Một máy hiện sóng, trước đây được gọi là máy ghi dao động (ngoài ra còn được gọi là dao động ký, máy đo dao động), là dụng cụ hiển thị các tín hiệu điện dưới dạng đồ thị và cho biết các tín hiệu đó thay đổi như thế nào theo thời gian. Dụng cụ này đo các tín hiệu bằng cách kết nối với cảm biến, đây là thiết bị tạo ra tín hiệu điện để phản ứng với các kích thích vật lý như âm thanh, ánh sáng và nhiệt. Ví dụ: micro là cảm biến chuyển đổi âm thanh thành tín hiệu điện.
Ở đây chúng tôi sẽ đề cập đến mọi thứ bạn cần biết về máy hiện sóng, từ cách thức hoạt động của máy cho đến cách tìm ra chiếc máy phù hợp.
Máy hiện sóng dùng để làm gì?
Dao động ký thường được sử dụng khi thiết kế, sản xuất hoặc sửa chữa các thiết bị điện tử. Các kỹ sư sử dụng máy hiện sóng để đo hiện tượng điện và giải quyết khó khăn từ các phép đo một cách nhanh chóng và chính xác để xác minh thiết kế của họ hoặc xác nhận rằng cảm biến đang hoạt động đúng cách.
Ai sẽ sử dụng máy hiện sóng?
Các nhà khoa học, kỹ sư, nhà vật lý, kỹ thuật viên sửa chữa và nhà giáo dục sử dụng máy hiện sóng để xem các tín hiệu thay đổi theo thời gian. Kỹ sư ô tô có thể sử dụng máy hiện sóng để tương quan với dữ liệu analog từ cảm biến với dữ liệu nối tiếp từ bộ điều khiển động cơ. Trong khi đó, nhà nghiên cứu y học có thể sử dụng máy hiện sóng để đo sóng não. Không thiếu các ứng dụng cho dụng cụ mạnh mẽ này.
Máy hiện sóng hoạt động như thế nào?
Có ba hệ thống máy hiện sóng cơ bản: hệ thống dọc, hệ thống ngang và hệ thống kích hoạt. Cùng với nhau, các hệ thống này cung cấp thông tin về tín hiệu điện, do đó máy hiện sóng có thể tái tạo lại tín hiệu một cách chính xác. Hình dưới đây thể hiện sơ đồ khối của máy hiện sóng.
Giai đoạn đầu tiên làm suy hao hoặc khuếch đại điện áp tín hiệu nhằm tối ưu hóa biên độ của tín hiệu; đây được gọi là hệ thống dọc vì hệ thống này phụ thuộc vào việc điều khiển tỷ lệ dọc. Sau đó, tín hiệu đến khối thu nhận, trong đó bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số (ADC) được sử dụng để lấy mẫu điện áp tín hiệu và chuyển đổi sang giá trị định dạng kỹ thuật số. Hệ thống ngang, bao gồm một đồng hồ mẫu, cung cấp cho mỗi mẫu điện áp một tọa độ thời gian chính xác (chiều ngang). Đồng hồ mẫu điều khiển ADC và đầu ra kỹ thuật số của đồng hồ được lưu trong bộ nhớ thu thập dưới dạng điểm ghi. Hệ thống kích hoạt phát hiện điều kiện do người dùng chỉ định trong luồng tín hiệu đến và áp dụng nó làm tham chiếu thời gian trong bản ghi dạng sóng. Sự kiện đáp ứng tiêu chí kích hoạt sẽ được hiển thị, cũng như dữ liệu dạng sóng trước hoặc sau sự kiện.
Khám phá lựa chọn của chúng tôi
Máy hiện sóng đo giá trị gì?
Nói một cách đơn giản, máy hiện sóng đo sóng điện áp. Trên màn hình máy hiện sóng, điện áp được hiển thị theo chiều dọc trên trục Y và thời gian được biểu thị theo chiều ngang trên trục X. Cường độ hoặc độ sáng của màn hình đôi khi được gọi là trục Z. Biểu đồ kết quả có thể cho bạn biết nhiều thứ về tín hiệu, bao gồm:
- Giá trị thời gian và điện áp của tín hiệu
- Tần số của tín hiệu dao động
- “Các bộ phận chuyển động” của mạch được biểu thị bằng tín hiệu
- Tần số với một phần tín hiệu cụ thể xuất hiện so với các phần khác
- Một thành phần có bị trục trặc làm méo tín hiệu hay không
- Mức tín hiệu là dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC)
- Phần tín hiệu bị nhiễu
- Việc nhiễu có thay đổi theo thời gian hay không
Máy hiện sóng so với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số so với vôn kế
Máy hiện sóng, đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, vôn kế—sự khác biệt là gì và các dụng cụ này có thể thay thế cho nhau được không? Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai nút trên mạch điện. Mặc dù đồng hồ vạn năng kỹ thuật số cũng có thể đo điện áp nhưng dụng cụ này cũng có thể đo dòng điện và điện trở. Và máy hiện sóng cho thấy điện áp thay đổi như thế nào theo thời gian. Thông thường, khi ứng dụng trở nên tiên tiến hơn thì dụng cụ cũng vậy.
Các loại máy hiện sóng
Có hai loại máy hiện sóng: analog và kỹ thuật số. Máy hiện sóng analog ghi lại và hiển thị dạng sóng điện áp ở dạng ban đầu, trong khi máy hiện sóng kỹ thuật số sử dụng bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số để thu thập và lưu trữ thông tin kỹ thuật số. Khi nói đến việc gỡ lỗi và thiết kế, hầu hết các kỹ sư ngày nay đều sử dụng máy hiện sóng kỹ thuật số. Máy hiện sóng kỹ thuật số thường chia làm năm loại, từ máy hiện sóng đa năng ít tốn kém hơn đến máy hiện sóng phức tạp hơn, mặc dù đắt tiền hơn nhưng cung cấp chức năng nâng cao và độ chính xác cao hơn so với các mẫu cơ bản hơn.
- Máy hiện sóng lưu trữ số (DSO): Đây là máy hiện sóng kỹ thuật số thông thường và lý tưởng cho các ứng dụng thiết kế đa kênh có tốc độ lặp lại thấp hoặc chụp một lần, tốc độ cao.
- Máy hiện sóng lân quang số (DPO): DPO sử dụng cách tiếp cận mới đối với cấu trúc máy hiện sóng và không giống như DSO, cung cấp trục Z (cường độ) theo thời gian thực. DPO là công cụ xử lý sự cố và thiết kế cho mục đích chung tốt nhất cho nhiều ứng dụng và thường được sử dụng để phân tích nâng cao, kiểm tra mặt nạ giao tiếp, gỡ lỗi kỹ thuật số đối với các tín hiệu không liên tục, thiết kế kỹ thuật số lặp đi lặp lại và các ứng dụng về thời gian.
- Máy hiện sóng tín hiệu hỗn hợp (MSO): Một loại máy thuộc DSO, MSO được thiết kế để hiển thị và so sánh cả tín hiệu analog và tín hiệu kỹ thuật số. Loại máy này là dụng cụ được lựa chọn để gỡ lỗi nhanh chóng mạch kỹ thuật số bằng cách sử dụng các công cụ phân tích và kích hoạt kỹ thuật số mạnh mẽ, khả năng thu thập độ phân giải cao.
- Máy hiện sóng miền hỗn hợp (MDO): Những máy hiện sóng này cung cấp các khả năng tương tự như máy hiện sóng tín hiệu hỗn hợp nhưng cũng cung cấp máy phân tích phổ tích hợp, bổ sung tính năng gỡ lỗi RF cho khả năng analog và kỹ thuật số.
- Máy hiện sóng lấy mẫu kỹ thuật số: Để phân tích tín hiệu tốc độ rất cao, máy hiện sóng lấy mẫu hỗ trợ phân tích độ chập chờn và nhiễu với khả năng thu nhận độ chập chờn cực thấp. Máy này có thể đạt được băng thông và thời gian tốc độ cao cao hơn 10 lần so với các máy hiện sóng khác đối với các tín hiệu lặp đi lặp lại.
Đọc thêm về các loại máy hiện sóng và tính năng của từng loại để tìm ra máy hiện sóng phù hợp cho ứng dụng của bạn.
Cách chọn máy hiện sóng tốt nhất
Khi cân nhắc để chọn máy hiện sóng phù hợp, có một số yếu tố cần xem xét, bao gồm băng thông, tốc độ chụp dạng sóng, tốc độ lấy mẫu, thời gian tăng, khả năng kích hoạt và mức giá. Giống như tốc độ màn trập, điều kiện ánh sáng và khẩu độ của máy ảnh đều ảnh hưởng đến khả năng chụp ảnh rõ ràng và chính xác, việc xem xét hiệu suất của máy hiện sóng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng đạt được tính toàn vẹn của tín hiệu theo yêu cầu. Để tìm hiểu thêm về các tiêu chí này và các tiêu chí này có thể liên quan như thế nào đến ứng dụng của bạn, hãy đọc phần tìm hiểu sâu của chúng tôi về cách đánh giá máy hiện sóng.
History of the oscilloscope
In 1897, a German physicist named Karl Ferdinand Braun invented a cathode ray tube and, along with it, the first oscilloscope, which was expanded upon decades later by the company A. C. Cossor. In 1934, the first commercial oscilloscope was released by General Radio, and it became the first to be used outside of a laboratory. And in 1946, Howard Vollum and Melvin Jack Murdock founded Tektronix, which has gone on to become a world leader oscilloscopes. Since then, Tek has continued releasing innovative new technologies, including the first digital oscilloscope in 1971 and the first oscilloscope-to-cloud software solution—TekDrive—in 2020. Oscilloscopes are a staple of any engineer’s bench and have even been featured in famous films throughout history. You can visit the Tek museum website to see a complete list of oscilloscopes in films.
Oscilloscope resources
Digital oscilloscopes are the key to helping engineers meet today's demanding measurement challenges. Tektronix is the world leader in oscilloscopes and offers a variety of oscilloscopes to meet the needs of even the most advanced applications. Shop oscilloscopes today or contact a Tektronix representative to request an oscilloscope demo.
Not ready to "pull the trigger”? Download our XYZs of Oscilloscopes primer to learn everything you need to know in order to choose and use the best oscilloscope for your application.