dải rộng. Độ rộng của dải thông tần của nó tuỳ thuộc vào yêu cầu quan sát của phổ tín hiệu nghiên cứu.

Với các dao động ký đơn giản, thì bộ khuếch đại có dải thông tần khoảng chừng 150-200kHz (tính với mức 0,7). Với các dao động ký dùng để quan sát và đo l†ờng các xung có độ rộng đến 1Ps, thì chúng có dải thông tần khoảng từ 3-5MHz. Với các dao động ký để quan sát xung có độ rộng nhỏ hơn nữa (<1Ps), thì dải tần là 1-30MHz. Đặc biệt với các dao động ký để ghi tín hiệu có tốc độ biến thiên nhanh, thì dải thông tần của bộ khuếch đại tới 90MHz.

Hệ số khuếch đại của các bộ khuếch đại tuỳ thuộc vào dải thông tần, và chúng khác nhau với các loại dao động ký khác nhau. Đặc điểm chất l†ợng của các bộ khuếch đại dao động ký còn khác nhau ở chỗ chúng có hay không các tầng sau: tầng khuếch đại catốt ở đầu vào, tầng khuếch đại đẩy kéo hay tự động đảo pha ở đầu ra. Sở dĩ vậy, vì khuếch đại phụ tải catốt có điện trở vào lớn, điện dung vào nhỏ, nh† vậy khi quan sát dao động ký không gây nên tác dụng ghép trở lại với mạch điện đ†ợc quan sát tín hiệu.

Có thực hiện đảo pha tín hiệu để cung cấp đối xứng ở cặp phiến lệch, thì độ tiêu tụ chùm tia mới tốt, độ nhạy mới đối xứng nhau đối với trục X, và không gây nên méo đồ thị dao động do cách cung cấp tín hiệu không đối xứng gây nên.

Ngoài bộ khuếch đại Y, hầu hết các dao động ký còn dùng bộ khuếch đại X. Vì nhiệm vụ chủ yếu của khuếch đại X chỉ để khuếch đại điện áp răng c†a, nên dải thông tần cũng nh† hệ số khuếch đại của nó bé và hẹp hơn của bộ khuếch đại Y. Bộ khuếch đại X còn đ†ợc dùng để khuếch đại tín hiệu ngoài khi không dùng bộ tạo điện áp quét

răng c†a. Mạch điện khuếch đại X cũng nh† Y, đều có bộ phận để điều chỉnh độ khuếch đại.

Khi không có bộ khuếch đại X, mà chỉ cần khuếch đại tín hiệu theo cặp phiến X thì dùng bộ khuếch đại đồng bộ.

Trong các dao động ký có quét đợi, thì bộ khuếch đại đồng bộ (để khuếch đại tín hiệu đồng bộ) cũng nh† khuếch đại X, thì cần dải thông tần hẹp, hệ số khuếch đại nhỏ và không thực hiện đảo pha ở đầu ra.

ở một vài loại dao động ký còn thêm bộ khuếch đại tín hiệu điều chế (khuếch đại này đôi khi còn gọi là khuếch đại Z), để điều chế độ sáng của đồ thị dao động trên màn huỳnh quang.

Ngoài ra, cũng cần xét riêng các bộ phận chi tiết của bộ khuếch đại nh†: bộ phân áp, bộ chuyển cực, bộ tạo trễ, bộ dịch chuyển chùm tia điện tử...