Bài gia Đo lường điện - Bài 4: Máy hiện sóng điện tử - Mai Quốc Khánh

© Mai Quốc Khánh - 04/2010 1/58
Bài 4
Máy hiện sóng điện tử
(Oscilloscope)
Mai Quốc Khánh
Khoa Vô tuyến điện tử
Học viện KTQS
Môn học: Đo lường điện
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 2/58
Nội dung
 Phần I: Nguyên lý xây dựng máy hiện sóng
 Phần II: Sơ đồ cấu trúc và các chế độ làm việc 
của máy hiện sóng
 Phần III: Vấn đề mở rộng đặc tính của máy 
hiện sóng
 Phần IV: Máy hiện sóng số
 Khái niệm chung về 
máy hiện sóng điện tử
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 3/58
Khái niệm chung
 Máy hiện sóng (MHS) là thiết bị đo lường vạn năng dùng để quan 
sát dạng tín hiệu và đo các thông số của tín hiệu
 Ứng dụng của MHS:
 Quan sát dạng tín hiệu
 Đo các thông số của tín hiệu (biên độ, tần số, chu kỳ, góc lệch 
pha giữa hai tín hiệu)
 Vẽ đặc tuyến tần số của các bộ khuếch đại, vẽ đặc tuyến từ trễ 
của lõi sắt từ
 Làm chỉ thị cân bằng cho các cầu đo
 Được sử dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật VTĐ và các ngành 
KHKT khácBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 4/58
Phân loại MHS
 Theo nguyên lý hoạt động:
 MHS điện cơ
 MHS điện tử
 Phân loại MHS điện tử:
 Theo số lượng tia điện tử:
 MHS 1 tia; MHS 2 tia; MHS nhiều tia
 Theo khả năng lưu ảnh:
 MHS không lưu ảnh (tLA<0,1s); MHS lưu ảnh (tLA≥0,1s); 
 Theo chức năng:
 MHS thông dụng; MHS chuyên dụng
 Theo trường điều khiển tia điện tử:
 MHS điều khiển bằng từ trường; MHS điều khiển bằng điện trường
 Theo nguyên lý:
 MHS tương tự; MHS số
 Phân loại MHS số:
 MHS số không có nhớ; MHS số có nhớBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 5/58
Phần I
Nguyên lý xây dựng máy hiện sóng
1. Ống tia điện tử trong MHS
2. Nguyên lý quét trong MHS
3. Nguyên lý đồng bộ trong MHS
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 6/58
1.1 Ống tia điện tử trong MHS
 Ống tia điện tử (Cathod Ray Tube – CRT)
 Phương tiện vẽ dạng tín hiệu trong MHS, với:
 “Bút” là tia điện tử
 “Giấy” là màn huỳnh quang
 Ống thuỷ tinh được hút chân không, có các 
điện cực sắp xếp theo một qui tắc nhất định
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 7/58
Cấu tạo của ống tia điện tử
Chú thích:
PĐ PN
Y
Y X
X
C
R1
“độ sáng”
K
L
A1
A2
A3
A3
M
S
Các điện cực chế tạo dưới dạng ống
R2
“hội tụ”
Nguyên lý vẽ ảnh của ÔTĐT 
+
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 8/58
Cấu tạo của ống tia điện tử
 Súng phóng điện tử (electronic gun): 
 Chức năng: tạo chùm tia điện tử với các thông số cần thiết 
(động năng, độ hội tụ)
 Bao gồm: sợi đốt (S), katot (K), lưới điều khiển (L), các anot 
hội tụ (A1) và anot tăng tốc (A2)
 Bộ phận điều khiển: 
 Chức năng: tạo ra trường tĩnh điện điều khiển tia điện tử theo 
trục đứng và trục ngang
 Bao gồm: cặp phiến lệch đứng (PĐ) và cặp phiến lệch ngang 
(PN)
 Màn ảnh: 
 Chức năng: hiển thị hình ảnh khi có tia điện tử bắn tới, 
 Bao gồm: màn huỳnh quang M (chất liệu phụ thuộc màu sắc 
và độ lưu ảnh)Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 9/58
Hoạt động của ống tia điện tử
 Chùm tia điện tử đi qua các điện trường giữa L-A1 và A1-A2 được 
hội tụ thành một tia mảnh bắn vào màn hình, gây phát sáng tại điểm 
tiếp xúc với chất huỳnh quang trên màn
 Thay đổi độ hội tụ bằng cách thay đổi điện thế trên A1 (chiết áp R2 -
chiết áp “hội tụ”)
 Thay đổi độ sáng bằng cách thay đổi điện thế trên lưới điều khiển L
(chiết áp R1 - chiết áp “độ sáng”)
 Các cặp phiến PĐ và PN “lái” tia điện tử theo các trục tương ứng. 
Các cặp phiến phải không có điểm chung để điều khiển độc lập và 
được cấp điện đối xứng
 Anốt đại cao áp A3 (10÷20KV) có chức năng khắc phục hiện tượng 
điện tử phát xạ thứ cấp từ màn huỳnh quang
Mặt trước của MHS Điều khiển tia điện tử theo hai trục đồng thờiBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 10/58
Mặt trước của 
máy hiện sóng
 Mặt trước của một MHS hai tia điển hìnhTỷ lệ xích 
biên độ
Hội tụ
Độ sáng
Tỷ lệ xích
đường quét
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 11/58
Độ nhạy của ống tia điện tử
2
.
2 .
 y y y
y A
l L
Y U
d U
=
UA2
dy
ly
Ly
PĐ
M
Uy
Y
KN độ nhạy của ÔTĐT 
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 12/58
Độ nhạy của ống tia điện tử
2
0
2
.
2 .
.
2 .
=
= =
§é lÖch cña tia ®iÖn tö theo trôc Y
§é nh¹y cña èng tia ®iÖn tö theo trôc Y
§é nh¹y cña èng tia ®iÖn tö theo trôc X
y y
y
y A
y y
y
y y A
l L
Y U
d U
l LYS
U d U
0
2
.
2 .
= = x xx
x x A
l LXS
U d U
 Độ nhạy của ống tia 
điện tử:
 Độ dịch chuyển của 
điểm sáng trên màn 
với một đơn vị điện 
áp điều khiển đặt 
lên phiến làm lệch
 Đơn vị mm/v
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 13/58
Độ nhạy của MHS
 Độ nhạy của MHS: độ dịch chuyển của điểm sáng trên màn dưới 
tác dụng của một đơn vị điện áp đầu vào của MHS
 Độ nhạy của MHS phụ thuộc:
 Độ nhạy của ÔTĐT
 Hệ số khuếch đại của các BKĐ trong máy
 Độ lệch của tia điện tử theo các trục Y và X, tương ứng với điện 
áp Uy và Ux đưa tới đầu vào
0
0
.
.
y y y
x x x
S K S
S K S
=
=
y y
x x
Y S U
X S U
=
=Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 14/58
2.2 Nguyên lý quét trong MHS
a) Nguyên lý tạo ảnh và khái niệm quét 
trong MHS
b) Các chế độ quét trong MHS
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 15/58
a). Nguyên lý tạo ảnh trên màn MHS
. . sinω
=

=
= =
§é dÞch chuyÓn cña tia ®iÖn tö theo hai trôc X vµ Y
NÕu vµ cã d¹ng bÊt kú th× h×nh ¶nh còng cã d¹ng bÊt kú
Thùc tÕ, NÕu th× 
y y
x x
y x
x y m
Y S U
X S U
U U
U k t U U t
sin
.
sin
ω
ω
=

=
= Ω
=
Ω =
HÖ ph­¬ng tr×nh nµy cã thÓ d­a vÒ d¹ng chÝnh t¾c 
 íi 
y m
x
m
m y m
x
Y S U t
X S k t
Y Y X
Y S U
v
S kBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 16/58
Uy(t)Y
Ux(t)
X
1
2
3
4
5 6
7
8
1
2
1 2
X1 X2
0
0 0
t
t
Y1
Y2
Nguyên lý tạo ảnh 
trên màn MHS
Điều khiển tia điện tử theo hai trục đồng thờiBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 17/58
Khái niệm về quét
 Nhận xét:
1) Nếu t ∞ thì Ux ∞ không thực tế vì màn 
hình có giới hạn. 
Do vậy, Ux cần có dạng răng cưa (“quét”), và 
Ux được gọi là điện áp quét
2) Cần đưa xung âm tới lưới điều khiển trong thời 
gian quét ngược để dập tắt đường quét ngược
3) Nếu điện áp quét không tuyến tính hình ảnh 
sẽ méo dạng
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 18/58
Khái niệm về quét
TQN TQT
UX(t)
t
t
UX(t)
TQ
t
Đ/a quét 
lý tưởng
Đ/a quét 
thực tế
Dãy xung 
dập tắt 
tia quét 
ngược
Ảnh có đường 
quét ngược
Cơ chế hình thành tia quét ngược
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 19/58
b). Các chế độ quét
 Quét thẳng: điện áp quét có dạng tuyến tính
 Quét liên tục: điện áp quét răng cưa liên tục
 Ứng dụng: nghiên cứu tín hiệu liên tục
 Quét đợi: điện áp quét răng cưa rời rạc
 Ứng dụng: nghiên cứu dãy xung tuần hoàn có “độ hổng 
lớn” hoặc dãy xung không tuần hoàn
 Khuếch đại: điện áp quét có dạng Ux=φ(t) hình ảnh là Lissajous
 Quét sin (còn gọi là chế độ X-Y): điện áp quét có dạng hình sin 
 Quét e-lip: hình ảnh nhận được hình e-lip
 Quét tròn: hình ảnh nhận được hình tròn
 Quét xoắn ốc: hình ảnh nhận được hình xoắn ốc
 Ứng dụng: đo tần số, góc lệch pha, vẽ đặc tuyến tần số ...
Lissajous
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 20/58
Chế độ quét đợi
UX1(t)
t
Uy(t)
TQ
t
UX2(t)
t
t
với Ux1(t)
UX3(t)
với Ux2(t)
với Ux3(t)
Chế độ quét đợi
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 21/58
1.3 Nguyên lý đồng bộ trong MHS
a) Khái niệm về đồng bộ trong MHS
b) Các chế độ đồng bộ trong MHS
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 22/58
a). Khái niệm đồng bộ trong MHS
 Ảnh tín hiệu trên màn MHS là 
kết quả của sự xếp chồng của 
nhiều ảnh tương ứng với mỗi 
chu kỳ khác nhau của điện áp 
quét
 Xét 4 trường hợp (1, 2, 3, 4)
 Khi Tq = Ty thì hình ảnh đứng 
yên và phản ánh đúng dạng tín 
hiệu cần nghiên cứu hình ảnh 
được “đồng bộ”
 Tq = nTy được gọi là điều kiện 
đồng bộ
1
1
2
2
3
4
3 ;
4
5 ;
4
3
4
< < ≠
< < ≠
=
=
Tr­êng hîp 1: víi 
Tr­êng hîp 2: víi 
Tr­êng hîp 3: 
Tr­êng hîp 4: 
q
y q y
y
q
y q y
y
q
y
q y
T aT T T
T b
T aT T T
T b
T
T
T T
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 23/58
UY
tTY
0
t
t
t
t
Uq1
Uq2
Uq3
Uq4
Tq1
Tq2
Tq3
Tq4
0
0
0
0
3
(1)
(2)
(3)
(4)
Nguyên lý đồng bộ
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 24/58
Nguyên lý đồng bộ
Không đồng bộ Không đồng bộ
Đồng bộ
Đồng bộ trong MHS
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 25/58
b). Các chế độ đồng bộ trong MHS
 Hai cách đạt đồng bộ: (thực tế kết hợp cả hai cách này)
 Điều chỉnh bằng tay điện áp quét tùy theo dạng ảnh nhận được
 Điều khiển tự động điện áp quét (bằng một nguồn tín hiệu đồng 
bộ) sao cho luôn thoả mãn điều kiện đồng bộ (Tq= nTy)
 Tín hiệu đồng bộ trích từ tín hiệu cần nghiên cứu (ngay trong 
máy) đồng bộ trong
 Tín hiệu đồng bộ lấy từ bên ngoài vào đồng bộ ngoài
 Tín hiệu lấy trực tiếp từ điện lưới (50 Hz) đồng bộ từ lưới
 Ở chế độ quét đợi, điều kiện đồng bộ luôn được thoả mãn
 Ở chế độ khuếch đại, đồng bộ đạt được khi lissajous là ổn định
x
y
f a
f b
=Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 26/58
Phần II
Sơ đồ cấu trúc và các chế độ 
làm việc của máy hiện sóng
1. Sơ đồ cấu trúc của MHS
2. Các chế độ làm việc của MHS
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 27/58
2.1 Sơ đồ cấu trúc của MHS
 Các thành phần chủ yếu trong sơ đồ cấu trúc của 
một MHS điển hình:
Ống tia điện tử
Tuyến lệch đứng: phân áp (PA), giữ chậm (GC), 
khuếch đại lệch đứng (KĐLĐ)
Tuyến lệch ngang: khuếch đại đồng bộ (KĐĐB), tạo 
quét liên tục (TQLT) và tạo quét đợi (TQĐ); khuếch 
đại lệch ngang (KĐLN)
Các chuyển mạch đồng bộ (CM1), chuyển mạch 
quét (CM2)
Bộ
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 28/58
PĐ PN
Y Y
X X
K
L
M
PA GC
HC
KĐĐB
KĐZ
TQLT
TQĐ
KĐ
LN
KĐ
LĐ
3
2
3
1
1
2
3
1
2
Y
X
Z
50Hz
Nguồn
HC
123
CM2
CM1
CM2
CM2
Tạo quét
CM1 - chuyển mạch đồng bộ, CM2 - chuyển mạch quét 
CĐ đồng bộ
CĐ quét
CĐ quét
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 29/58
Tuyến lệch đứng
 Phân áp
 Mở rộng phạm vi quan sát về phía các tín hiệu lớn
 Yêu cầu hệ số phân áp phải thay đổi được trong một dải tần rộng
 Thường là phân áp điện trở - điện dung
 Giữ chậm
 Giữ chậm tín hiệu một khoảng thời gian bằng thời gian quá độ của bộ 
tạo quét để cân đối thời gian xuất hiện của tín hiệu trên cặp phiến lệch 
đứng với điện áp quét trên phiến lệch ngang
 Khuếch đại lệch đứng
 Khuếch đại tín hiệu đủ lớn cấp cho cặp PĐ (cấp đối xứng )
 Quyết định (cùng với ÔTĐT) độ nhạy của MHS
 Quyết định giải tần công tác của MHS
 Quyết định trở kháng vào của MHS 
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 30/58
Bộ giữ chậm trong tuyến lệch đứng
Uq(t)
t
Uy(t)
TQ
t
TQĐ
Hình ảnh
Uq(t)
t
TQ
TGC
Uy(t)
t
giữ chậm
TGC=TQĐ
chưa giữ 
chậm
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 31/58
Tuyến lệch ngang
 Khuếch đại đồng bộ
Khuếch đại tín hiệu đồng bộ để cấp cho bộ tạo quét 
làm việc
Khuếch đại sơ bộ điện áp đưa tới đầu vào X khi 
MHS làm việc ở chế độ khuếch đại
 Khuếch đại lệch ngang
Khuếch đại điện áp quét hoặc điện áp đưa tới đầu 
vào X đến mức đủ lớn cấp cho cặp PN (cấp đối 
xứng)
Bộ
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 32/58
2.2 Các chế độ làm việc của MHS
 Các chế độ làm việc của MHS hình 
thành trên cơ sở:
 Các chế độ quét
 Các chế độ đồng bộ
 Về nguyên tắc, MHS có thể có 9 
chế độ làm việc là tổ hợp của 3 chế 
độ quét và 3 chế độ đồng bộ 
 Thực tế, chỉ có thể sử dụng được 5 
chế độ làm việc.
 Mỗi chế độ làm việc của MHS có 
nguyên lý và thể hiện những chức 
năng nhất định
Chế độ quét Chế độ đồng 
bộ
Quét liên tục Đồng bộ trong
Quét đợi Đồng bộ ngoài
Khuếch đại Đồng bộ từ lưới
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 33/58
Các chế độ làm việc của MHS
 Chế độ quét liên tục - đồng bộ trong
 Thiết lập các chuyển mạch CM1 1 và CM2 1
 Chức năng: nghiên cứu tín hiệu điều hoà (quan sát và đo các thông 
số của tín hiệu)
 Là chế độ thông dụng nhất
 Chế độ quét liên tục - đồng bộ ngoài
 Thiết lập các chuyển mạch CM1 2 và CM2 1
 Chức năng: nghiên cứu tín hiệu điều hoà; nghiên cứu sự lan truyền 
của tín hiệu trong mạch điện; đo góc lệch pha (với MHS 1 tia)
 Chế độ quét liên tục - đồng bộ từ lưới
 Thiết lập các chuyển mạch CM1 3 và CM2 1
 Chức năng: nghiên cứu các bộ chỉnh lưu, ổn áp
Mặt trước của MHS
CM1 - chuyển mạch đồng bộ, CM2 - chuyển mạch quét 
HAMEG HM203Bộ
 m
ô
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 34/58
Các chế độ làm việc của MHS
 Chế độ quét đợi - đồng bộ trong
 Thiết lập các chuyển mạch CM1 1 và CM2 2
 Chức năng: nghiên cứu tín hiệu không tuần hoàn hoặc dãy xung có độ 
hổng lớn (quan sát và đo các thông số của tín hiệu)
 Chế độ khuếch đại - đồng bộ ngoài (còn gọi tắt là chế độ khuếch đại
hoặc chế độ X-Y)
 Thiết lập các chuyển mạch CM1 2 và CM2 3
 Chức năng: đo tần số, góc lệch pha, đo điều chế, vẽ đặc tuyến biên độ-
tần số, sử dụng làm chỉ thị v.v..
 Là một trong hai chế độ thông dụng nhất của MHS
 Các chế độ khác (CĐ quét đợi-đồng bộ ngoài; CĐ quét đợi-đồng bộ từ lưới; 
Khuếch đại-đồng bộ trong; Khuếch đại-đồng bộ từ lưới) ít sử dụng hoặc 
không có ý nghĩa, có thể bị loại trừ (vô hiệu hoá) trong chế tạo MHS
Mặt trước của MHS
CM1 - chuyển mạch đồng bộ, CM2 - chuyển mạch quét 
HAMEG HM203Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 35/58
Phần III
Vấn đề mở rộng đặc tính 
của máy hiện sóng
1. Phương pháp quan sát đồng thời nhiều 
tín hiệu trên MHS
2. Mở rộng dải tần cho MHS
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 36/58
3.1 Phương pháp quan sát đồng 
thời nhiều tín hiệu trên MHS
 Các phương pháp quan sát đồng thời nhiều tín hiệu trên 
MHS: ví dụ máy hiện sóng 2 tia
Quan sát bằng ÔTĐT có nhiều súng phóng điện tử 
cùng tác động lên một màn huỳnh quang (dual-beam)
 Quan sát được 2 tín hiệu độc lập về tần số 
Quan sát bằng ÔTĐT có một súng phóng điện tử kết 
hợp với một chuyển mạch điện tử để tách ra hai tia 
(dual-trace)
 Chỉ quan sát được 2 tín hiệu có mối quan hệ tần số với 
nhauBộ
m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 37/58
Phương pháp quan sát nhiều tín 
hiệu đồng thời trên MHS
 MHS dual-trace với ÔTĐT có một 
súng phóng điện tử và một chuyển 
mạch điện tử để chuyển mạch 
giữa 2 kênh lệch đứng
2
1 KĐ
LĐ
PĐ
Y
YY2
Y1
HAMEG HM203
Chuyển mạch 
điện tử
Tín hiệu 
điều khiển
Súng phóng 
điện tử
Tiền
KĐ
Tiền
KĐ
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 38/58
Phương pháp quan sát nhiều tín 
hiệu đồng thời trên MHS
 MHS dual-trace chỉ có thể quan sát hai tín hiệu có quan 
hệ với nhau về tần số.
 Hai chế độ làm việc cơ bản của MHS dual-trace
Chế độ chia nhỏ (CHOP)
 Chuyển mạch nhanh giữa 2 kênh ở tốc độ cao, sao cho 2 
kênh có thể được hiển thị cùng một lúc
 Chế độ này sử dụng để quan sát các tín hiệu biến đổi chậm
Chế độ luân phiên (ALTERNATE)
 Lần lượt quét từng kênh
 Chế độ này sử dụng để quan sát các tín hiệu biến đổi 
nhanh
Chop Mode & Alternate ModeBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 39/58
3.2 Më réng d¶i tÇn cho MHS
 Các MHS thông thường chỉ sử dụng trong dải tần từ vài phần mười 
Hz đến vài trăm MHz (dải tần do bộ KĐLĐ quyết định)
 Khi đo ở siêu cao tần (biên độ dao động nhỏ, dải tần vài ngàn MHz, 
độ rộng xung cỡ ns) cần thiết kế đặc biệt (giá thành đắt) 
 ÔTĐT đặc biệt
 Bộ KĐLĐ đặc biệt
 Bộ tạo quét đặc biệt
 Giải pháp: dùng phương pháp hoạt nghiệm MHS hoạt nghiệm
 Nguyên tắc MHS hoạt nghiệm: phân tích biên độ nối tiếp nhau theo 
thời gian của tín hiệu cần nghiên cứu làm chậm thang độ thời 
gian (mở rộng tỷ lệ xích thời gian) mà không gây ảnh hưởng tới tín 
hiệu cần nghiên cứuBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 40/58
Ph­¬ng ph¸p ho¹t nghiÖm
 Bộ biến đổi hoạt nghiệm tạo ra dãy xung đánh dấu với biên độ tỷ lệ 
với trị số tức thời của tín hiệu cần nghiên cứu
 Khi chu kỳ của 2 điện áp đầu vào bộ BĐHN khác nhau một lượng 
nhỏ, các xung đầu ra của bộ BĐHN sẽ có biên độ thay đổi
Biến đổi 
hoạt nghiệm
D·y xung 
ho¹t nghiÖm
Bộ 
lọc
Khuếch đại 
mở rộng 
xung Tíi MHS
TÝn hiÖu
cÇn
nghiªn cøu
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 41/58
UY
t
T
0
t
t
UĐD
0
Nguyên lý đồng bộ
ΔT 2ΔT
a) TÝn hiÖu cÇn 
nghiªn cøu
b) D·y xung 
ho¹t nghiÖm
c) §Çu ra bé 
biÕn ®æi 
ho¹t nghiÖm
d) Sau khi 
khuÕch ®¹i 
më réng 
xung
t
UBĐHN
UKĐM
R
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 42/58
Ph­¬ng ph¸p 
ho¹t nghiÖm
6
9
2
10
100 10
1
10.10 10000
10
(10 15)
−
−
=
= =
∆ =
= = =
∆
×
§é réng xung cÇn nghiªn cøu 
tÇn sè lÆp l¹i (hay )
Khi lÊy , hÖ sè biÕn ®æi cña thang ®o
thêi gian:
NÕu sö dông MHS th«ng th­êng
víi mµn h×nh 
t ns
f KHz T ms
t ns
Tn
t
mm ,
15 1,5 /
10
1,5 0,15 /
10000
= =
= =
cÇn cã tèc ®é quÐt:
NÕu sö dông ph­¬ng ph¸p ho¹t nghiÖm, chØ 
chØ cÇn tèc ®é quÐt:
v mm ns
v mm ns
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 43/58
Ph­¬ng ph¸p ho¹t nghiÖm
Bộ lọc
Bộ
quétĐiện áp 
nghiên cứu
Dãy xung 
đánh dấu
ÔTĐTR
 S¬ ®å nguyªn lý quan s¸t tÝn hiÖu xung b»ng ph­¬ng 
ph¸p ho¹t nghiÖm
Bộ
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 44/58
Ph­¬ng ph¸p ho¹t nghiÖm
UĐD
t
Ux
t
t
UBĐHN
 Giản đồ điện áp mô tả hoạt động của sơ đồ quan sát tín hiệu 
bằng phương pháp hoạt nghiệmBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 45/58
Phần IV
Máy hiện sóng số
1. MHS số có nhớ
2. MHS số điều khiển bằng bộ vi xử lý
3. MHS cầm tay (Handheld Oscilloscope)
4. MHS trên cơ sở PC (PC-based Oscilloscope)
Digital Storage OscilloscopeBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 46/58
4.1 MHS số có nhớ (DSO)
 MHS số có nhớ làm việc theo một trong hai chế độ sau:
 Chuyển mạch ở 1: MHS làm việc như MHS tương tự
 Chuyển mạch ở 2: MHS làm việc với chức năng MHS có nhớ số 
Mạch 
vào ADC
Bộ
nhớ DAC 2
1
Bộ
điều khiển
KĐ
LĐ
Mạch 
đồng bộ
Y
X
1
2 KĐ
LN
Tạo 
quét
50Hz
CM
tới PĐ
tới PN
Digital Storage OscilloscopeBộ
 m
ô
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 47/58
4.2 MHS số điều khiển bằng bộ vi xử lý
 MHS có bộ tạo quét là bộ biến đổi DAC kênh X (kênh 
lệch ngang), được điều khiển từ bộ vi xử lý
Mạch 
vào ADC
Bộ
nhớ
DAC
kênh 
Y 2
1
Bộ
vi xử lý
KĐ
Y
Mạch 
đồng bộ
Y
X
KĐ
X
50Hz
CM
tới PĐ
tới PN
DAC
kênh 
X
Digital Storage OscilloscopeBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 48/58
4.3 Handheld Oscilloscope
 Handheld Oscilloscope (MHS cầm tay)
 Nhỏ gọn, mang xách dễ dàng
 Màn hình LCD
 Có thể sử dụng PDA làm 
Oscilloscope
MHS cầm tayBộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 49/58
4.4 PC-based Oscilloscope
 PC-Based Oscilloscope (máy hiện 
sóng trên cơ sở PC)
 Sử dụng cùng với PC
 Phần cứng thường bao gồm một mạch 
giao diện, bộ biến đổi AD tốc độ cao, 
bộ nhớ đệm và có thể cả mạch DSP. 
 Dùng phần mềm chuyên dụng để điều 
khiển phần cứng thông qua PC
 Kết nối với PC qua các phương thức 
sau
 USB, parallel port, serial port, 
game port, PCI card, sound card
 Dải tần đo được thường ≤ 100 MHz
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 50/58
PC-based Oscilloscope
 Ưu điểm
 Giá thành thấp nếu so với MHS 
thông thường
 Có thể cất giữ dữ liệu thông tin đo 
lường một cách dễ dàng
 Có thể điều khiển máy đo bằng 
phần mềm
 Dễ dàng lưu giữ dữ liệu thông tin 
đo lường qua mạng
 Màn hình độ phân giải cao
 Dễ mang xách nếu dùng với 
laptop
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 51/58
PC-based Oscilloscope
 Nhược điểm
Cần phần mềm chuyên dụng
Khó đạt được tốc độ do cao
Khó đạt được dải tần đo rộng (do hạn chế của các 
cổng vào của PC)
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 52/58
PC-based Oscilloscope
ADC
Bộ nhớ
Microcontroller
BĐ nối tiếp 
Khối PC-based Oscilloscope
Đầu đo tiêu chuẩn Kết nối với PC qua cổng serial
Đ/khiển
Dữ liệu
 Ví dụ một sơ 
đồ MHS trên 
cơ sở PC kết 
nối qua serial 
port của PC
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 53/58
PC-based Oscilloscope
 Phần mềm 
chuyên dụng 
đi kèm với 
phần cứng
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 54/58
PC-based Oscilloscope
 Ví dụ một thiết bị đo đa năng 
trên cơ sở PC kết nối qua USB 
của PC: chức năng MHS và 
chức năng máy phân tích phổ Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 55/58
PC-based Oscilloscope
 Ví dụ một thiết bị đo đa năng 
trên cơ sở PC kết nối qua USB 
của PC: chức năng ghi chuyển 
đổi và chức năng volmét Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 56/58
PC-based Oscilloscope
 Ví dụ một 
MHS trên cơ 
sở PC với 
chức năng đo 
đồng thời 
nhiều kênh 
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 57/58
PC-based Oscilloscope
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L
© Mai Quốc Khánh - 04/2010 58/58
VÀ CUỐI CÙNG LÀ ...CẢM ƠN
Bộ
 m
ôn
 L
TM
-Đ
L