Chương 7
MÁY HIỆN SÓNG
7.1. Khái niệm chung.
Máy hiện sóng là phương tiện đo lường vạn năng dùng để quan sát
dạng tín hiệu và đo các thông số của tín hiệu.
Trong khoa học và trong kỹ thuật xãy ra nhiều quá trình vật lý khác
nhau, chúng thường 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 được rất nhiều quá trình vật lý khác nhau biến đổi theo
thời gian.
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 phương tiện
không thể thiếu được để quan sát và theo dõi các quá trình công nghệ đó.
Trong lĩnh vực điện tử, tin học và viễn thông máy hiện sóng được sử
dụng rất rộng rãi. Nó được dùng như là một phương tiện đo vạn năng trong
nghiên cứu sản xuất và trong khai thác các thiết bị điện tử, tin học và viễn
thông. Máy hiện sóng được dùng chủ yếu để quan sát tín hiệu, đo các tham số
của tín hiệu như điện áp, tần số, pha, độ méo, độ sâu điều chế v.v...
Máy hiện sóng được phân loại tuỳ theo nguyên lý hoạt động là máy
hiện sóng điện cơ hay là 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 điện cơ vì độ nhạy nhỏ, độ tin cậy kém, dải
tần thấp nên ít được dùng. Hiện nay trong kỹ thuật đo lường vô tuyến điện
người ta chỉ dùng Máy hiện sóng điện tử.
Máy hiện sóng điện tử được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Tuỳ
theo số lượng tia điện tử người ta phân biệt Máy hiện sóng một tia, Máy hiện
sóng hai tia và Máy hiện sóng nhiều tia. Tuỳ theo độ lưu ảnh trên màn huỳnh
quang, người ta phân biệt Máy hiện sóng không lưu ảnh (với thời gian lưu ảnh
nhỏ hơn 0,1s) và Máy hiện sóng lưu ảnh (với thời gian lưu ảnh từ 0,1s trở
lên). Tuỳ theo chức năng, người ta phân biệt Máy hiện sóng thông dụng và
Máy hiện sóng chuyên dụng (chỉ sử dụng trong những lĩnh vực đặc biệt theo

một mục đích đã đề ra khi chế tạo). Tuỳ theo trường điều khiển tia điện tử,
phân biệt Máy hiện sóng điều khiển bằng điện trường và máy hiện sóng điều
khiển bằng từ trường. Việc điều khiển bằng từ trường có nhược điểm là công
suất tiêu thụ lớn, gây nhiễu và chịu ảnh hưởng của nhiễu, kết cấu cồng kềnh
nên ngày nay hầu như không được sử dụng.
Với sự phát triển mạnh của kỹ thuật số trong những năm gần đây người
ta đã chế tạo các máy hiện sóng trong đó sử dụng nguyên lý biến đổi tín hiệu
từ liên tục sang dạng số, cất giữ vào bộ nhớ, sau đó biến đổi ngược từ dạng số
về dạng tín hiệu liên tục. Các máy hiện sóng loại này được gọi là máy hiện
sóng số hay máy hiện sóng có nhớ.
Ở chương này chúng ta chủ yếu nghiên cứu loại máy hiện sóng một tia
điều khiển bằng điện trường vì đây là loại máy hiện sóng thông dụng nhất.
125
7.2. Nguyên lý xây dựng máy hiện sóng.
7.2.1. Đèn ống tia điện tử.
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Bộ phận chủ yếu của máy hiện sóng là ống tia điện tử. Nó thực hiện chức
năng vẽ dạng tín hiệu trong máy hiện sóng. Trên hình 7.1 mô tả cấu tạo ống
tia điện tử điều khiển bằng điện trường. Ống tia điện tử là một ống thuỷ tinh
chúa chân không (rút hết không khí) bên trong có chứa các điện cực sắp xếp
theo một qui luật nhất định.
Về cấu tạo có thể coi ống tia điện tử gồm ba phần cơ bản: súng điện tử,
bộ phận làm lệch, màn huỳnh quang.
Phần thứ nhất gọi là súng điện tử, có tác dụng tạo ra chùm tia điện tử
nhỏ, bắn tới màn huỳnh quang và làm phát sáng ở màn huỳnh quang. Súng
điện tử gồm: sợi đốt S, Katốt K, lưới điều chế L, các Anốt 1 (A
1
) và anốt 2
(A
2

). Khi katốt K bị nung nóng bởi sợi đốt S nó sẽ phát xạ điện tử và trên bề
mặt của nó sẽ xuất hiện một lớp mây điện tử. Dưới tác dụng của điện thế
dương so với katốt trên các anốt A
1
(khoảng 300V đến 500V) và anốt A
2
(khoảng 1, 5KV đến 2KV) các điện tử sẽ bị hút về phía màn ảnh M. Khi đi
qua điện trường giữa lưới L và anốt A
1
(L-A
1
) và điện trường giữa anốt A
1
anốt A
2
(A
1
-A
2
) các điện tử này được hội tụ lại thành một tia mảnh. Các điện
trường nói trên đóng vai trò như một thấu kính điện tử để hôi tụ tia điện tử.
Trong đó vai trò của điện trường giữa anốt A
1
và anốt A
2
là quan trọng hơn cả.
Vì vậy người ta dùng nó để thay đổi độ hội tụ, cụ thể là thay đổi điện thế trên
anốt A
1
nhờ chiết áp R

2
còn anốt A
2
nối đất hoặc đồng thời thay đổi điện thế
trên cả anốt A
1
và anốt A
2
. Cách thứ nhất đơn giản hơn và tránh được ảnh
hưởng của điện thế A
2
tới trường điều khiển của hệ thống làm lệch. Núm chiết
126
K
L A
1
A
2
Y
K
X
A
3
C
R
1
R
2
Y X
Hình 7.1. Cấu tạo Ống tia điện tử

_
áp R
2
được đưa tới mặt máy với ký hiệu “ độ hội tụ”.Thay đổi điện thế trên
anốt A
1
sẽ thay đổi độ hội tụ của chùm tia điện tử nên anốt này được gọi là
anốt hội tụ. Thay đổi điện thế trên anôt A
2
sẽ thay đổi tốc độ của chùm tia
điện tử nên anốt A
2
được gọi là anốt tăng tốc. Tuy nhiên, việc thay đổi điện
thế trên anốt A
2
làm ảnh hưởng tới độ nhạy của ống tia điện tử nên trong thực
tế không thay đổi điện thế trên anốt A
2
.
Để điều chỉnh độ sáng thì hoặc phải thay đổi vận tốc của chùm tia điện
tử (nghĩa là thay đổi động năng làm phát sáng lớp huỳnh quang), hoặc 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 các anốt A
1
và A
2
, nhưng điều
đó ngoài ảnh hưởng tới độ nhạy của ống tia điện tử, còn ảnh hưởng rất lớn tới
độ hội tụ nữa. Do vậy, thông thường người ta điều chỉnh độ sáng của hình ảnh
bằng thay đổi mật độ chùm tia điện tử nhờ thay đổi điện thế trên lưới điều chế

L. Vì lưới điều chế ở ngay sát Katốt K nên chỉ cần một sự thay đổi rất nhỏ
điện thế âm (thường 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 lưới điều chế L được thay đổi
nhờ chiết áp R
1
, chiết áp này được đưa ra mặt máy ký hiệu là “độ sáng”.
Như vậy, nhờ “súng điện tử” đã tạo ra được 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 được mật độ điện tử trong chùm tia
nên có thể điều chỉnh được độ sáng của hình ảnh trên màn của đèn ống tia
điện tử.
Phần thứ hai là hệ thống làm lệch tia điện tử theo chiều thẳng đứng và
nằm ngang. Hệ thống làm lệch này gồm hai cặp phiến làm lệch đặt lần lượt
trước sau và vuông góc với nhau bao quanh trục ống. Một cặp theo phương
thẳng đứng gọi là cặp phiến làm lệch Y, một cặp theo phương nằm ngang gọi
là cặp phiến làm lệch X ( xem hình 7.1). Hai cặp phiến lệch đứng và lệch
ngang tạo ra hai trường tĩnh điện điều khiển tia điện tử theo trục đứng và trục
ngang.
Nếu trên một cặp phiến làm lệch có đặt một điện áp (gọi là điện áp điều
khiển) thì khoảng không gian giữa chúng tạo thành một điện trường. Khi điện
tử đi qua giữa hai phiến, do bị tác dụng của điện trường này mà nó bị thay đổi
quĩ đạo chuyển động. Khoảng cách lệch của điểm sáng do chùm tia tạo nên
trên màn so với vị trí ban đầu phụ thuộc vào cường độ điện trường và thời
gian bay của điện tử qua khoảng không gian giữa hai phiến. Vì tác dụng của
hai cặp phiến làm lệch là như nhau nên ta xét cặp phiến Y làm ví dụ. Điện áp
điều khiển đặt lên cặp phiến lệch đứng là U
y
. Điện áp U
y
gây ra một điện

trường trong cặp phiến Y. Cường độ điện trường càng lớn, cũng như thời gian
bay càng lâu thì độ lệch của quĩ đạo càng tăng.
127
b) Độ nhạy của ống tia điện tử và máy hiện sóng.
Cường độ điện trường tỉ lệ với điện áp điều khiển U
y
đặt lên cặp phiến làm
lệch Y và tỉ lệ nghịch với khoảng cách 2 phiến dy (xem hình 7.2). Thời gian
bay của điện tử qua khoảng giữa hai phiến làm lệch tỷ lệ nghịch với độ dài
của phiến l
y
và tỷ lệ nghịch với tốc độ của điện tử. Tốc độ của chùm tia điện
tử lại tỷ lệ với điện áp trên anốt A
2
.Ngoài ra chúng ta còn thấy độ lệch của tia
điện tử tỷ lệ với khoảng cách L
y
là khoảng cách từ điểm giữa của phiến lệch
tới màn. Do vậy độ lệch theo trục đứng Y của tia điện tử dưới tác dụng của
điện áp điều khiển U
y
trên phiến làm lệch đứng xác định theo công thức sau:

2
2
AY
YYY
Ud
LlU
Y

=

(7.1)
Ở đây, Y là độ lêch của điểm sáng trên màn theo trục Y được tính ra mm,
l
y
là chiều dài của phiến tính ra mm, d
y
là khoảng cách giữa hai 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 tới màn.
Từ đó ta xác định được độ nhạy của ống tia điện tử như sau:

2
0
2
AY
YY
Y
Y
Ud
Ll
U
Y
S
==


(7.2)
Công thức trên là độ nhạy của ống tia điện tử theo trục Y. Đối với trục X
ta cũng có độ nhạy tương tự:

2
0
2
AX
XX
X
X
Ud
Ll
U
X
S
==
(7.3)
Độ nhạy của ống tia điện tử chính là độ dịch chuyển của điểm sáng trên
màn với một đơn vị điện áp điều khiển đặt lên phiến làm lệch. Thông thường
độ nhạy của ống tia điện tử nhỏ hơn 0,1 mm/V. Để đảm bảo độ nhạy cần thiết
thì điện áp U
A2
không được chọn lớn. Nhưng như vậy động năng của điện tử
không đảm bảo phát sáng màn. Để khắc phục tình trạng này, ngươì ta đưa
128
Hình 7.2. Tia điện tử qua cặp phiến làm lệch Y
U
y

l
y
d
y
L
y
Y
U
A2
thêm một Anốt A
3
nũa vào phía sau của hai cặp phiến lệch và gần sát với
màn M. Điện áp Anốt này khá cao (thường từ 10-12 KV). Anốt này thực chất
là một lớp than chì dẫn điện được quét lên bề mặt trong xung quanh thành ống
tia điện tử gần màn huỳnh quang. Nhờ điện trường của Anốt A
3
điện tử được
gia tốc thêm sau khi qua trường làm lệch mà không ảnh hưởng 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 7.1) màn ảnh là một lớp
huỳnh quang được phủ lên lớp đáy của đèn. Mầu sắc và độ lưu ảnh phụ thuộc
vào chất huỳnh quang khác nhau phủ lên màn. Khi có điện tử đập vào màn
huỳnh quang tại điểm nào đó điểm đó sẽ phát sáng.
Trong máy hiện sóng, các điện áp từ đầu vào trước khi đưa tới các cặp
phiến làm lệch có giá trị nhỏ và đi qua các tuyến lệch đứng và lêch ngang. Để
tăng độ nhạy của máy hiện sóng ở các tuyến lệch đứng và lệch ngang thường
có các bộ khuyếch 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.
Khái niệm độ nhạy của máy hiện sóng được định nghĩa là độ dịch chuyển
của điểm sáng trên màn dưới tác dụng của một đơn vị điện áp đưa đến đầu
vào của máy. Độ nhạy của máy hiện sóng được ký hiệu là S
y
và S
x
tương ứng
với hai trục toạ độ XOY:
S
y
= K
y.
S
oy
(7.4)
S
x
= K
x.
S
ox
Với K
y
và K
x
là hệ số khuyếch đại tuyến lệch đứng (Y) và tuyến lệch
ngang (X).
Như vậy nếu U
y

và U
x
là các điện áp đưa tới đầu vào của máy hiện sóng
thì dịch chuyển theo hai trục đứng và ngang sẽ là:
Y = S
y
U
y
(7.5)
X = S
x
U
x
Trong đó X là chuyển dịch của điểm sáng theo trục X trên màn của
máy hiện sóng khi điện áp đặt vào đầu 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
.
7.2.2. Nguyên lý quét trong máy hiện sóng
a) Nguyên lý tạo ảnh trên màn máy hiện sóng
Muốn tạo được ảnh trên màn của máy hiện sóng chúng ta phải thực
hiện một nguyên lý không thể thiếu được là điều khiển đồng thời tia điện tử
theo hai trục: trục thẳng đứng và trục nằm ngang. Điều này có nghĩa là đồng
thời phải đưa vào đèn ống tia điện tử 2 điện áp điều khiển U
y
và U
x

.
Điện trường của hai cặp phiến làm 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.
129
Trong trường hợp tổng quát các điện áp U
x
và U
y
có thể có dạng bất kỳ.
Khi đó hình ảnh nhận được trên màn huỳnh quang cũng có dạng bất kỳ.

Tuy nhiên, chúng ta xét một trường hợp đặc biệt, nhưng lại rất phù hợp
với thực tế và rất hay sử dụng đó là điện áp điều khiển đặt lên phiến X, điện
áp U
x
không phải là điện áp bất kỳ mà có dạng tuyến tính theo thời gian.
U
x
= a . t (7.6)
Điện áp điều khiển U
x
trong trường hợp này gọi là điện áp quét. Còn
điện áp muốn vẽ lại dạng của nó trên màn của máy hiện sóng (gọi là điện áp
cần quan sát U
y
) ta đưa vào phiến làm lệch y. Ta xét trường hợp điển hình là
điện áp cần quan tâm là điện áp hình sin dạng:

tUU

mY
ω
sin
=

(7.7)
130
X
1
X
2
X
3
X
4
X
5
X
6
X
7
X
8
0
t
Y
0
0
1
2

3
4
5
6
7
8
t
X
Y
2
1
3
Y
1
Y
2
Y
3

Y
5
Y
6
Y
7

1

2


3

4 5

6

7

8
4 5

6

7

8
X
Hình 7.3. Tạo ảnh tín hiệu trên màn của máy hiện sóng
Từ đó ta có:

tUSY
mY
ω
sin
=

taSX
X
.
=


(7.8)
Hệ phương trình trên dễ dàng đưa về dạng chính tắc:

XYY
m
Ω=
sin

(7.9)
với
mYm
USY
=
và
aS
X
.
ω
=Ω
Phương trình (7.9) chính là phương trình chuyển động của điểm sáng
trên màn của máy hiện sóng theo hệ trục YOX. Đường cong 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 phương pháp điều khiển chuyển động
của điểm sáng trên màn dưới tác động của điện áp điều khiển U
Y
và U

x
(xem
hình 7.3).
Dựa vào công thức 7.5 có thể vẽ được chuyển dịch của điểm sáng theo
trục đứng Y và theo trục ngang X phụ thuộc vào thời gian t, và từ quan hệ X
(t) và Y (t) dễ dàng nhận thấy quá trình vẽ lại ảnh của tín hiệu cần quan sát
trên màn của máy hiện sóng (xem hình 7.3).
131
Hình 7.4. Biểu đồ thời gian của điện áp quét
T
th
T
ng
t
t
t
U
x
U
t
T
q
a)
0
0
U
x
b)
c)
Ta nhận thấy khi

∞→
t
thì điện áp U
x

∞→
điểm sáng chuyển dịch theo
trục X và lệch ra ngoài màn. Nhưng trong thực tế chúng ta lại cần sau khi
điểm sáng chuyển dịch tới rìa màn cần trở lại vị trí ban đầu để tiếp tục chu kỳ
chuyển dịch mới. Quá trình chuyển dịch điểm sáng như vậy được gọi là
“quét” và điện áp U
x
gọi là điện áp quét. Điện áp quét có dạng như hình 7.4a
gọi là điện áp quét răng cưa và là điện áp quét lý tưởng, nghĩa là sau khi đạt
giá trị cực đại U
m
(tương ứng với X
m
ở rìa màn ảnh), có thể tức khắc đột biến
bằng 0 để lại bắt đầu tăng theo một chu trình mới. Trong thực tế, điện áp quét
có dạng như hình 7.4b, nghĩa là để trở về 0 điện áp U
x
cần có một thời gian
hữu hạn T
ng
nào đó gọi là thời gian quét ngược. Như vậy, chu kỳ quét sẽ bằng
tổng thời gian quét thuận và thời gian quét ngược.
T
q
= T

th
+ T
ng
Do tồn tại thời gian quét ngược nên điểm sáng chuyển ngược từ phải
qua trái màn vẽ nên một đường mờ không cần thiết như hình 7.5.
Để loại trừ hiện tượng này, cần phải làm sao cho tỷ số T
th
/ T
ng
càng lớn
càng tốt.Tuy nhiên, dù thế nào đi nữa cũng vẫn ảnh hưởng tới chất lượng của
ảnh, do đó người ta áp dụng một phương pháp để khử hoàn toàn ảnh hưởng
của T
ng
là tạo ra một xung âm trong thời gian T
ng
để đưa vào lưới điều chế L
của ống tia điện tử (xem hình 7.4c).
Cũng cần lưu ý một điều là, nếu điện áp quét do một nguyên nhân nào
đó không hoàn toàn tuyến tính thì hình ảnh nhận được của tín hiệu hình sin
cần quan sát trên màn của máy hiện sóng sẽ bị méo dạng.
Như vậy chúng ta thấy rằng muốn quan sát được dạng tín hiệu ta phải
đưa tín hiệu đó vào phiến làm lệch Y còn phiến làm lệch X đưa vào điện áp
hình răng cưa, điện áp đó là điện áp quét (U
q
= U
x
).
b) Các chế độ quét trong máy hiện sóng
Trong trường hợp vừa xét, vì điện áp có dạng đường thẳng nên gọi là

quét đường thẳng. Trong trường hợp chung điện áp quét có thể có dạng bất kỳ
U
x
= y(t). khi đó hình ảnh nhận được gọi chung là hình Lissajou và cũng có
132
Hình 7.5. Hình ảnh tín hiệu do thời gian quét ngược.
dạng bất kỳ. Trong thực tế ngoài điện áp răng cưa ra chúng ta còn gặp điện áp
quét có dạng hình sin nên còn gọi là quét sin.
Trong trường hợp quét thẳng, nếu U
x
có dạng răng cưa liên tục (xem
hình 7.4) người ta gọi là quét liên tục (còn gọi là quét tự động). Nếu các điện
áp răng cưa đó không liên tục mà gián đoạn (như hình 7.6) người ta gọi là
quét đợi, vì mỗi điện áp răng cưa chỉ xuất hiện khi có xung kích thích còn sau
đó là thời gian đợi T
đ
tới xung tiếp theo. Quét đợi sử dụng khi cần nghiên cứu
các tín hiệu xung tuần hoàn có độ “hổng” rất lớn






〉 〉=
2
τ
Y
T
H

(xem hình 7.6a) hoặc
dãy xung không tuần hoàn như hình 7.7a.
Khi tín hiệu cần nghiên cứu là dãy xung tuần hoàn có độ hỗng lớn, nếu
thực hiện quét liên tục có thể xãy ra hai trường hợp:
Trường hợp thứ nhất, khi chu kỳ quét bằng chu kỳ lặp lại của tín hiệu
T
q
= T
y
thì trên màn ảnh sẽ nhận được xung rất hẹp và hầu như không thể
phân biệt đước sườn xung. (xem hình 7.6e). Trong nhiều trường hợp chỉ nhận
133
Hình 7.6. Tín hiệu xung tuần hoàn có độ “hổng” rất lớn
T
d
U
Y
U
X
U
X
U
X
T
q
=T
y
H = T
y
/τ >>2

d)
t
T = τ
t
t
t
c)
b)
a)
τ
T
y
e)
g)
h)
được chấm sáng của đỉnh xung mà thôi. Kết quả là không thể quan sát đầy đủ
dạng của xung.
Trường hợp thứ hai, khi chu kỳ quét T
q
= τ thì trên màn ảnh sẽ nhận
được ảnh xung đủ lớn nhưng rất mờ trên nền của một vệt sáng đậm phía dưới
(xem hình 7.6g). Lý do là vì trong suốt chu kỳ lặp lại của xung, tia điện tử chỉ
vẽ ảnh xung có một lần, còn sau đó dưới tác dụng của điện áp quét tia điện tử
sẽ vẽ đi vẽ lại nhiều lần đường Y = 0 (ứng với U
y
= 0) do đó tạo nên một
đường đậm lấn át của xung. Kết quả là ảnh của xung bị mờ đi, rất khó quan
sát.
Như vậy, với dẫy xung cần nghiên cứu có độ hổng lớn ta không thể
quan sát tốt bằng cách quét liên tục được, mà phải thực hiện quét đợi. Điện áp

quét đợi (hình 7.6d) có thời gian quét bằng hoặc lớn hơn một chút độ rộng của
xung và khi nào có xung cần quan sát lúc đó mới có điện áp quét, thời gian
còn lại là thời gian đợi. Chính vì thế mà ảnh xung nhận được giống như
trường hợp trước nhưng đường sáng đậm bên dưới không còn nữa. Ảnh nhận
được rõ ràng và có thể quan sát được đầy đủ dạng của xung (xem hình 7.6 h).
Nếu dẫy xung cần nghiên cứu là dẫy xung không tuần hoàn với độ rộng
xung không thay đổi (xem hình 7.7a) thì không thể thực hiện quét liên tục như
hình 7.7b được, vì lúc này ảnh hoàn toàn rối loạn (xem hình 7.7đ). Ở đây
buộc phải thực hiện quét đợi thì mới quan sát được dạng xung một cách bình
thường được (xem hình 7.7c và 7.7e).
7.2.3. Nguyên lý đồng bộ trong máy hiện sóng.
134
t
a)
U
x
e)
t
t
U
x
U
y
b)
c)
τ
đ)
Hình 7.7. Tín hiệu xung không tuần hoàn
Khi quan sát tín hiệu bằng máy hiện sóng (MHS), chúng ta thấy hiện
tượng ảnh của tín hiệu không đứng yên, có cảm giác như ảnh chạy trên màn

huỳnh quang. Hiện tượng này gọi là hiện tượng mất đồng bộ trong MHS. Để
ảnh của tín hiệu cần quan sát đứng yên trên màn của MHS người ta phải thực
hiện nguyên lý đồng bộ.
a) Điều kiện đồng bộ trong máy hiện sóng.
Chúng ta xét bản chất của nguyên lý đồng bộ trong máy hiện sóng qua
việc quan sát một tín hiệu hình sin với chu kỳ điện áp quét khác nhau trên cơ
sở đó tìm điều kiện đồng bộ trong máy hiện sóng.
Sự khác nhau giữa chu kỳ điện áp quét và chu kỳ điện áp cần quan sát
sẽ tạo ra các trường hợp khác nhau của ảnh trên màn của MHS (xem hình 7.8)
- Trường hợp thứ nhất:

b
a
T
T
TTT
Y
q
YqY
≠
〉〉
1
1
4
3
(Trong đó T
y
là chu kỳ điện áp cần quan sát, T
q1
là chu kỳ của điện áp

quét trong trường hợp thứ nhất, a và b là các số nguyên dương).
Trong trường hợp này, chu kỳ quét nhỏ hơn chu kỳ của tín hiệu quan
sát một chút nhưng tỷ số giữa chúng không thể biểu diễn bởi một phân số
(xem hình 7.8b). Để tiện khảo sát ta xem điện áp quét như là điện áp lý tưởng.
Ảnh của tín hiệu cần quan sát nhận được trong trường hợp này như hình 7.8g.
ở đây, các ảnh I, II, III tương ứng với các chu kỳ liên tiếp của điện áp quét
được phân bố lần lượt từ trái sang phải, cho nên do tính chất lưu ảnh của màn
huỳnh quang, sự mờ dần của ảnh cũng theo thứ tự đó. Vì vậy, gây nên cảm
giác như ảnh chuyển động theo chiều từ trái sang phải.
Vì U
Y
và U
q
là các tín hiệu tuần hoàn nên kết luận trên cũng đúng cho
trường hợp tổng quát sau: nT
y
> T
q1
> (n – 1/4) T
y
- Trường hợp thứ hai:

b
a
T
T
TTT
Y
q
YqY

≠
〈〈
2
2
4
5
(Trong đó T
y
là chu kỳ điện áp cần quan
sát, T
q2
là chu kỳ của điện áp quét trong trường hợp thứ 2, a và b là các số
nguyên dương).
Trong trường hợp thứ hai này, chu kỳ quét lớn hơn chu kỳ của tín hiệu
quan sát một chút nhưng tỷ số giữa chúng không thể biểu diễn bởi một phân
số (xem hình 7.8c). Ảnh của tín hiệu cần quan sát nhận được trong trường hợp
135
này như hình 7.8h. ở đây, hình ảnh được phân bố ngược lại so với trường hợp
thứ nhất. Điều này cho ta cảm giác như ảnh chuyển động theo chiều từ phải
qua trái của màn huỳnh quang. Hiện tượng này cũng đúng như trong trường
hợp tổng quát.
nT
y
< T
q2
< (n + 1/4) T
y
- Trường hợp thứ ba:

Yq

T
b
a
T
=
3
Ở đây tỷ số giữa chu kỳ điện áp quét và điện áp cần quan sát có thể biểu
diễn dưới dạng một phân số (xem hình 7.8d) (ví dụ:
4
3
3
=
Y
q
T
T
). Ảnh nhận được
(xem hình 7.8i) sẽ không chuyển động nữa nhưng không phản ánh đúng dạng
cần quan sát. Ảnh chỉ bao gồm các đoạn khác nhau của tín hiệu cần quan sát
mà thôi.
136
I II III
I II III
III II
I
III
k)
I, II
,
III

g)
h)
i)
a)
U
q1
t
T
q1
T
Y
U
Y
t
t
t
t
T
q4
T
q3
T
q2
U
q4
U
q3
U
q2
b)

c)
d)
e)
Hình 7.8. Chu kỳ điện áp quét và chu kỳ điện áp cần quan sát sẽ tạo
ra các trường hợp khác nhau của ảnh trên màn của máy hiện sóng.
- Trường hợp thứ tư:
T
q4
= T
Y
Trong trường hợp này, chu kỳ điện áp quét bằng chu kỳ tín hiệu cần
quan sát (xem hình 7.8e). Ảnh nhận được không chuyển động và có dạng
đúng như ảnh của tín hiệu cần quan sát (xem hình 7.8k). Trường hợp này
người ta nói đã thực hiện đồng bộ trong máy hiện sóng. Nó cũng đúng cho
trường hợp tổng quát:
T
q4
= nT
Y
, với n là số nguyên dương.
Điều kiện T
q4
= nT
Y
được gọi là điều kiện đồng bộ điện áp quét với điện
áp cần quan sát. Quá trình thiết lập và duy trì điều kiện này gọi là quá trình
đồng bộ trong máy hiện sóng.
Trên cơ sở phân tích các trường hợp đặc trưng có thể xãy ra ở trên, dựa
vào ảnh nhận được trên màn của máy hiện sóng ta có thể kết luận về trạng
thái đồng bộ của máy. Trạng thái đồng bộ là trạng thái ổn định của ảnh, ảnh

đứng yên không chuyển động và không có đường giao nhau hoặc khép kín.
Nguyên lý đồng bộ cơ bản ở đây là thực hiện điều kiện đồng bộ:
T
q4
= nT
Y
Như vậy để có đồng bộ phải thoả mãn điều kiện trên, nghĩa là bằng một
cách nào đó giữa chu kỳ (tần số) của điện áp quét với chu kỳ (tần số) của tín
hiệu cần quan sát phải liên quan với nhau. Trên thực tế có thể đạt đồng bộ
bằng hai cách:
Cách thứ nhất căn cứ vào tình trạng ảnh (xem hình 7.8g, h hay i) ta thay
đổi chu kỳ quét cho tới khi nhận được ảnh như hình 7.8k. Cách làm này chỉ
áp dụng được với điêù kiện tần số U
x
và U
y
phải rất ổn định. Điều này hầu
như không thể thực hiện được trong thực tế, nên trạng thái đồng bộ chỉ tồn tại
trong thời gian ngắn mà thôi.
Cách thứ hai là điều khiển tần số quét bởi một tín hiệu tần số liên quan
trực tiếp với tần số của tín hiệu cần nghiên cứu một cách tự động, sao cho
điều kiện đồng bộ luôn luôn được duy trì. Tín hiệu đó gọi là tín hiệu đồng bộ.
b) Các chế độ đồng bộ và điều chỉnh pha của ảnh trên máy hiện sóng.
Nếu trong máy hiện sóng một phần tín hiệu cần nghiên cứu được tách
ra làm tín hiệu đồng bộ, thì cách đồng bộ đó được gọi là đồng bộ trong.
Nếu tín hiệu đồng bộ được lấy từ bên ngoài của máy hiện sóng thì gọi
là đồng bộ ngoài.
Nếu tín hiệu đồng bộ được lấy từ điện áp lưới điện 50Hz thì gọi là đồng
bộ từ mạng lưới điện.
Như vậy trên quan điểm nguồn tín hiệu đồng bộ, người ta phân biệt ba

chế độ đồng bộ: Đồng bộ trong, Đồng bộ ngoài, Đồng bộ từ lưới. Thực tế cho
ta thấy cách đồng bộ tự động chỉ áp dụng được khi tần số của tín hiệu đồng bộ
137
thay đổi không lớn lắm. Vì vậy để đạt được đồng bộ người ta phải kết hợp cả
đồng bộ bằng tay và đồng bộ tự động. Việc đồng bộ bằng tay được thực hiện
nhờ bộ phận vi chỉnh tần số quét cho tới khi đạt được trạng thái đồng bộ, sau
đó là quá trình đồng bộ tự động xãy ra.
Trên đây ta mới chỉ xét tới khái niệm đồng bộ đối với chế độ quét liên
tục. Ở chế độ quét đợi, yêu cầu này không đặt ra vì đương nhiên bao giờ ta
cũng có T
q
= T
y
do điện áp quét phải khởi động bằng điện áp cần nghiên cứu.
7.3. Sơ đồ cấu trúc và các chế độ làm việc của máy hiện sóng.
7.3.1. Sơ đồ cấu trúc của máy hiện sóng.
Trên cơ sở nguyên lý làm việc của đèn ống tia điện tử, nguyên lý quét
và nguyên lý đồng bộ đã xét ở phần trên chúng ta nghiên cứu sơ đồ cấu trúc
của máy hiện sóng (xem hình 7.9).
Bộ phận trung tâm, cũng là đối tượng của mọi quá trình điều khiển
trong máy hiện sóng chính là ống tia điện tử. Chức năng và cấu tạo của nó đã
đề cập ở mục 7.2.
Để điều khiển tia điện tử theo trục Y, người ta sử dụng tuyến lệch đứng
bao gồm các khối chủ yếu sau: Bộ phân áp (PA), mạch giữ chậm (GC), bộ
khuyếch đại lệch đứng còn gọi là khuếch đại trục Y (KĐY).
Để điều khiển tia điện tử theo trục X, người ta sử dụng tuyến lệch
ngang bao gồm bộ khuyếch đại đồng bộ (KĐĐB), bộ tạo quét, trong đó có
quét đợi (QĐ) và quét liên tục (QLT), bộ khuyếch đại lệch ngang còn gọi là
khuếch đại trục X (KĐX).
138

Hình 7.9. Sơ đồ cấu trúc của máy hiện sóng
2
GC
KĐY
KĐZHC
NGUỒN
KĐX
QĐ
QLT
KĐĐB
PA
PĐ
K
L
1
3
1
2
3
2
3
1
2
3
1
CM4
CM3
CM2
CM1
PN

Y
X
Z
50Hz