Osilloscope

บทที่ 7

                                        
                                                                                     เครื่องวัด ออสซิโลสโคป (OSCILLOSCOPE)

    
              เครื่องวัดทางไฟฟ้าทั่วไปได้แก่ DC หรือ AC VOLTMETER (VOM) นั้นจะสามารถวัดได้เพียงแต่ค่าแรงไฟ DC ค่าพีค หรือค่า RMS เครื่องวัดเหล่านี้จะวัดได้ถูกต้องเฉพาะ

  สัญญาณที่เป็นรูปไซน์ ที่ไม่มีการผิดเพี้ยนเลย หรืออาจจะใช้วัดค่า RMS จริง (True RMS) ของสัญญาณบางแบบ แต่ไม่สามารถจะแสดงให้เห็นได้ว่าสัญญาณเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไป

  ตามค่าเวลาอย่างไรบ้าง ออสซิโลสโคปจึงเป็นเครื่องมือที่สร้างขึ้นมาเพื่อใช้แสดงรูปสัญญาณทางไฟฟ้า และยังสามารถปรับให้สามารถอ่านค่าแรงดันและการเปลี่ยนแปลงของเวลาสา

  มารถบอกได้ว่าสัญญาณที่วัดได้มีค่าแรงดันเท่าใด มีการเปลี่ยนแปลงแรงดันอย่างไรเป็นระยะช่วงเวลาอย่างไรบ้าง ออสซิโลสโคป ทำขึ้นใช้งานอย่างกว้างขวางหลายแบบ บางแบบก็

  เหมาะสำหรับใช้งานทั่วไปบางแบบก็สร้างขี้นมาใช้เฉพาะงานพิเศษซึ่งอาจใช้กับช่วงความถี่ตั้งแต่ 100Hz ถึง 500KHz หรือตั้งแต่ DC ถึง 50MHz และสามารถแสดงรูปสัญญาณเดียว

  หรือหลายๆรูปสัญญาณบนจอเดียวกัน


              7.1 โครงสร้างและการทำงานเบื้องต้นของออสซิโลสโคป


                                        


                                                  รูปที่ 7.1 CATHODE RAY OSSILLOSCOPE-GENERAL BLOCK DIAGRAM

               จากรูปที่ 7.1
    
                  1. CRT คือหลอดภาพชนิด CATHODE RAY TURE มีหน้าที่แสดงเส้นภาพหรือรูปสัญญาณที่ต้องการทราบ ส่วนประกอบของ CATHODE RAY TURE มี 4 ส่วน ดังนี้

                     1.1 ปืนอิเล็กตรอน (Electron Gun) เป็นตัวกำเนิดลำอิเล็กตรอน

                     1.2 ตัวโฟกัสและตัวเร่ง (Focusing and Accelerating) เป็นตัวช่วยให้ลำอิเล็กตรอนมีลักษณะเป็นลำอิเล็กตรอนที่พอดีตามความต้องการ

                     1.3 แผ่นบังคับแกนนอนและแกนตั้ง (Horizontal and Vertical Deflection/Plates) เป็นแผ่นบังคับทิศทางการเคลื่อนที่ของลำอิเล็กตรอน

                     1.4 โครงหลอดแก้วสุญญากาศและจอฟอสเฟอร์ (Phosphorescent Screen) ที่จะเรืองแสงขึ้นที่จุดที่ลำอิเล็กตรอนมากระทบมองเห็นป็นจุดเรืองแสงได้

    
               การบังคับการเคลื่อนที่ของลำอิเล็กตรอน

                  ลำอิเล็กตรอนที่วิ่งผ่านระหว่างแผ่นบังคับ  จะถูกควบคุมด้วยสนามไฟฟ้าจากแผ่นบังคับทั้งในแนวนอน (Vertical Plate) และในแนวตั้ง (Horizontal Plate) เพื่อทำให้เกิด

  การเบี่ยงเบน ซึ่งระยะทางที่ลำอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนหรือเคลื่อนที่ จะเขียนเป็นสมการดังนี้


                                                                      

                                โดยที่

                                                  

                                                

                                                

                                                  

                                                

                                                


               อัตราส่วน ระหว่างระยะทางที่ลำอิเล็กตรอนหักเหไป (D) กับค่าแรงดันที่ป้อนให้กับแผ่นบังคับทั้งสองเรียกว่า ค่าความไว (Sensitivity) นั่นคือ


                                                                              

    
               ค่าความไว (S) มีหน่วยเป็นระยะทางต่อแรงดัน ส่วนกลับของค่าความไว เรียกว่า Defection Factor (G)


                                                                              
    

               ค่า Defection   Factor (G) จะเป็นตัวชี้ว่าจะต้องป้อนแรงดันเท่าไร ถ้าต้องการให้ลำอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปได้ระยะทาง 1 หน่วย

    

               ตัวอย่าง 1 CRT  มีค่า Deflection Factor (G) = 40V/in จงคำนวณหาค่าระยะทางลำอิเล็กตรอนเคลื่อนที่บนจอภาพ เมื่อจ่ายแรงดันให้แผ่นบังคับ 20V และ 120V

    
                                      ที่ 20V


                                                                        
      
                                                                                 

                                       ที่ 120V


                                                                                

    
                ตัวอย่าง 2 ถ้าป้อนแรงดันให้กับแผ่นบังคับ ขนาด 50V ทำให้ลำอิเล็กตรอนหักเหได้ระยะทาง 2.5 นิ้ว จงคำนวณหาค่า Deflection Factor ของหลอด และลำอิเล็กตรอน

                               จะเคลื่อนที่ไปเท่าใด เมื่อป้อนแรงดันขนาด 75V ให้กับหลอด

                                  
                                                                       

                                                                               

                                                                       

                                                                               


                
                 การทำงานของจอภาพฟอสเฟอร์ 

  
                     เมื่อลำอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปกระทบจอฟอสเฟอร์ ก็จะทำให้เกิดการเรืองแสงและด้วยคุณสมบัติของฟอสเฟอร์ก็จะทำให้แสงที่เกิดนี้ยังคงสว่างไปชั่วขณะ จึงทำให้เรา

  มองเห็นเป็นเส้นภาพปรากฏที่จอภาพ คุณสมบัติของฟอสเฟอร์ชนิดต่างๆ สีของแสงที่ปรากฏและระยะเวลาการเรืองแสงแสดงตามตารางที่ 1

PHOSPHOR NO	COLOR OF PHOSPHORESCENT GLOW	PERSISTENCE
P1	Green	Medium
P2	Green	Long
P4	White	Medium
P5	Blue	Very Short
P7	Greenish Yellow	Very Long
P11	Blue	Short
P31	Green	Medium-Short

                  ตารางที่ 1 แสดง CRT Phosphore

    

          2. ภาคลดทอนสัญญาณแนวตั้ง (Vertical input Attenuator) และภาคขยายสัญญาณแนวตั้ง (Vertical Amplifier)

             สัญญาณที่วัดจะถูกป้อนเข้าทาง  Vertical Input โดยจะมีวงจรลดขนาดสัญญาณคือ Vertical Input Attenuator ทำการลดทอนสัญญาณกรณีที่สัญญาณที่ป้อนเข้ามามีค่าสูง

  เกินไปและอาจถูกขยายให้มีค่าสูงขึ้นเมื่อสัญญาณที่ป้อนเข้ามามีค่าต่ำเกินไป  (ปุ่มปรับค่า Volt/Div) แล้วจึงถูกส่งเข้าไปที่หลอดภาพ ในขณะเดียวกันสัญญาณนี้ก็จะถูกป้อนเข้าที่ส่วน

  กำเนิดสัญญาณ  Synchronized  เพื่อเป็นตัวกำหนดการสร้างสัญญาณ SYNC. แล้วป้อนเข้าสู่ภาคขยายสัญญาณแนวนอน  แล้วส่งเข้าหลอดภาพ เพื่อให้ไปสัมพันธ์กับสัญญาณอินพุต

  ให้ปรากฏภาพที่จอ

          3. ภาคลดทอนสัญญาณแนวนอน (Horizontal input Attenuator) และภาคขยายสัญญาณแนวนอน (Horizontal Amplifier)

             เป็นภาคที่รับสัญญาณแนวนอนเข้ามาเพื่อนำมาสัมพันธ์กับสัญญาณแนวตั้ง (สัญญาณอินพุต) เพื่อให้เกิดเส้นภาพที่จอ ในกรณีที่ต้องการนำสัญญาณแนวนอนมาใช้ โดยปกติ

  จะไม่ใช้สัญญาณนี้ จะใช้สัญญาณจากภาคกำเนิดสัญญาณฟันเลื่อย มาสัมพันธ์กับสัญญาณอินพุต

          4. ภาคกำเนิดสัญญาณฟันเลื่อย (Saw tooth Sweep Generator) 
        
              ภาคนี้จะกำเนิดสัญญาณฟันเลื่อยเพื่อป้อนให้กับหลอดภาพ เพื่อให้ไปสัมพันธ์กับสัญญาณอินพุต โดยระดับสัญญาณฟันเลื่อยจะมีลักษณะค่าเป็นลบจนไปถึงค่าเป็นบวก  

              การทำงานของวงจรสวีฟและการบังคับลำอิเล็กตรอน  

              ถ้าแผ่นบังคับทางแนวตั้งได้รับแรงไฟเท่ากับ 0V (Vertical Plate = 0V) และ

              ถ้าแผ่นบังคับทางแนวนอนได้รับแรงไฟเท่ากับ 0V (Horizontal Plate = 0V) แสดงดังรูปที่ 7.2

                                                       

                                                             รูปที่ 7.2 แสดงการทำงานของวงจรสวีฟในการบังคับลำอิเล็กตรอน

    
                จากรูปที่  7.2 จะเห็นว่าถ้าป้อนแรงไฟ DC ค่าๆหนึ่งจะทำให้เกิดเป็นจุดที่จอ และถ้าป้อนแรงไฟที่เป็นลักษณะเป็นแรงไฟที่มีการเปลี่ยนค่าตลอดเวลาก็จะทำให้การเกิดจุด

  เกิดเรียงกันไปตามขนาดของแรงไฟที่ป้อนให้กับแผ่นบังคับแนวตั้ง (Vertical Input) กับแผ่นบังคับแนวนอนก็จะทำให้เกิดเป็นเส้นของสัญญาณ ความสัมพันธ์ของสัญญาณลิเนียร์สวีฟ

  กับสัญญาณทางแนวตั้งอินพุตแสดงดังรูปที่ 7.3, 7.4, 7.5, 7.6 และ 7.8


                                                              

                                             รูปที่ 7.3 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอภาพ เมื่อป้อนสัญญาณอินพุต DC กับสัญญาณสวีฟ

  
                 จากรูปที่ 7.3 จะเห็นว่าเมื่อป้อนสัญญาณอินพุตเป็นสัญญาณไฟ DC และป้อนสัญญาณสวีฟให้กับแผ่นบังคับแนวนอน จะปรากฏสัญญาณที่จอเป็นแรงไฟ DC


                                                                        

                                               รูปที่ 7.4 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอภาพ เมื่อป้อนสัญญาณไซน์ที่อินพุตอย่างเดียว


                                                                             

                                                 รูปที่ 7.5 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอ เมื่อป้อนสัญญาณไซน์ที่อินพุตและป้อนสัญญาณสวีฟ


                                                                     

                                                รูปที่ 7.6 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอ เมื่อป้อนสัญญาณไซน์ที่อินพุตและป้อนสัญญาณสวีฟมีค่าความถี่เท่ากัน


                                                                            

                                                  รูปที่ 7.7 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอ เมื่อป้อนสัญญาณสวีฟมีค่าเวลามากกว่าสัญญาณอินพุต


                                                                              

                                                 รูปที่ 7.8 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอ เมื่อป้อนสัญญาณสวีฟมีค่าเวลาน้อยกว่าสัญญาณอินพุต


                                                                                 

                                                        รูปที่ 7.9 แสดงรูปสัญญาณที่ปรากฏที่จอ เมื่อป้อนสัญญาณสวีฟมีค่าเวลาเท่ากับสัญญาณอินพุต

            
                ตัวอย่างที่ 3 ถ้าป้อนสัญญาณรูปไซน์ ความถี่ 4 KHz ให้กับ Vertical Input ของ Oscilloscope

                                ก.) ถ้าตั้งความเร็วของสัญญาณสวีฟทางแนวนอนไว้ที่ 0.5 mS จะได้รูปไซน์ปรากฏที่จอภาพกี่ไซเกิล ต่อการสวีฟ 1 คาบเวลา

                                ข.) ถ้าเปลี่ยนความถี่สวีฟเป็น 8 KHz จะได้รูปไซน์ปรากฏที่จอภาพกี่ไซเกิล


                                                             

                                              ดังนั้น

                                                                                    

                                                             

                                  ดังนั้นจำนวนที่จะปรากฏที่จอภาพ

                                                                                             

                                                    


                                               ดังนั้น

                                                                                      

                                                      

                                                               

                                      ดังนั้นจำนวนที่จะปรากฏที่จอภาพ

                                                                                               

    

                
                 ซิงโครไนเซชั่นและทริกเกอริ่ง (Synchronize and Trigglering) 

                  ซิงโครไนเซชั่น

                     ข้อดีของออสซิโลสโคป ก็คือ สามารถปรับความถี่หรือความเร็วของการสวีฟ (Time/Div) ของลำอิเล็กตรอนได้ ทำให้สามารถปรับภาพบนจอให้ปรากฏเป็นจำนวนไซเกิล

  ที่ต้องการได้ ทั้งนี้ต้องให้สัญญาณสวีพมีความสัมพัธ์กับสัญญาณอินพุตพอดี จึงทำให้ได้รูปที่ปรากฏที่จอได้โดยที่ไม่มีการเลื่อนไหล แสดงได้ดังรูปที่ 7.10


                                                                              

                                                   รูปที่ 7.10 แสดงสภาพการซิงโครไนซ์ แล้วทำให้เกิดภาพบนจอนิ่งครบ 1 ไซเกิลพอดี

    
                   ถ้าความถี่ของสัญญาณสวีฟ ต่ำกว่าความถี่ของสัญญาณอินพุต ภาพที่ปรากฏจะมีลักษณะเลื่อนไหลไปทางซ้ายมือ ดังรูปที่ 7.11


                                                                                  

    
                            รูปที่ 7.11 แสดงเมื่อความถี่ของสัญญาณสวีฟ ต่ำกว่าสัญญาณอินพุต (Time/Div สูง) ภาพที่ปรากฏจะมีลักษณะเลื่อนไหลไปทางซ้ายมือ

    
                    และถ้าความถี่ของสัญญาณสวีฟ สูงกว่าความถี่ของสัญญาณอินพุต (Time/Div ต่ำ) ภาพที่ปรากฏจะมีลักษณะเลื่อนไหลไปทางขวามือ ดังรูปที่ 7.12


                                                                             

                            รูปที่ 7.12 แสดงความถี่ของสัญญาณสวีฟ สูงกว่าความถี่ของสัญญาณอินพุต (Time/Div ต่ำ) ภาพที่ปรากฏจะมีลักษณะเลื่อนไหลไปทางขวามือ

    

                 การทริกเกอริ่ง (Triggering)

                     วิธีที่จะทำให้เกิดการซิงโครไนซ์ระหว่าง สัญญาณอินพุตกับสัญญาณสวีฟ ก็คือ ใช้วิธีนำเอาส่วนหนึ่งของสัญญาณอินพุต มากระตุ้น (Trigger) ให้วงจรกำเนิดสัญญาณ

  สวีฟ กำเนิดสัญญาณความถี่สวีฟที่ตรงกันหรือซิงโครไนซ์กับสัญญาณอินพุตพอดี ดังรูปที่ 7.13


                                                                                   

                                                                                              รูปที่ 7.13 แสดงสัญญาณทริกเกอร์สวีฟ


                                  BLOCK DIAGRAM SHOWING TRIGGER OPERATION OF SCOPE


                                                

    
                                                         รูปที่ 7.14 แสดง BLOCK DIAGRAM SHOWING TRIGGER OPERATION OF SCOPE

    

                 OSCILLOSCOPE หลายเส้นภาพ

                      การแสดงสัญญาณบนจอออสซิโลสโคป บางขณะก็ต้องการที่จะแสดงสัญญาณหลายสัญญาณเวลาเดียวกัน ซึ่งสามารถทำได้โดยการหลอดจอออสซิลโลสโคปที่มีปืน

  อิเล็กตรอนหลายๆชุด เช่น ออสซิลโลสโคปที่ใช้หลอดเป็นแบบสองบีม (Dual Beam) เรียกว่า Dual Beam Oscilloscope หรือแบบใช้หลอดแบบบีมเดียวร่วมกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทำ

  ให้เกิดเส้นภาพหลายเส้นภาพ เรียกว่า ออสซิลโลสโคปแบบสองเส้นภาพ (Dual Trace) ซึ่งจะมีการทำงานอยู่สองแบบคือ

                     1. อัลเทอเนท (Alternate) จะทำการเขียนเส้นภาพใน CH 1 จนจบใน 1 ไซเกิลแล้วจึงมาเขียนเส้นภาพใน CH2 จนจบใน 1 ไซเกิลแล้วจึงกลับไปเริ่มใหม่ต่อไปเรื่อยๆ

                     2. ชอป (Chopped) ซึ่งจะทำการเขียนเส้นภาพสลับกันไประหว่าง CH1 และ CH2 ไปจนครบ 1 ไซเกิล แสดงลักษณะการทำงานของออสซิลโลสโคปแบบ Dual Beam

  กับออสซิลโลสโคปแบบ Dual Trace พร้อมลักษณะการทำงานแบบ Alternate และ Chopped ได้ดังรูปที่ 7.15


                            
                                            


                                                 รูปที่ 7.15 แสดงบล็อกไดอะแกรมออสซิลโลสโคปแบบ Dual Beam และ Dual Trace



                                                                

    
                                                          รูปที่ 7.16 แสดงลักษณะการเขียนเส้นภาพแบบ Alternate และ Chopped

 


                การนำออสซิลโลสโคปไปใช้งาน 

                    สายวัด PROBE เป็นอุปกรณ์ประกอบสำหรับเป็นสายที่นำไปต่อกับจุดที่ต้องการวัด มี 2 ชนิดคือชนิดใช้วัดกระแส เรียก PROBE กระแส และชนิดใช้วัดแรงดันเรือยก PROBE

  แรงดัน สาย PROBE ของออสซิลโลสโคปจะสามารถปรับค่าอิมพีแดนซ์ได้เพื่อให้เหมาะสมกับอิมพีแดนซ์ของออสซิลโลสโคป ถ้าค่านี้ไม่เหมาะสมกันจะทำให้รูปสัญญาณที่วัดได้ที่จอ

  มีรูปเพี้ยนไป ซึ่งสามารถแสดงรูปและวงจรอิมพีแดนซ์ของสายพร้อมกับรูปสัญญาณที่เพี้ยนไปเมื่อค่าอิมพีแดนซ์นี้ไม่เหมาะสมกัน ดังรูปที่ 7.17


                                                  

                                                        เมื่อปรับค่า Ct มีค่าน้อยไป/เมื่อปรับค่า Ct มีค่าพอดี/เมื่อปรับค่า Ct มีค่ามากไป


                                                    รูปที่ 7.17 แสดงค่าอิมพีแดนซ์ของสาย PROBE และเมื่อปรับค่า Ct ของสายที่มีค่าต่างๆ

    


                   การวัดพื้นฐาน 

                   บนจอออสซิลโลสโคป จะสามารถแสดงเส้นสัญญาณภาพเป็น 2 มิติ คือ แนวตั้งและแนวนอน โดยปกติแล้วสัญญาณที่จะวัดจะป้อนเข้าที่ Vertical Input ส่วน

  Horizontal Input นั้นจะใช้วงจรกำเนิดสัญญาณสวีฟภายในเป็นตัวควบคุม

    
                    1. การวัดค่าแอมปลิจูคหรือความแรงของสัญญาณของสัญญาณ 

                    สเกลด้าน Ver. โดยทั่วไปจะมีหน่วยเป็นโวลท์ต่อเซนติเมตร หรือโวลท์ต่อช่อง (V/Div) และแต่ละช่องยังแบ่งเป็นสเกลย่อยอีก 5 ส่วน ขนาดของสัญญาณสามารถอ่าน

  ได้จากสเกลนี้ โดยให้สัมพันธ์กับค่า V/Div ที่ตั้งไว้นั่นเอง โดยอ่านได้หลายลัษณะเช่น ค่าพีค (Peak) จะอ่านจากระดับกราวด์ถึงยอด, ค่าพีคทูพีค (peak to peak) จะอ่านจากระดับย

  อดล่างถึงยอดบน และค่า อาร์เอ็มเอส (RMS) ก็จะอ่านได้โดยการนำเอาค่าพีคของสัญญาณที่อ่านได้คูณด้วย 0.707V และจะเห็นว่าราเสามารถเลือกโหมดการวัดสัญญาณได้ 2 โหมด

  คือ DC และ AC โหมด DC จะได้ขนาดสัญญาณพร้อมขนาดของแรงไฟดีซีที่มีมาด้วยส่วนโหมด AC จะได้เฉพาะสัญญาณอย่าเดียวสัญญาณดีซี. ที่มีมาด้วยจะถูกกันไม่ให้เข้ามาแสดง

  ดังรูปที่ 7.18


       
                                                          

                                                                           รูปที่ 7.18 แสดงการใช้โหมดการวัดสัญญาณ DC และ AC วัดไฟสลับ

    
                  2. การวัดคาบเวลา

                   เมื่อปรับปุ่มค่าเวลาสวีฟไว้ที่จุดคาลิเบท  (Calibrated) ปุ่มปรับค่าเวลาสวีฟจะอ่านได้ตรงกับที่กำหนดไว้บนจอ เช่น ตั้งที่ 1mS/cm ระยะทางแนวนอน 1 ช่อง จะมีค่าเท่า

  กับระยะเวลา 1mS ซึ่งเมื่อเราทราบค่าระยะเวลาของสัญญาณต่อ 1 ไซเกิลแล้วเราก้สามารถนำมาคำนวณหาค่าความถี่ของสัญญาณนี้ได้ โดยใช้สมการ f = 1/T โดยที่ f  คือ ความถี่,

  T คือ ระยะเวลาของสัญญาณต่อ 1 ไซเกิล แสดงได้ดังรูป 7.19


                                                                  

                                                                       รูปที่ 7.19 แสดงการอ่านค่าระยะเวลาและความแรงของสัญญาณรูปไซน์

    

                 จากรูปที่ 7.19 สัญญาณที่วัดนี้ค่าความแรงสามารถอ่านได้จากความสูงของสัญญาณ ให้สัมพันธ์กับค่า V/Div ที่ตั้ง (จำนวนช่องแนวตั้ง X ค่าที่ตั้งไว้ของ V/Div)ถ้าต้องการ

  อ่านค่าพีคก็อ่านจากระดับกราวด์ถึงระดับสูงสุดของสัญญาณ และถ้าต้องการอ่านค่าพีคทูพีค ก็อ่านจาก และค่าระดับต่ำสุดถึงระดับสูงสุดของสัญญาณ ส่วนถ้าต้องการอ่านค่าอาร์เอ็มเอส

  ก็สามารถนำเอาขนาดของสัญญาณพีคมาคูณกับค่า 0.707 (Vrms = 0.707Vp) และระยะเวลา (T) สามารถอ่านได้จากระยะแนวนอนของสัญญาณใน 1 ไซเกิลให้สัมพันธ์กับค่า Time

  /Div ที่ตั้ง (จำนวนช่องแนวนอน (T) X ค่าที่ตั้งไว้ของ Time/Div)

    
                  ตัวอย่าง ถ้าสัญญาณ Sine Wave จากจอ Oscilloscope มีค่า p-p ได้ 6.4 ช่องแนวตั้ง ถ้าตั้ง V/Div ไว้ที่ 5V/Div จงคำนวณหาค่า Peak to peak(p-p)

  และค่า RMS Voltage

                                                                  


                                                                               

                                                                               

                                                                     

                                                                

                                                                               

    
                  ตัวอย่าง วัดสัญญาณ Sine Wave ที่ 1 คาบเวลาสัญญาณได้ 4.8 ช่องแนวนอน ถ้าตั้ง Time/Div ไว้ที่ 50mS/Div จงหาคำนวณหาค่าความถี่ของสัญญาณนี้

 
                                                                          

                                                                                

                                                                                 

                                                                           

                                                                                 

                                                                                 



                   3. การวัดความต่างเฟส (Phase Shiff Measurement)

                      การวัดความต่างเฟสของสัญญาณสามารถทำได้ 2 วิธี คือ 

                      - วิธีแบบสองเส้นภาพ (Dual Trace) 

                      - วิธีลิซาจูลส์ (Lissajous Figure)

                      3.1 การวัดความต่างเฟสวิธีแบบสองเส้นภาพ ทำได้โดยใช้ออสซิลโลสโคปแบบสองเส้นภาพวัดสัญญาณทั้งสองสัญญาณพร้อมกันแล้วเลือกโหมดการวัดเป็นแบบ

  สองเส้นภาพ (Dual) โดยสัญญาณที่ปรากฏที่จอจะมีสองสัญญาณซึ่งเราจะอ่านค่าความต่างเฟสของสัญญาณได้จากการสังเกตระยะห่างกันที่จุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุดของสัญญาณทั้งสอง

  สัญญาณ (t) แล้วนำมามาเข้าอัตราส่วนกับจำนวนช่องของสัญญาณ 1 ไซเกิล (T) แล้ว คูณด้วย ค่า 360 องศา ดังสมการดังต่อไปนี้

              
                                                                      

    
                                โดยที่     คือ ค่าความต่างเฟสของสัญญาณ มีหน่วยเป็นองศา

                                          t   คือ ระยะทางการต่างเฟส

                                          T คือ ระยะทางบนจอ 1 ไซเกิล


                                                           

                                                  รูปที่ 7.20 แสดงการวัดความต่างเฟสของสัญญาณแบบ Dual Trace

                

                ตัวอย่าง ถ้าตั้งระยะทางบนแกนแนวนอน ไว้ที่ 9 ช่องต่อ  1 ไซเกิล (T) วัดระยะการต่างเฟสได้ 0.4  ช่อง (t) จงคำนวณดังต่อไปนี้

                          ก.) สเกลแฟสเตอร์ และองศาความต่างเฟส

                           ข.) จำนวนช่องที่อ่านได้ ของการต่างเฟสจากสัญญาณต่างเฟส 60 องศา


                          ก) สเกลแฟคเตอร์

                                                                 

                                                                 

                                    

                                                                 

    
                          ข) จำนวนช่องการต่างเฟสที่ 60 องศา


                                                                 

                                                                 

                                                                 



                      3.2 การวัดความต่างเฟสวิธีแบบ ลิสซาจูส์ (LISSAJOUS) เป็นการวัดสัญญาณในลักษณะ Phase Shift ภาพ ทำได้โดยใช้ออสซิลโลสโคปแบบสองเส้นภาพวัดสัญ

   ญาณทั้งสองสัญญาณพร้อมกันแล้วเลือกโหมดการวัดเป็นแบบลิสซาจูส์ ซึ่งแบบนี้ที่จอสโคปจะแสดงเป็นรูปภาพวงกลมหรือวงรี สามารถอ่านค่าความต่างเฟสได้จากสมการดังนี้

        
                                                          

    
                             โดยที่    คือ ค่าความต่างเฟสของสัญญาณ 

                                     A  คือ ระยะทางที่จุดตัดของรูปกับแกน X จากล่างถึงบน

                                     B  คือ ระยะทางของความสูงของรูป จากล่างสุดถึงบนสุด


                                        

    
                                                    รูปที่ 7.21 แสดงสัญญาณที่ปรากฏที่จอเมื่อวัดความต่างเฟสแบบลิสซาจูส


                        
                                                             

                                                                     

                                                                                       


                                    ในทางปฏิบัติ เราจะใช้ A และ B แทนค่า V และ Vm เป็น 2 เท่า

                                                                       ดังนั้น

                                                                                       


                                             


                                                                             รูปที่ 7.22 แสดงรูปลิสซาจูสความต่างเฟสที่ค่าต่างๆ

    

                4. การใช้รูปลิสซาจูสวัดหาค่าความถี่ รูปภาพลิสซาจูสสามารถใช้นำมาใช้ในการอ่านหาค่าความถี่ได้ โดยการนำเอาสัญญาณที่ทราบค่าแล้วป้อนเข้าที่ Vertical Input

  (CH1) และสัญญาณที่ไม่ทราบค่าป้อนเข้าที่ Horizontal Input หรือ Vertical Input (CH2) แล้วใช้วิธีวัดแบบลิสซาจูส แล้วสังเกตรูปภาพที่เกิดขึ้นมาคำนวณได้จากสมการดังต่อไปนี้


                                                           

                                                

    
                              แสดงได้ดังรูปที่ 7.23


                                                       

    
                                                                                  รูปที่ 7.23 แสดงการวัดความถี่โดยรูปภาพลิสซาจูส

    
                                  ตัวอย่าง จากรูป จงหาค่าความถี่ที่อ่านได้


                                                                    

                                                                   ก) fH = 1 KHz       ข) fH = 600 KHz        ค) fH = 1 KHz

                      
                                 ก)

                                               

                                 ข)

                                              

                                  ค)