Mở đầu
Trong sự phát triển của khoa học và công nghệ, đo lờng có tầm uan trọng đặc
biệt. Máy hiện sóng là phơng tiện đo lờng vạn năng dùng để quan sát dạng tín hiệu và
đo các tham số của tín hiệu. Hiện nay sản xuất công nghiệp phát triển với tốc độ cao,
xuất hiện nhiều quá trình công nghệ phức tạp thì máy hiện sóng cũng là phơng tiện
không thể thiếu đợc để quan sát và theo dõi các quá trình công nghệ đó.
Dới sự hớng dẫn của PGS.TS Bùi Văn Sáng em xin trình bày nguyên lý sơ đồ
cấu trúc và các chế độ làm việc của may hiên sóng nh sau.
CHƯƠNG I
1
nghiên cứu nguyên ly máy hiện sóng điện tử
1.1.Khái niệm chung.
Máy hiện sóng là phơng tiện đo lờng vạn năng dùng để quan sát dạng tín hiệu và
đo các tham số của tín hiệu.
Trong khoa học và kỹ thuật xẩy ra nhiều quá trình vật lý khác nhau, chúng thờng
biến đổi theo thời gian. Việc nghiên cứu các quá trình vật lý đó hết sức quan trọng.
Máy hiện sóng là một công cụ đắc lực, giúp ta nghiên cứu, quan sát đợc rất nhiều quá
trình vật lý khác nhau biến đổi theo thời gian.
Trong lĩnh vực điện tử, tin học và viễn thông máy hiện sóng đợc sử dụng rất rộng
rãi. Nó đợc dùng nh một phơng tiện đo vạn năng trong nghiên cứu, trong sản xuất và
trong khai thác, các thiết bị điện tử, tin học và viễn thông. Máy hiện sóng đợc dùng
chủ yếu để quan sát tín hiệu, đo các tham số của tín hiệu nh điện áp, tần số, pha, độ
méo, độ sâu điều chế vv.
Máy hiện sóng đợc phân loại tuỳ theo nguyên lý hoạt động là máy hiện sóng điện
cơ hay máy hiện sóng điện tử. Máy hiện sóng điện cơ là máy hiện sóng với bộ
chuyển đổi cơ học, còn máy hiện sóng điện tử sử dụng ống tia điện tử. Máy hiện sóng
loại điện cơ vì có độ nhạy rất nhỏ, độ tin cậy kém, dải tần thấp do đó ngày nay ít đợc
sử dụng. Hiện nay ngời ta chủ yếu là sử dụng máy hiện sóng điện tử.
Máy hiện sóng điện tử đợc phân loại theo nhiều cách khac nhau. Tuỳ theo số lợng
tia điện tử ngời ta phân biệt máy hiện sóng một tia, máy hiện sóng 2 tia và máy hiện
sóng nhiều tia. Tuỳ theo độ lu ảnh trên màn huỳnh quang ngời ta phân biệt máy hiện

đốt S nó sẽ phản xạ điện tử và trên bề mặt của nó sẽ xuất hiện một lớp mây điện tử,
Dới tác dụng của điện thế dơng so với katốt trên các anốt A1 (khoảng 300v đến 500v)
và anốt A2 ( khoảng 1,5 Kv đến 2 Kv) các điện tử sẽ bị hút về màn ảnh M. Khi đi qua
điện trờng giữa lới L và anốt A1 và điện trờng giữa anốt A1 và anốt A2 các điện tử
này đợc hội tụ lại thành một tia mảnh. Các điện trờng nói trên đóng vai trò nh một
3
thấu kính điện tử để hội tụ tia điện tử. Trong đó vai trò của điện trờng giữa anốt A1
và A2 là quan trọng hơn cả. Vì vậy ngời ta dùng nó để thay đổi độ hội tụ, cụ thể là
thay đổi điện thế trên anốt A1 nhờ chiết áp R2 còn anốt A2 nối đất hoặc đồng thời
thay đổi điện thế trên cả anốt A1 và A2. Cách thứ nhất đơn giản hơn và tránh đợc ảnh
hởng của điện thế A2 tới trờng điều khiển của hệ thống làm lệch. Núm chiết áp R2 đ-
ợc đa ra mặt máy với ký hiệu Độ hội tụ . Thay đổi điện thế trên anốt A1 sẽ thay
đổi độ hội tụ của chùm tia điện tử nên anốt này đợc gọi là anốt hội tụ. Thay đổi điện
thế trên anốt A2 sẽ thay đổi tốc độ của trùm tia điện tử nên anốt A2 đợc gọi là anốt
tốc độ. Tuy nhiên việc thay đổi điện thế trên anốt A2 làm ảnh hởng tới độ nhạy của
ống tia điện tử nên trong thực tế không thay đổi điện thế trên anốt A2.
Để điều chỉnh độ sáng thì hoặc là phải thay đổi vận tốc của chùm tia điện tử
( nghĩa là thay đổi động năng làm phát sáng lớp huỳnh quang), hoặc là phải thay đổi
mật độ điện tử trong chùm tia. Muốn thay đổi vận tốc điện tử phải thay đổi điện thế
trên các anốt mà chủ yếu là anốt A1 và anốt A2, nhng điều đó ngoài ảnh hởng tới độ
nhạy của ống tia điện tử, còn ảnh hởng rất lớn tới độ hội tụ nữa. Do vậy thông thờng
ngời ta điều chỉnh độ sáng của hình ảnh bằng thay đổi mật độ chùm tia điện tử nhờ
thay đổi điện thế trên lới điều chế L. Vì lới điều chế L ở ngay sát katốt K, nên chỉ cần
đến sự thay đổi rất nhỏ điện thế âm (thờng từ 0 đến 100v) trên nó, cũng làm thay đổi
rất lớn mật độ của chùm tia điện tử bay tới màn. Điện thế trên lới điều chế L đợc thay
đổi nhờ chiết áp R1, chiết áp này đợc đa ra mặt máy với ký hiệu là Độ sáng .
Nh vậy nhờ súng điện tử đã tạo ra đợc một chùm tia điện tử có thể điều
chỉnh để chùm tia điện tử đó hội tụ tại một điểm trên màn huỳnh quang của đèn ống
tia điện tử và do điều chỉnh đợc mật độ điện tử trong chùm tia nên có thể điều chỉnh
đợc độ sáng tối của hình ảnh trên màn của đèn ống tia điện tử.

điện từ dới tác dụng của điện áp điều khiển U
y
trên phiến làm lệch đứng xác định
theo công thức sau:
Y=
2
2
Ay
yyy
Ud
LIU
(2.1)
ở đây Y là độ lệch của điểm sáng trên màn theo trục Y đợc tính ra mm.L
y
là
chiều dài của phiến tính ra mm, d
y
là khoảng cách giữa 2 phiến làm lệch tính ra mm,
U
A2
là điện áp trên anốt 2, L
y
là khoảng cách từ điểm giữa của phiến lệch đến màn.
Từ (2.1) xác định đợc độ nhạy của ống tia điện tử nh sau:
5
S
oy
=
2
2

sáng màn. Để khắc phục tình trạng này, ngời ta đa thêm một anốt A
3
nữa vào phía
sau của hai cặp phiến lệch và gần sát với màn M.Điện áp của anốt này khá cao (thờng
từ 10+20 kv). Anốt này thực chất là một lớp than chì dẫn điện đợc quét lên bề mặt
trong xung quanh thành ống tia điện tử gần màn huỳnh quang . Nhờ điện trờng của
Anốt A3 điện tử đợc gia tốc thêm sau khi qua trờng làm lệch mà không ảnh hởng tới
độ nhạy của đèn ống tia điện tử. Ngoài tác dụng gia tốc cho chùm tia điện tử nó còn
có tác dụng thu nhận các điện tử phát xạ thứ cấp từ màn huỳnh quang do va đập của
tia điện tử với động năng lớn.
Phần thứ ba là màn ảnh M của đèn (xem hình 4.1) màn ảnh là một lớp huỳnh
quang đợc phủ lên lớp đáy của đèn . Mầu sắc và độ lu ảnh phụ thuộc vào chất huỳnh
quang khác nhau phủ lên màn. Khi có điện tử đập vào màn huỳnh quang tại điểm nào
điểm đó sẽ phát sáng.
Trong máy hiện sóng , các điện áp từ đầu vào trớc khi đa tới các cặp phiến làm
lệch 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.Để tăng độ nhạy của máy hiện
sóng ở các tuyến đứng và lệch ngang thờng 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.
6
Khái niệm độ nhạy của máy hiện sóng đợc định nghĩa là độ dịch chuyển của
điểm sáng trên màn dới tác dụng của một đơn vị điện áp đa đến đầu của máy . Độ
nhạy của máy hiện sóng đợc ký hiệu là S
y
và S
x
tơng ứng với hai trục toạ độ XOY:
S
y

U
X,
(2.5)
Trong đó X là dịch chuyển của điểm sáng theo trục X trên màn của máy hiện
sóng khi điện áp đặt vào X là U
x
. Còn Y là chuyển dịch của điểm sáng theo trục Y
trên màn của máy hiện sóng khi điện áp đặt vào đầu vào Y là U
y
.
1.2.2. nguyên lý quét trong máy hiện sóng
A.Nguyên lý tạo ảnh trên màn máy hiện sóng
Muốn tạo đợc ảnh trên màn của máy hiện sóng chúng ta phải thực hiện một
nguyên lý không thể thiếu đợc là điều khiển đồng thời tia điện tử theo hai trục trục
đứng và trục nằm ngang . Điều này có nghĩa là đồng thời phải đa vào đèn ống tia điện
tử 2 điện áp điều khiển U
y
và U
x
.
Điện trờng của hai cặp phiến lam lệch (lệch đứng và lệch ngang) đồng thời tác
động lên tia điện tử , làm tia chuyển động và vẽ nên hình ảnh trên màn huỳnh quang .
Trong trờng hợp tổng quát các điện áp U
x
và U
y
có thể có dạng bất kỳ . Khi đó
hình ảnh nhận đợc trên màn huỳnh quang cũng có dạng bất kỳ .
Tuy nhiên chúng ta xét một trờng hợp đặc biệt , nhng lại rấtphù hợp với thực tế
và rất hay sử dụng đó là điện áp điều khiển đặt lên phiến X, điện áp U

S
.a.t, (2.8)
Hệ phơng trình (4.8) dễ dàng đa về dạng chính tắc:
Y = Y
m
sin X, (2.9)
Với Y
m
= S
y
U
m
và =
aS
X
.

Phơng trình (2.9)chính là phơng trình chuyển động của điểm sáng trên màncủa
máy hiện sóng theo hệ trục YOX. Đờng cong (2.9) có dạng trùng với dạng tín hiệu
U
y
cần quan sát.
Chúng ta cũng có thể giải thích một cách trực quan hơn việc tạo ảnh tín hiệu
trên màn của máy hiện sóng bằng phơng pháp điều khiển chuyển động của điểm sáng
trên màn dới tác động của điện áp điều khiển
y
U
và
x
U

hữu hạn
nq
T
nào đó gọi là thời gian quét ngợc. Nh vậy chu kỳ quét sẽ bằng tổng thời
gian thuận và thời gian quét ngợc:
Hình 1.4
9
T
q
= T
th
+
nq
T
Do tồn tại thời gian quét ngợc nên điểm sáng chuyển ngợc từ phải qua trái màn
vẽ nên một đờng mở không cần thiết nh hình 1.5 .
Để loại trừ hiện tợng này , cần phải làm sao cho tỷ số T
th
/
nq
T
càng lớn càng tốt
. Tuy nhiên dù thế nào đi nữa cũng vẫn ảnh hởng tới chất lợng của ảnh , do đó ngời ta
áp dụng một phơng pháp để khử hoàn toàn ảnh hởng của
nq
T
là tạo ra một xung âm
trong thời gian
nq
T

tiếp theo. Quét đợi sử dụng khi cần nghiên cứu các tín hiệu xung tuần hoàn có độ
hổng rất lớn [ H =
2>>

y
T
] (xem hình1.6a) hoặc dẫy xung không tuần hoàn nh
hình1.7a.
Khi tín hiệu cần nghiên cu là dẫy xung tuần hoàn có độ hổng lớn , nếu thực hiện quét
liên tục có thể xẩy ra 2 trờng hợp :
Trờng hợp thứ nhất , khi chu kỳ quét bằng chu kỳ lặp lại của tín hiệu
yq
TT =
thì
trên màn ảnh sẽ nhận đợc xung rất hẹp và hầu nh không thể phân biệt đợc sờn xung
(xem hình 1.6a) .Trong nhiều trờng hợp chỉ nhận đợc chấm sáng của đỉnh xung mà
thôi . Kết quả là không thể quan sát đầy đủ dạng của xung.
Trờng hợp thứ hai , khi
q
T
thì trên màn ảnh nhận đợc ảnh xung đủ lớn nh-
ng rất mờ trên nền của một vệt sáng đậm phía dới (xem hình 4.6g).Lý do là vì trong
suốt chu kỳ lặp lại của xung , tia điện tử chỉ vẽ ảnh xung xó một lần, còn sau đó dới
tác dụng của điện áp quét tia điện tử sẽ vẽ đi lại nhiều lần đờng Y = 0 (ứng với U
y
=
11