Cntlmh – Học viện hàng không việt nam. A. Mở đầu:
I. Lịch sử:
Trong kỹ thuật đo lường điện tử, quan sát dạng của tín hiệu là một trong những yêu cầu cơ bản để xác
định tín hiệu( thường được biểu diễn theo quan hệ biến thiên theo thời gian hay theo quan hệ tần số).
Oscilloscope là thiết bị giúp ta làm được điều đó, chúng vẽ được trực tiếp đồ thị biến thiên của tín hiệu,
giúp ta dễ dàng quan sát dạng( phân biệt được các loại cụ thể tín hiệu) và xác định được chính xác các đại
lượng cần đo.
Năm 1826, Johann Poggendorff phát minh ra điện kế gương để phát hiện dòng điện. Năm 1880, Jules
Francois Joubert phát minh ra Hand-drawn oscillograms – là tiền thân của máy hiện sóng hiện đại, bằng
phương pháp “step by step”. Tiếp theo đó là sự ra đời của ondograph hospitalier( còn được gọi là
oscillographs) vào năm 1903. Mặc dù sự ra đời của oscillograms, oscillographs(Ondograph Hospitalier),
mirror galvanometer( điện kế gương) là bước đột phá quan trọng, nhưng tất cả ba kỹ thuật hiển thị điện áp
này quá chậm, điều đó dẫn đến sự ra đời của ống tia cathode( CRT – thành phần quan trọng của
oscilloscope), được đề xuất bởi Albert Hess và Ferdinand Braun trong những năm 1890, tuy nhiên mãi
đến những năm 1920 màn hình CRT mới trở thành thực tế và phổ biến, vậy đến năm 1920 oscilloscope
được sử dụng rộng rãi, nó đã khắc phục được sự chập chạp của các thế hệ trước. Năm 1985, tổng công ty
LeCroy giới thiệu máy hiện sóng số đầu tiên, một phiên bản trên máy tính của máy hiện sóng tương tự.
Ngày nay oscilloscope có thể coi là một máy đo vạn năng, không những dùng rộng rãi trong ngành
điện tử, mà còn được dùng nhiều trong các lĩnh vực khác, như các biến đổi trong cơ học, sinh vật học, y
học…(được thực hiện bằng cách chuyển đổi năng lượng cần đo sang dạng năng lượng điện).
Trong kỹ thuật điện tử, tần đoạn thường là cao tần nên hầu hết oscilloscope là loại không có quán tính(
dao động ký điện tử), bao gồm loại tia bị khống chế bởi từ trường và điện trường. Trong đo lường
oscilloscope được sử dụng nhiều là loại tia điện tử bị khống chế bởi từ trường.
II. Mục đích sử dụng và các loại oscilloscope dùng trong đo lường điện tử.
Trong đo lường điện tử, khi chỉ quan sát tín hiệu biến đổi liên tục hay tín hiệu xung, với tần số lặp lại
tương đối cao, và chỉ cần các thông số chính( biên độ, độ rộng) thì có thể chỉ dùng loại oscilloscope
tương tự( analog) – đây cũng chính là chủ đề chính trong bài tiểu luận.
Cntlmh – Học viện hàng không việt nam.

2. Kênh lệch đứng Y.
3. Kênh lệch ngang X và đồng bộ.
4. Kênh Z( khống chế độ sáng).

Hình 1. Sơ đồ khối chức năng của Oscilloscope một kênh. II. Chức năng và cấu tạo:
1. Ống tia điện tử:
a) Chức năng:
Là bộ phận trung tâm của oscilloscope, sử dụng loại ống 1 tia khống chế bằng điện trường. Có
nhiệm vụ hiển thị dạng sóng trên màn hình và là đối tượng điều khiển chính( U
y
, U
x
,U
G
).
Cntlmh – Học viện hàng không việt nam. Hình 2. Ống tia điện tử.
b) Cấu tạo:

Hình 3. Cấu tạo của ống tia điện tử.
Ống tia điện tử CTR( viết tắc của từ Cathode Ray Tube) là 1 ống thủy tinh hình trụ, đầu có chứa các điện
cực, phía cuối loe ra hình nón cụt, mặt đáy được phủ 1 lớp hình quang tạo thành màn hình. Cấu tạo gồm 3
phần:
 Màn hình:
Lớp huỳnh quang ( được chỉ rõ trên hình vẽ) là hợp chất photpho. Ta sẽ lấy một điện tử được bắn

Lưới điều chế G được cấp điện âm so với K và được ghép sát K  dễ dàng điều chỉnh
cường độ của chùm điện tử bắn tới màn hình.
Chiết áp trên G( điều chỉnh điện áp) thường được đưa ra mặt ngoài của máy và ký hiệu
là Bright hoặc Intensity dùng để điều chỉnh sáng tối của dao động đồ trên màn hình.
Anot A
1
( anot hội tụ) cũng có chiết áp điều chỉnh đưa ra ngoài mặt máy, ký hiệu là
Focus dùng để điều chỉnh độ hội tụ của chùm tia điện tử trên màn hình.
Anot A
2
( anot gia tốc) thường được nối đất để tránh méo dao động để khi điện ấp cung
cấp cho các điện cực không phải là điện áp đối xứng.
 Hệ thống lái tia: Làm lệch chùm tia điện tử bắn tới màn hình theo chiều đứng hoặc chiều
ngang của màn hình.
Cấu tạo: gồm hai cặp phiến làm lệch được đặt trước, sau và bao quanh trục của ống:
 Cặp lái đứng Y
1
Y
2
.
 Cặp lái ngang X
1
X
2
.
2. Kênh lệch đứng Y: nhận tín hiệu vào cần quan sát, biến đổi và tạo ra điện áp phù hợp cung cấp cho
cặp lái đứng Y
1
, Y
2

1
Y
2
.
 Tạo điện áp chuẩn: tạo ra điện áp chuẩn có biên độ, tần số biết trước, dùng để kiểm chuẩn
lại các hệ số lệch tia của oscilloscope.
3. Kênh lệch ngang X và đồng bộ: có nhiệm vụ tạo ra điện áp quét phù hợp về dạng và đồng bộ về
pha so với U
Y1Y2
để cung cấp cho cặp lái ngang X
1
X
2
.
 Chuyển mạch đồng bộ S
2
: cho phép ta chọn các tín hiệu đồng bộ khác nhau.
S
2
tại CH: tự đồng bộ( U
đb
= U
th
)
S
2
tại EXT: đồng bộ ngoài( U
đb
= U
EXT

q
= T
xđb
 Khuếch đại X đối xứng: khuếch đại điện áp quét và tạo ra điện áp đối xứng để đưa tới cặp
lái ngang X
1
X
2
.
 Mạch vào và khuếch đại X: nhận tín hiệu U
X
và khuếch đại, phân áp phù hợp.
 Chuyển mạch S3: chuyển mạch lựa chọn chế độ quét( quét liên tục, quét đợi).
 Bộ tạo điện áp quét: tạo điện áp quét liên tục( hoặc quét đợi) đưa đến cặp phiến X.
4. Kênh điều khiển chế độ sáng Z: có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chế độ sáng U
z
vào, thực hiện chọn
cực tính và khuếch đại phù hợp rồi đưa tới lưới điều chế G của CRT.
III. Quỹ đạo của chùm tia điện tử:
Chúng ta sẽ xem xét chùm tia điện tử từ lúc được bắn ra đi đến màn hình hiển thị và nguyên lý tạo ảnh
trên màn hình hiển thị.
1. Xét quỹ đạo của chùm tia điện tử khi đi qua điện trường của 2 Anot A
1
, A
2
:
 U
A2
> U
A1
Độ nhạy của ống tia điện tử được tính như sau:

Với:
o L
y
: khoảng cách từ cặp lái đứng đến màn hình.
o l
y
: chiều dài của các cặp phiến làm lệch.
o d
y
: khoảng cách giữa hai phiến làm lệch.
o U
A
: điện áp gia tốc của ống tia( phụ thuộc vào U
A2
và K).
Tương tự độ lệch tia điện tử theo chiều ngang:
Cntlmh – Học viện hàng không việt nam. 3. Nguyên lý tạo ảnh trên máy hiện sóng:
Điều khiển đồng thời tia điện tử theo hai trục: trục thẳng đứng và trục nằm ngang( đưa vào đèn ống tia
điện tử 2 điện áp điều khiển U
Y
và U
X
. Giả sử U

4. Mạch tạo điện áp quét đợi( mạch Boostrap)
Nhận xét:
D thông, tầng T
1
hoạt động như 1 mạch TF đơn giản, T
1
– khóa điện tử.
Điện áp trên tụ C T
2
C
*
. điện áp bù đưa về điểm X để bù méo do sự giảm dòng điện trên R
gây ra.
Hoạt động:
:
a) Trạng thái ban đầu( t
1
>=t>=0):
- D thông : U
x
= E
C
–U
D
gần bằng E
c

- T
1
thông bão hòa : U

T
1
tắt  tụ C nạp điện theo 2 giai đoạn :
 Giai đoạn 1 : t
1
<=t<=t
2

Khi D còn thông, khi C nạp điện  U
C
tăng U
q
tăng, thông qua tụ C
*
làm cho U
X

tăng, nhưng D còn thông nên U
q
tăng theo quy luật đường công.
Cntlmh – Học viện hàng không việt nam.

 Giai đoạn 2 : Khi t
1
= t
2
: U
X
tăng lơn hơn E
C

: kết thúc xung đầu vào, T
1
bão hòa, tụ C phóng điện qua T
1
U
C
giảm nên U
q

=>U
X
giảm.
 t = t
4
: U
X
<=E
C
 D thông trở lại =>Tụ C
*
được nạp bổ sung, khi C
*
được nạp đầy thì
thời gian hồi phục kết thúc.
Nhận xét :
- Trong giai đoạn tạo quét t
q
, U
C
tăng tuyến tính nhờ nguồn nạp chính là C

2
ở vị trí CH, S
3
ở vị trí 1.
 Quát trình hoạt động: giống chế độ 1.
c) Chế độ khuếch đại:
 Dùng để đo tần số, góc lệch pha, độ sâu điều chế, vẽ đặc tuyến Vôn-Ampe của diot hoặc
dùng làm thiết bị so sánh. HÌnh nhận được trên màn oscilloscope gọi là hình Lixazu.
 S
3
ở vị trí 3.
 Bộ tạo quét trong được ngắt ra khỏi quá trình hoạt động. Oscilloscope làm việc theo 2 kênh
độc lập X, Y và đầu vào X cũng là đầu vào tín hiệu.
Cntlmh – Học viện hàng không việt nam.

Phần B- Lý thuyết đến đây là hết, phần tiếp theo sẽ trình bày về ứng dụng của Oscilloscope.

C - Ứng dụng của oscilloscope:
1. Dùng để đo biên độ và chu kỳ:
 Đo biên độ: Phụ thuộc vào nút phân tầm đo (theo đơn vị Volts/Div).
Ví dụ: Votls/Div chỉ ở: n, khoảng cách hai đỉnh của sóng là m thì V
p-p
= n.m.
 Đo chu kỳ: Phụ thuộc vào nút chu kỳ của tín hiệu quét răng cưa( đơn vị là µ sec/div).
Ví dụ: giả sử để ở k sec/div, một chu kỳ có l ô ngang thì chu kỳ là : T= k.l.
2. Đo sự lệch pha giữa hai tín hiệu:


C
của transistor BJT theo thông số I
B

 Hình d) Đặc tuyến V
CF
– I
C
trên màn hình dao động ký.
Project finish.
** Tài liệu tham khảo:
Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử - tác giả Vũ Quý Điềm, Phạm Văn Tuân, Đỗ Lê Phú.
-Cơ sở đo lường điện tử - Học viện bưu chính viễn thông.
-Đo lường điện tử - tác giả: Dư Quang Bình.
-http://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope_history
-http://www.ehow.com/about_5817217_history-oscilloscopes.html
Và một số nguồn từ internet( chủ yếu là hình ảnh).