Thiết bị phân tích và đếm tần số Hz

Giải pháp đo chu kỳ và độ rộng xung cho tín hiệu điện tử

Đo chu kỳ và độ rộng xung đóng vai trò như cơ sở để đánh giá tần số, độ ổn định, độ rộng xung, chu kỳ nhiệm vụ (duty cycle) và các biến dạng xảy ra trên tín hiệu điện tử. Để đảm bảo độ chính xác, người dùng cần thiết bị phù hợp cùng quy trình đo đúng chuẩn, đặc biệt cần chú ý tới tín hiệu tần số cao hoặc dạng xung có biên độ nhỏ.

Khái niệm cơ bản của phép đo xung

Trong kỹ thuật điện tử, đo chu kỳ và độ rộng xung là hai phép đo then chốt để phân tích dạng sóng.

1. Chu kỳ xung (Period):

Là khoảng thời gian giữa hai sườn lên liên tiếp của chuỗi xung. Từ chu kỳ, ta có thể suy ra tần số theo công thức 𝑓 = 1/𝑇

2. Độ rộng xung (Pulse Width):

Là thời gian mà tín hiệu duy trì trạng thái hoạt động (HIGH hoặc LOW). Giá trị này thường được đo tại mức 50% biên độ để đảm bảo tính nhất quán giữa các lần đo.

Nắm vững hai thông số này, bạn sẽ đánh giá được chất lượng tín hiệu và phát hiện lỗi trong mạch, thiết bị và hệ thống điều khiển.

Thiết bị đo chu kỳ và độ rộng xung

Để thực hiện Đo chu kỳ và độ rộng xung với độ chính xác cao, hai nhóm thiết bị được sử dụng phổ biến nhất là máy hiện sóng số và bộ đếm tần số. 

Máy hiện sóng số là thiết bị tối ưu để phân tích và đo tín hiệu điện tử nhờ khả năng hiển thị dạng sóng trực quan và các tính năng đo tự động. Máy này có thể tự động đo các chỉ số Period, Pulse Width, Frequency, Duty Cycle với hiển thị dạng sóng trực tiếp giúp xác minh sai số, nhiễu, jitter. 

Với dạng xung biến đổi phức tạp, máy hiện sóng luôn là lựa chọn ưu tiên nhờ nhiều tính năng của máy hiện sóng như hỗ trợ chế độ Trigger nâng cao cho dạng xung khó đo, dễ dàng lưu trữ, xuất dữ liệu, đo lặp lại với độ chính xác cao.

Nếu cần độ phân giải thời gian cực nhỏ hoặc đo tín hiệu tần số rất cao, bộ đếm tần số / bộ đếm xung chuyên dụng là giải pháp thích hợp.

Một vài model như Máy đếm tần số TTI TF930, Máy đếm tần số KEYSIGHT 53230A, Máy đếm tần số PICOTEST U6220A đang được tích hợp các tính năng như sử dụng timebase nội chuẩn để đo thời gian cùng khả năng đo chu kỳ và độ rộng xung với độ ổn định tuyệt đối, ít phụ thuộc vào dạng sóng hiển thị, tránh sai số người đọc, bộ đếm xung đặc biệt hữu ích trong phòng lab, dây chuyền sản xuất, hoặc môi trường đo tự động.

Quy trình đo đúng

Dù thiết bị hiện đại đến đâu, quy trình đo đúng luôn là yếu tố quyết định. Khi thực hiện đo chu kỳ và độ rộng xung, người dùng có thể tham khảo quy trình sau:

Bước 1: Kết nối và thiết lập hiển thị, hiệu chỉnh thang đo điện áp và thời gian sao cho hiển thị được 1–2 chu kỳ ổn định của dạng xung.

Bước 2: Chọn trigger ổn định, giúp dạng sóng cố định, kể cả khi đo tự động hay đo thủ công.

Bước 3: Đo tự động hoặc đo bằng cursor. Đo tự động qua nút Measure cho kết quả nhanh; trong khi đo thủ công bằng cursor phù hợp với máy đời cũ.

Ví dụ như Máy hiện sóng số OWON XDS3102 có nhiều phép đo tự động tích hợp như Period, Frequency, Pulse Width…

Bước 4: Đảm bảo điểm đo tại mức 50% biên độ, giúp xác định cạnh xung ổn, giảm sai số khi xung có độ dốc nhỏ hoặc nhiễu.

Bước 5: Lấy trung bình trong môi trường nhiễu với các thiết bị hiện đại hỗ trợ averaging.

Ngoài việc chọn lựa thiết bị chuẩn, uy tín, thì hiệu chuẩn định kỳ cho máy hiện sóng, đầu dò và bộ đếm là yêu cầu bắt buộc để có kết quả đo chu kỳ và độ rộng xung phù hợp nhất. Thiết bị có timebase chuẩn, đầu dò chất lượng cao và cài đặt phù hợp sẽ hạn chế tối đa việc đo sai số, nhất là khi làm việc với tín hiệu phức tạp, bị nhiễu hoặc có tần số cao.