Hiểu Biểu Đồ Sóng Điện

Các hệ thống điện tử dựa vào nhiều loại dạng sóng tín hiệu khác nhau, từ các dạng sóng hình sin đơn giản đến các dạng phức tạp hơn được tạo ra bởi các bộ tạo sóng. Các bộ dao động đóng vai trò trung tâm của việc tạo ra các dạng sóng điện liên tục, thường tạo đầu ra hình sin ở các tần số hoặc bước sóng cụ thể, được xác định bởi các thành phần cộng hưởng của mạch. Dù có nhiều loại mạch dao động khác nhau, hầu hết đều bao gồm một bộ khuếch đại kết hợp với mạch LC (Cuộn cảm-Tụ điện) hoặc RC (Điện trở-Tụ điện) để tạo ra sóng sin.

Trong các mạch điện tử, các loại dạng sóng, tần số và hình dạng khác nhau là cần thiết, chẳng hạn như sóng vuông, sóng chữ nhật, sóng tam giác, sóng răng cưa, xung và đỉnh nhọn. Những dạng sóng này được sử dụng làm tín hiệu thời gian, tín hiệu xung nhịp, hoặc xung kích hoạt. Để sử dụng hiệu quả các tín hiệu này, bạn cần hiểu các đặc điểm cơ bản của các dạng sóng điện.

Sóng điện là đại diện trực quan của sự biến thiên điện áp hoặc dòng điện theo thời gian. Khi vẽ những sự thay đổi này trên đồ thị với thời gian trên trục x, ta thu được một sóng. Các dạng sóng có thể được phân loại thành hai nhóm chính: dạng sóng một chiều và dạng sóng hai chiều.

Dạng sóng một chiều:

‍Những dạng sóng này chỉ di chuyển theo một hướng, hoặc dương hoặc âm, mà không cắt qua trục không. Ví dụ bao gồm tín hiệu thời gian sóng vuông, xung nhịp và xung kích hoạt.

Dạng sóng hai chiều: Còn được gọi là dạng sóng xoay chiều, những dạng sóng này thay đổi giữa hướng dương và âm, thường xuyên cắt qua trục không. Sóng sin là sóng hai chiều phổ biến nhất.

Dù là loại nào, tất cả các dạng sóng điện đều có ba đặc điểm cơ bản: chu kỳ, tần số và biên độ.

• ‍Chu kỳ: Chu kỳ là thời gian, tính bằng giây, để sóng hoàn thành một chu kỳ đầy đủ. Đối với sóng sin, chu kỳ được gọi là thời gian chu kỳ (T), và đối với sóng vuông, chu kỳ được gọi là chiều rộng xung.‍
• Tần số: Tần số là số lần sóng lặp lại trong một giây, được tính bằng nghịch đảo của chu kỳ (ƒ = 1/T). Đơn vị tiêu chuẩn của tần số là Hertz (Hz).‍
• Biên độ: Biên độ đo cường độ của sóng, được biểu thị bằng volt hoặc ampe.

Dạng sóng tuần hoàn 

Dạng sóng tuần hoàn, chẳng hạn như sóng sin, là một trong những dạng phổ biến nhất trong điện tử. Sóng xoay chiều (AC) trong nguồn điện gia dụng là một sóng sin, dao động giữa giá trị cực đại và cực tiểu theo thời gian. Thời gian cần thiết để mỗi chu kỳ của sóng hình sin được gọi là chu kỳ. Chu kỳ này thay đổi tùy thuộc vào tần số của dạng sóng; ví dụ, một dạng sóng có chu kỳ một giây có tần số là một Hertz.

Mối quan hệ giữa chu kỳ và tần số là cơ bản: khi chu kỳ giảm, tần số tăng và ngược lại. Tần số được biểu thị bằng Hertz, với các đơn vị lớn hơn như kilohertz (kHz), megahertz (MHz) và gigahertz (GHz) được sử dụng cho các tần số cao hơn.

Dạng sóng vuông 

Dạng sóng vuông được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử, đặc biệt trong các hệ thống số để kiểm soát tín hiệu đồng hồ và thời gian. Sóng vuông có hình dạng đối xứng, với độ rộng xung dương và âm bằng nhau, tạo ra chu kỳ hoạt động 50%. Các cạnh dốc, gần như thẳng đứng của sóng vuông phân biệt nó với sự tăng giảm mượt mà của sóng sin.

Sóng vuông rất quan trọng trong các mạch logic số, đại diện cho các trạng thái nhị phân với các mức biên độ cao và thấp. Chu kỳ nhiệm vụ của một sóng vuông là 50%, nhưng nếu tỷ lệ này bị lệch, dạng sóng trở thành dạng sóng chữ nhật hoặc một xung nếu thời gian "bật" rất ngắn.

Dạng sóng chữ nhật 

Dạng sóng chữ nhật khác với sóng vuông ở chỗ độ rộng xung dương và âm của chúng không bằng nhau. Những dạng sóng không đối xứng này có thời gian "đánh dấu" (độ rộng xung dương) và "khoảng trống" (độ rộng xung âm) khác nhau, với tỷ lệ của những thời gian này được gọi là "tỷ lệ đánh dấu-khoảng trống". Dạng sóng chữ nhật được sử dụng để điều chỉnh công suất trong các ứng dụng như kiểm soát tốc độ đèn hoặc động cơ, nơi điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ thay đổi công suất trung bình cho tải.

Dạng sóng tam giác và răng cưa 

Sóng tam giác là sóng hai chiều, không phải là sóng sin, dao động giữa các đỉnh dương và âm. Sóng này có sự tăng và giảm tuyến tính, với thời gian bằng nhau cho cả hai giai đoạn dương và âm, tạo ra chu kỳ hoạt động 50%. Dạng sóng tam giác không đối xứng, nơi thời gian tăng và giảm khác nhau, được gọi là dạng sóng răng cưa.

Sóng răng cưa giống như những chiếc răng của lưỡi cưa, đặc trưng bởi sự tăng chậm với sự giảm dốc hoặc sự tăng dốc với sự giảm chậm. Những sóng này giàu sóng hài, khiến chúng hữu ích trong tổng hợp âm thanh để tạo ra các tông mà không bị méo tiếng.

Dạng sóng xung và kích hoạt 

Sóng xung và sóng kích hoạt có liên quan chặt chẽ với nhau, trong đó sóng kích hoạt là những xung hẹp. Sóng xung thường được sử dụng để kiểm soát thời gian của các sự kiện, chẳng hạn như khởi động bộ đếm thời gian hoặc kích hoạt các thiết bị bán dẫn công suất như thyristor và triac.

Máy tạo sóng 

Máy phát sóng, hay máy tạo sóng, tạo ra nhiều dạng sóng ở các tần số cụ thể. Các thiết bị như IC 8038 có thể tạo ra sóng sin, sóng vuông, và sóng tam giác trong một dải tần số rộng. Các máy tạo sóng là các công cụ quan trọng trong điện tử, cung cấp các đầu ra dạng sóng ổn định cho nhiều ứng dụng khác nhau.