Máy phát tín hiệu là thiết bị dễ mua nhưng khó dùng hết. Phần lớn người dùng chỉ chạm tới nút Sine và nút Frequency, trong khi giá trị thực của máy nằm ở các chế độ phía sau. Bài viết đi qua sáu phép đo cụ thể thực hiện được với máy phát tín hiệu Keysight 33511B, mỗi phép đo kèm thiết lập và lý do thông số nào của máy là thông số quyết định.
Thông số nền cần nắm trước
Số liệu dưới đây lấy từ trang sản phẩm Keysight của 33511B:
- Băng thông 20 MHz, 1 kênh, nâng cấp được lên 30 MHz.
- Tốc độ lấy mẫu tối đa 160 MSa/s, độ phân giải 16 bit.
- Biên độ 1 mVpp tới 10 Vpp.
- Bộ nhớ sóng tuỳ ý 1 MSa/kênh tiêu chuẩn, tuỳ chọn 16 MSa/kênh.
- Giao tiếp USB, LAN (LXI-C) và GPIB đều là tiêu chuẩn.
- Công nghệ Trueform: sóng sin có méo hài thấp hơn 5 lần, xung tới 20 MHz với jitter thấp hơn 10 lần so với thế hệ trước.
Cần lưu ý khi đối chiếu tài liệu: mô tả ngắn trên trang sản phẩm ghi “Pulse tới 100 MHz, jitter < 1 ps" — đó là thông số của dòng 33600A chứ không phải của 33511B. Bài này chỉ dùng số Keysight công bố cho chính 33511B.
Một điểm nữa cần biết trước khi mua: bản một kênh không nâng cấp được thành hai kênh. Băng thông thì nâng được, số kênh thì không.
Ứng dụng 1: đo đáp ứng tần số của mạch lọc
Đây là bài đo kinh điển và cũng là bài dùng chế độ quét tần số của máy.
Thiết lập: đặt máy ở chế độ Sweep, tần số đầu và tần số cuối bao trọn dải quan tâm của mạch lọc, biên độ cố định ở mức mạch làm việc tuyến tính (thường 1 Vpp). Nối ngõ ra máy phát vào đầu vào mạch lọc, đo đồng thời đầu vào và đầu ra bằng máy hiện sóng hai kênh.
Thông số quyết định: méo hài của sóng sin. Nếu tín hiệu kích thích đã chứa sẵn sóng hài, bạn không phân biệt được sóng hài nào do máy phát sinh ra và sóng hài nào do mạch lọc sinh ra. Mức méo hài thấp hơn 5 lần của Trueform làm phép đo sạch hơn đúng ở điểm này.
Cách đọc kết quả: tỉ số biên độ ra trên biên độ vào tại mỗi tần số cho đáp ứng biên độ; điểm mà tỉ số này giảm còn khoảng 0,707 lần giá trị dải thông là tần số cắt.
Ứng dụng 2: đo thời gian đáp ứng bằng kích thích xung
Muốn biết một mạch phản ứng nhanh chậm ra sao, cách trực tiếp nhất là đưa vào một bậc nhảy và xem mạch mất bao lâu để ổn định.
Thiết lập: chọn dạng Pulse, đặt chu kỳ đủ dài để mạch ổn định hoàn toàn trước xung kế tiếp, độ rộng xung khoảng nửa chu kỳ. Đo tín hiệu ra bằng máy hiện sóng, kích khởi theo cạnh lên.
Thông số quyết định: jitter của cạnh xung. Jitter là dao động ngẫu nhiên về thời điểm cạnh xuất hiện. Nếu cạnh kích thích rung, mọi phép đo thời gian tính từ cạnh đó đều rung theo, và bạn sẽ đo được độ trễ của mạch cộng với độ rung của chính máy phát. Trueform giảm jitter khoảng 10 lần so với thế hệ trước — nghĩa là phần sai số do máy đóng góp nhỏ đi tương ứng.
Cách đọc kết quả: đo khoảng thời gian từ cạnh kích thích tới khi tín hiệu ra vào trong dải sai số cho phép quanh giá trị cuối. Chú ý đọc cả độ vọt lố — mạch ổn định nhanh nhưng vọt lố lớn thường là dấu hiệu hệ thiếu tắt dần.
Ứng dụng 3: mô phỏng tín hiệu cảm biến bằng sóng tuỳ ý
Đây là ứng dụng khai thác đúng phần mạnh nhất của máy và cũng là phần ít người dùng nhất.
Bài toán: bạn cần thử mạch xử lý tín hiệu nhịp tim, tín hiệu rung động máy móc, hoặc tín hiệu ra của một cảm biến đặc thù — nhưng không thể mang cả hệ thống thật lên bàn mỗi lần thử.
Thiết lập: ghi lại một đoạn tín hiệu thật bằng máy hiện sóng, xuất ra tệp số liệu, nạp vào bộ nhớ sóng tuỳ ý của 33511B, rồi cho máy phát lặp lại đoạn đó.
Thông số quyết định: chiều sâu bộ nhớ và độ phân giải biên độ. Bộ nhớ 1 MSa tiêu chuẩn quyết định đoạn tín hiệu tái tạo được dài bao nhiêu ở một tốc độ phát cho trước; tuỳ chọn 16 MSa nâng con số đó lên mười sáu lần, cần thiết khi tín hiệu có chu kỳ dài hoặc không tuần hoàn. Độ phân giải 16 bit quyết định các chi tiết biên độ nhỏ trong tín hiệu có được giữ lại hay bị làm tròn mất.
Giá trị thực tế: mạch của bạn được thử với đúng tín hiệu nó sẽ gặp ngoài đời, lặp lại giống hệt nhau qua từng lần thử — điều mà tín hiệu thật không bao giờ cho được.
Ứng dụng 4: kiểm tra ngưỡng và độ trễ của mạch so sánh
Mạch so sánh và mạch kích khởi có hai tham số cần xác nhận: ngưỡng chuyển trạng thái nằm ở đâu, và có bao nhiêu độ trễ giữa ngưỡng lên và ngưỡng xuống.
Thiết lập: phát sóng tam giác chậm với biên độ quét qua toàn dải ngưỡng dự kiến. Đo đồng thời tín hiệu vào và tín hiệu ra của mạch so sánh.
Thông số quyết định: dải biên độ xuống tới 1 mVpp. Nhiều mạch so sánh làm việc với tín hiệu rất nhỏ — cảm biến quang, cảm biến từ, tầng đầu của mạch thu. Máy phát không xuống được biên độ đủ thấp buộc bạn phải chèn thêm mạch chia áp, và mạch chia áp lại đưa thêm nhiễu cùng sai số vào đúng phép đo đang cần chính xác.
Cách đọc kết quả: giá trị điện áp vào tại đúng thời điểm ngõ ra lật trạng thái chính là ngưỡng. Làm với cả sườn lên và sườn xuống, hiệu hai giá trị là độ trễ.
Ứng dụng 5: thử mạch giải điều chế bằng tín hiệu đã điều chế
Máy có sẵn các kiểu điều chế, nên tạo được tín hiệu vào cho mạch giải điều chế mà không cần dựng thêm phần cứng.
Thiết lập: chọn sóng mang ở tần số làm việc của mạch, bật chế độ điều chế phù hợp với chuẩn mà mạch xử lý, đặt tần số và độ sâu điều chế theo đặc tả thiết kế.
Cách khai thác: giữ nguyên sóng mang rồi thay đổi dần tham số điều chế để tìm biên làm việc của mạch — điểm mà mạch bắt đầu giải sai. Đây là phép đo biên độ tin cậy, khó làm bằng tín hiệu thật vì tín hiệu thật không cho bạn chỉnh từng tham số một cách độc lập.
Với 33511B, băng thông 20 MHz đặt trần cho tần số sóng mang. Nếu mạch của bạn làm việc ở tần số cao hơn, đây là ràng buộc cứng — và là lý do nên tính trước đường nâng cấp lên 30 MHz hoặc chọn dòng máy khác ngay từ đầu.
Ứng dụng 6: phát chuỗi xung đếm được để thử mạch định thời
Chế độ Burst phát ra đúng một số chu kỳ định trước rồi dừng — công cụ để kiểm tra mạch đếm, mạch chia tần và mạch định thời.
Thiết lập: chọn Burst, đặt số chu kỳ bằng đúng con số bạn muốn mạch đếm được, nguồn kích khởi đặt ở chế độ thủ công hoặc theo tín hiệu ngoài.
Cách đọc kết quả: phép thử này cho kết quả nhị phân rõ ràng — mạch đếm đúng số chu kỳ đã phát hay không. Chạy với các số chu kỳ khác nhau, đặc biệt ở các giá trị biên như 1, 2 và giá trị tràn bộ đếm, sẽ lộ ra các lỗi biên mà tín hiệu liên tục không bao giờ phát hiện được.
Ngõ Sync trên mặt máy phát ra xung đồng bộ theo từng chuỗi, dùng làm nguồn kích khởi cho máy hiện sóng để hình ảnh đứng yên trên màn hình.
Ghi chú khi tự động hoá phép đo
Cả sáu bài trên đều chạy được tự động qua USB, LAN hoặc GPIB — cả ba giao tiếp đều là tiêu chuẩn trên 33511B, không phải tuỳ chọn. Chuẩn LXI-C nghĩa là máy tuân theo quy tắc chung về nhận diện và điều khiển qua mạng, nên ghép vào hệ thống đo tự động sẵn có không phụ thuộc driver riêng của hãng.
Lợi ích rõ nhất là ở ứng dụng 1 và ứng dụng 6: quét một dải tham số rộng và ghi lại kết quả từng điểm là việc máy tính làm nhanh và chính xác hơn người rất nhiều.
Đọc thêm về 33511B và dòng Trueform
Bài đánh giá chi tiết 33511B phân tích các điểm nổi bật kỹ thuật, bài so sánh 33511B với dòng 33500B giúp chọn giữa các model cùng dòng, còn bài 33511B theo ngành nghề phân tích use case theo lĩnh vực. Danh mục đầy đủ nằm ở trang thiết bị đo lường.
Mua Keysight 33511B chính hãng ở đâu
Techmaster Electronics là đại lý uỷ quyền của Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn được ANAB (Hoa Kỳ) công nhận theo ISO/IEC 17025 và hỗ trợ kỹ thuật trọn đời. Xem cấu hình và giá tại trang máy phát sóng tuỳ ý Keysight 33511B, hoặc liên hệ đội kỹ thuật để xác định bạn cần bản một kênh hay hai kênh trước khi đặt hàng.
Câu hỏi thường gặp
Máy phát tín hiệu Keysight 33511B có băng thông bao nhiêu?
Keysight công bố 33511B có băng thông 20 MHz với một kênh ra, tốc độ lấy mẫu tối đa 160 MSa/s và độ phân giải 16 bit. Băng thông nâng cấp được lên 30 MHz, nhưng bản một kênh không nâng cấp thành bản hai kênh — vì vậy cần xác định số kênh cần dùng ngay từ khi đặt hàng.
Bộ nhớ sóng tuỳ ý 1 MSa dùng để làm gì?
Bộ nhớ sóng tuỳ ý cho phép nạp một đoạn tín hiệu thật đã ghi lại — tín hiệu cảm biến, tín hiệu rung động, dạng sóng đặc thù — rồi cho máy phát lặp lại chính xác đoạn đó. Chiều sâu bộ nhớ quyết định đoạn tín hiệu tái tạo được dài bao nhiêu; 33511B có 1 MSa/kênh tiêu chuẩn và tuỳ chọn 16 MSa/kênh cho tín hiệu chu kỳ dài.
Vì sao méo hài và jitter của máy phát ảnh hưởng tới kết quả đo?
Nếu tín hiệu kích thích đã chứa sẵn sóng hài, bạn không tách được sóng hài do máy phát sinh ra khỏi sóng hài do mạch cần đo sinh ra. Tương tự, nếu cạnh xung kích thích bị rung thì mọi phép đo thời gian tính từ cạnh đó đều rung theo. Công nghệ Trueform giảm méo hài khoảng 5 lần và jitter khoảng 10 lần so với thế hệ trước, nên phần sai số do chính máy đóng góp nhỏ đi tương ứng.
