Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 33 -
Tính R
S
= R
1
+ R
2
+ R
3
+ R
4
= Ω=
−
=
−
300
12
300
1
1
n
R
g

Trò số điện trở sun ở mỗi thang đo tính theo công thức (2-5).

Ω==
⎟
⎠
⎞
⎜

⎝
⎛
−
−
= 270
20
9
600
20
1
2
1
12
2
300
1
R


Ω==
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
−
= 27
200

9
600
200
1
20
1
12
2
300
2
R


Ω==
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
−
= 7,2
2000
9
600
2000
1
200
1

12
2
300
3
R


R
4
= R
S
– (R
1
+ R
2
+ R
3
) = 300 – 299,7 = 0,3Ω
2.2.2. Mạch đo điện áp một chiều.
Cơ cấu đo từ điện chỉ có thể đo được điện áp nhỏ, để mở rộng thang đo người
ta phải mắc thêm điện trở phụ R
p
nối tiếp với cơ cấu đo (hình 2-5).
Từ hình vẽ ta có:
Rp
+
_
Up
Ug
Ig

Rg
U = U
P
+ U
g
= I
g
(R
P
+ R
g
)
Trong đó R
g
và I
g
là điện trở của cơ cấu đo
và dòng lệch cực đại của thang đo điện kế.
H
ình 2-5
Như vậy, giá trò của điện trở phụ sẽ là:

g
g
p
R
I
U
R −=
(2-6)

Tương tự như thang đo dòng điện một chiều, để đo các trò số điện áp khác
nhau, thang đo điện áp cũng được thiết kế các mạch điện trở phụ kiểu riêng biệt và
điện trở phụ kiểu vạn năng (hình 2-6)
Hình 2-6, a là sơ đồ mạch đo điện áp một chiều với 4 thang đo mắc kiểu điện
trở phụ riêng rẽ. Mạch này có ưu điểm là dễ dàng kiểm tra và sửa chữa, nhưng cũng
có nhược điểm giống như mạch sun riêng rẽ là dễ bò hở mạch đo khi chuyển mạch
tiếp xúc xấu.
R1
R2R3R4
SW
SW
R4
R1
R3
R2
Rg
+
_
1
23
4
4
3
2
1
+
Rg
_
+
_

_
+
a)
b)
Hình 2-
6
a) Mạch vôn kế dùng điện trở phụ kiểu riêng rẽ
b) Mạch vôn kế dùng điện trở phụ vạn năng


Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 34 -

Hình 2-6, b là sơ đồ mắc điện trở phụ vạn năng. Đây là kiểu được dùng rộng
rãi trong các đồng hồ vạn năng. Các điện trở thành phần trên hình 2-6, b dễ dàng tính
theo các công thức sau:

g
gg
I
R
IU
R
−
=
1
1




g
I
UU
R
12
2

−
=

g
I
UU
R
23
3

−
=
Tương tự, ta rút ra công thức tổng quát để tính điện trở phụ mở rộng thang đo
khi đã biết thang đo trước:

g
nn
n
I
UU
R
1


−
−
= (2-7)
Trong đó n là số thứ tự thang đo.
–Ví dụ: Một đồng hồ đo điện vạn năng có điện trở cơ cấu đo là 300 Ω, dòng lệch
toàn thang là 0,3mA. Hãy tính các điện trở phụ vạn năng mở rộng thang đo của vôn
kế để có thể đo được các điện áp 6V, 30V và 150V.
Áp dụng các công thức (2-7) cho các thang đo ta có:
R
1
=
(
)
Ω=Ω=
×
−
k7,1919700
0003,0
3000003,06


Ω=Ω=
−
= kR 8080000
0003,0
630
2


Ω=Ω=

−
= kR 400400000
0003,0
30150
3

Trên các hình 2-7 và hình 2-8 là hai mạch điện trở phụ thực tế của hai đồng
hồ vạn năng U202 và U1.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 35 -

R2
R3
+
R1
-
R4
R8
R7
R6
R5
15 75 300 750
+
-

R15
R4R3
R1
R2

R6
10V
50V
230V 500V
-
+
R8R7 R9
R5
-
+

Hình 2-7. Mạch vôn kế dùng điện trở phụ riêng biệt trong đồng hồ vạn năng U 202







Hình 2-8. Mạch vôn kế dùng điện trở phụ vạn năng trong đồng hồ vạn năng U1
2.3. Đo dòng điện và điện áp xoay chiều.
Cơ cấu đo từ điện chỉ có thể đo dòng một chiều. Để đo dòng điện và điện áp
xoay chiều mạch đo được mắc thêm khối chỉnh lưu. Các mạch chỉnh lưu trong đồng
hồ vạn năng thường dùng là chỉnh lưu 2 bán kỳ, chỉnh lưu cầu đối xứng hoặc không
đối xứng trên các diode Ge. Sơ đồ nguyên lý mạch đo dòng điện và điện áp xoay
chiều của đồng hồ vạn năng Univecka được trình bày trên các hình 2-9 và hìnhø 2-10.
500
300
100
50

30
10
5
3
1
0.5
0.3
0.1
0.05
0.04
0.01
10K
-
+
125
10
20
50 100 200 500
mA
1A
2A 10A
_
+


Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Hình 2
-
9. Mach đo
do

ø
ng điện xoay chie
à
ucu
û
o
à
ng ho
à
-
+
10M
6M
2M
1M
500K
200K
100K
50K
20K
10K
50M
50M
0,01uF
1000V
500 200
100 50
20 10 5 2 1
5KV
+

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 36 -







Hình 2
-
10. Mach đo điện a
ù
p xoay chie
à
ucu
û
o
à
ng ho
à

2.4. Mạch đo điện trở.
Trò số của điện trở thường phân ra các khoảng: trò số nhỏ (dưới 1Ω); trung bình
(1 ÷10
5
Ω) và lớn (trên MΩ).
Các điện trở nhỏ thường đo bằng cầu đo, loại lớn dùng Mêgôm kếá để đo. Loại
trung bình được đo chủ yếu bằng ôm kế. Trong đồng hồ vạn năng thang đo ôm được
khắc độ trực tiếp ra ôm.
Tùy theo cách mắc điện trở cần đo R

X
nối tiếp hay song song với cơ cấu đo,
người ta phân ra hai loại: ôm kế song song và ôm kế mắc nối tiếp.
2.4.1. Ôm kế có điện trở đo mắc nối tiếp.
Trong sơ đồ này điện trở cần đo R
X
được mắc nối tiếp với cơ cấu đo (hình 2-
11, a)
Hình 2-11

G
Rx
R
G
R
Rx
R*
U
+
-
+-
U
+
-
+-
a) b)



Từ hình vẽ ta có:


X
g
RR
U
I
+
=
(2-8)
Nếu U = const thì I
g
= f(R
X
). Thang độ của dụng cụ khắc độ theo R
x
. Vì hàm
truyền (2-8) là phi tuyến nên thang độ R
x
sẽ không đều. Khi R
x
thay đổi giá trò của I
g

sẽ thay đổi.
– Khi R
x
= 0 (ngắn mạch R
x
), dòng I
g

= I
max
, góc lệch kim chỉ thò là lớn nhất
– Khi R
x
=
∞
(hở mạch R
x
), dòng I
g
= 0, góc lệch kim chỉ thò bằng 0.
Như vậy thang độ của ôm kếá loại này ngược với thang đo thông thường, giá
trò 0 Ω ở tận cùng bên phải, còn giá trò ∞ Ω ở tận cùng bên trái.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 37 -
–
Lưu ý. Kết quả đo R
x
chỉ chính xác khi điện áp nguồn không đổi U = const. Để có
thể hiệu chỉnh điện áp nguồn trong một phạm vi biến đổi nhất đònh, người ta dùng
thêm một biến trở R
*

mắc song song với cơ cấu đo (hình 2-11, b). Trước mỗi lần đo ta
phải ngắn mạch 2 que đo (ngắn mạch R
x
) và điều chỉnh kim đồng hồ chỉ đúng số 0,
sau đó tiến hành đo thì kết quả chỉ thò mới chính xác. Núm điều chỉnh của biến trở R

*

được đưa ra trước mặt máy và thường ký hiệu bằng chữ Ω.
Mạch đo ôm mắc nối tiếp như trên được dùng rộng rãi trong các đồng hồ vạn
năng. Thông thường thang độ ôm kếá được cấu tạo theo kiểu thang đo sau lớn gấp 10
lần thang đo trước, nên khi chuyển thang đo chỉ cần nhân hệ số x10, x100, x1000.
Hình 2-12 là mạch đo điện trở trong đồng hồ vạn năng 108-T

R8
R21
R23
R7R6
R5
R4R3
R2
R1
R22
R17
R18
X1
X10
X1K
X10K
1,5V
1,5V
R20
+-
R19

Hình 2-12. Mạch đo điện trở trong đồng hồ vạn năng 108-T

2.4.2 Ôm kế có điện trở đo mắc song song
Sơ đồ của ôm kế mắc song song như hình 2-13. Tương tự như ôm kế mắc nối
tiếp, ta xét 2 trường hợp:
– Khi ngắn mạch R
x
(R
x
= 0) , dòng qua cơ cấu đo bằng 0.
– Khi hở mạch R
x
(R
x
=
∞
) dòng qua cơ cấu đo sẽ được xác đònh bởi điện trở
cơ cấu đo và điện trở mạch ngoài:

g
RR
U
I
+
=
(2-9)
Lúc này dòng điện qua cơ cấu đo sẽ là lớn nhất.
Khi mắc song song R
x
với điện kế G, dòng qua mạch đo sẽ là:

gx

gx
RR
RR
R
U
I
+
+
=
(2-10)

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 38 -

G
R
Rx
G
Rx
R*
U


+
-
+
-
a)
-
+

-
U
+
b)


R




Hình 2-13

Các biểu thức (2-9) và (2-10) cho thấy thang độ của đồng hồ sẽ không đều và
cũng thuận chiều bình thường như các thang đo điện áp và dòng điện.
Để điều chỉnh điểm 0 ban đầu cũng sử dụng thêm điện trở R
*
mắc nối tiếp với
mạch đo (hình 2-13, b).
2.5. Thang đo đề xi ben.
Trong một số đồng hồ vạn năng có thêm thang đo đề xi ben (dB) dùng để đo
mức tín hiệu xoay chiều.
Mức chuẩn quy đònh 1mW trên gánh 600Ω thì điện áp tương ứng là 0,775 V
(được tính từ hệ thức: P = U
2
/R từ đó thì U =
RP.
).
Thang độ dB tương ứng với thang đo điện áp xoay chiều trên đồng hồ. O dB
ứng với vạch kim 0,775V của thang đo điện áp xoay chiều.

Đối với các thang đo khác, giá trò dB được tính bằng cách cộng thêm vào chỉ
số của dụng cụ với trò số không đổi ghi trên mặt đồng hồ.
Ví dụ: Đo bằng thang đo 50 V (14) , số chỉ trên thang độ là +10 dB, thì trò số
thực sẽ là : +10 + 14 dB = 24 dB.
Đo bằng thang đo 500 V(34), kết quả đo sẽ là = số chỉ + 34 dB,

§ 3. ĐO ĐIỆN ÁP BẰNG CÁC VÔN MÉT TƯƠNG TỰ
3.1. Đặc tính chung.
Đo điện áp là một trong những phép đo cơ bản nhất để đo các thông số của tín
hiệu. Khi cần kiểm tra, xác đònh chế độ công tác của thiết bò điện tử thì phép đo điện
áp được sử dùng nhiều nhất. Sở dó vậy, vì phép đo thực hiện nhanh chóng, dễ tiến
hành và có độ chính xác cao.
Đặc điểm của phép đo điện áp trong kỹ thuật điện tử là khoảng trò số đo rộng
và ở trong một dải tần rất rộng dưới nhiều dạng tín hiệu điện áp khác nhau. Độ lớn
của điện áp cần đo có trò số từ vài micrôvôn đến hàng trăm kilôvôn. Dải tần của điện
áp cần đo từ điện áp một chiều, điện áp có tần số biến đổi chậm (khoảng vài phần
trăm Hz) đến điện áp có tần số khá cao tới hàng ngàn MHZ.
Các trò số của điện áp cần đo thường là trò đỉnh (biên độ); trò hiệu dụng và trò
trung bình.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 39 -
– Trò số đỉnh U
m
là giá trò tức thời cực đại của điện áp trong khoảng thời gian
quan sát (hay trong một chu kỳ). Đối với điện áp không đối xứng thì có 2 giá
trò đỉnh: đỉnh dương và đỉnh âm. Với điện áp điều hòa trò đỉnh chính là trò biên
độ.
– Trò hiệu dụng U là giá trò trung bình bình phương của điện áp tức thời trong
khoảng thời gian đo (hay trong một chu kỳ).

∫
=
T
dttu
T
U
0
2
)(
1
(2-11)
Đối với điện áp có chu kỳ dạng không sin, thì bình phương trò số hiệu dụng của điện áp này bằng tổng của bình
phương thành phần điện áp một chiều và bình phương của các thành phần điều hòa.



2
2
2
1
2
0
+++= UUUU
Hay là:
∑
∞
=
=
0
2

k
k
UU
(2-12)
– Trò số trung bình của điện áp (thành phần một chiều) là trò số trung bình cộng các
giá trò tức thời trong khoảng thời gian đo (hay trong 1 chu kỳ).
∫
=
T
tb
dttu
T
U
0
)(
1
(2-13)
Trong trường hợp chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, thì nó bằng trò trung bình cộng của
trò số tuyệt đối các giá trò tức thời:

dttu
T
U
T
tb
∫
=
0
)(
1

(2-14)
Giữa các trò số trò đỉnh, trò hiệu dụng và trò trung bình có các mối quan hệ biểu
thò qua các tỷ số sau:
U
U
k
m
b
=
(2-15)
k
b
– Hệ số biên độ của tín hiệu điện áp.
tb
d
U
U
k
=
(2-16)
k
d
– Hệ số dạng của tín hiệu điện áp.
Trên hình 2-13 là ví dụ để tính các hệ số k
b
và k
d
của các điện áp có các dạng
khác nhau.
– Khi điện áp dạng sin (hình 2-14, a): U

m
=U; U
tb
= 0,9 U;
Vậy : k
b
= 1,41; k
d
= 1,11.
– Khi điện áp dạng răng cưa (hình 2-14, b), có biên độ U
m
, chu kỳ T.
Trò số điện áp tức thời: t
T
U
tu
m
=)( ,
Trò số điện áp hiệu dụng:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 40 -

3

1
0
2
2
2

m
T
m
U
dtt
T
U
T
U ==
∫
;

2
m
tb
U
U =

– Khi điện áp có dạng xung vuông góc đối xứng (hình 2-14, c) thì giá trò điện áp tức
thời:
U(t) =
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
≤≤−
≤≤

Tt
T
U
T
tU
m
m
2
:
2
0:


Trò số điện áp U = U
m
và U
tb
= U
m
; do đó: k
b
= 1 và k
d
=1


u
U
tb
a)

t
T
u
T
U
tb
b)
t
u
T/2
T/2
T
U
m
c)
t
H
ình 2-14

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 41 -

3.2. Các vôn mét điện tử đo điện áp một chiều.
Các vôn kế từ điện bò một số hạn chế là:
– Trở kháng vào nhỏ, do đó không thể đo ở các sơ đồ có trở kháng cao;
– Độ nhạy thấp, nên không thể đo được các điện áp quá nhỏ.
Để khắc phục các nhược điểm trên, người ta sử dụng các bộ biến đổi điện tử,
bán dẫn và thiết kế các máy đo có điện trở vào lớn, độ nhạy cao cho phép đo các
điện áp rất thấp. Các vôn mét điện tử VTVM (vacuum tube voltmeter) và vôn mét
tranzistor TVM (transistor voltmeter) là những dụng cụ đo lường chính xác được sử

dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm vật lý.

3.2.1. Vôn kế transistor tải emiter.
Để tăng trở kháng vào của vôn mét, sử dụng tầng đệm lối vào trên transistor.
Sơ đồ nguyên lý chỉ ra trên hình 2-15, a.
Q
Rs
Rg
G
I
Rs
Rg
G
+V
V
+
-
I = I
E g
B
i
cc
V = 0,7V
BE
R =
Vi
I
B
i
V

E
i
R =
Rs
I
-
V
g
+ R
g
i
+
a)
b)
Hình 2-15. a) Vôn kế sử dụng mạch tải emiter
b) Mạch vôn kế thường

Điện kế từ điện được mắc trên cực emiter của transistor loại silic Q . Giả sử
rằng nguồn nuôi V
cc
= 20V, điện trở tải R
s
+ R
g
= 9,3kΩ , dòng lệch toàn thang của
điện kế là I
g
= 1mA.
Nếu điện áp lối vào là V
i

= 10V, sụt áp trên tiếp giáp V
BE
= 0,7V, như vậy
điện áp ra trên emiter của transistor sẽ là:
V
E
= V
i
– V
BE
= 10 V – 0,7 V = 9,3 V.
Dòng điện chạy qua cơ cấu đo (I
g
) chính bằng dòng emiter của transistor (I
E
),
tức là ta có:
I
E
=
()
mA
k
V
RR
V
gS
E
1
3,9

3,9
=
Ω
=
+

Mặt khác I
E
≈ I
C
= β I
B
, từ đó ta có : I
B
≅ I
E
/ β. Giả thiết rằng β = 100, thì:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 42 -
I
B
= 1 mA / 100 = 10 µA.
– Điện trở vào của mạch gánh emiter (của vôn kế):

A
V
I
V
R

B
i
i
µ
10
10

==
= 1 MΩ
– So sánh với mạch vôn kế thường (hình 2-15, b).
Ở đây điện kế 1 mA được dùng để đo điện áp 10 V. Trong trường hợp này,
điện trở vào của vôn kế khi điện áp vào 10 V sẽ là:

R
i
= Ω== k
mA
V
I
V
g
i
10
1
10

Như vậy sử dụng mạch khuếch đại đệm trên transistor đã làm tăng trở kháng
vào của vôn kế (đối với trường hợp đang xét thì tăng từ 10 kΩ lên 1 MΩ).
– Nhận xét. Khi mắc thêm tầng đệm emiter, do sụt áp trên tiếp giáp V
BE

nên sẽ gây
ra sai số của dụng cụ khi thay đổi điện áp lối vào. Thực vậy, giả sử V
i
= 5V, lẽ ra kim
đồng hồ phải chỉ ở ½ thang đo, nghóa là 0,5 mA. Tuy nhiên ta thấy:
V
E
= V
i
– V
BE
= 5 V – 0,7 V = 4,3 V;
Và dòng qua điện kế sẽ là:
I
g
= V
E
/ (R
S
+ R
g
) = 4,3 V / 9,3 kΩ = 0,46 mA.
Như vậy kết quả đo sẽ không chính xác. Để loại bỏ sai số nói trên, người ta sử
dụng tổ hợp các mạch chia áp và mạch gánh emiter (hình 2-16).
3.2.2. .Mạch vôn kế tải emiter thực tế.
Trên hình 2-16. các điện trở R
3
, R
5
cùng chiết áp R

4
tạo ra bộ chia áp cho điện
áp V
P
điều chỉnh được. Điện trở R
1
đònh thiên cho Q
1
ở thế đất khi không có điện áp
vào tác dụng. Mạch sử dụng nguồn nuôi đối xứng ± V
cc
= ± 10V.
Khi không có điện áp vào tác dụng: V
i
= 0 V, đáy của Q
1
ở 0 V, điện áp
emiter của Q
1
lúc này là:
V
E
= V
B
– V
BE
= 0 V – 0,7 V = –0,7 V.
Và thế trên điện trở R
2
sẽ là :

V
2
= V
R2
= V
E
– ( -V
cc
) = 0,7 V – (-10 V) = + 9,3 V.
Điều chỉnh biến trở R
4
để có V
P
= 0,7 V so với đất hoặc +9,3 V so với –V
cc
,
khi đó điện áp đặt vào điện kế sẽ bằng 0, kim đồng hồ chỉ 0.
Q1
R2
Rs+Rg
R3
R5
R4
I
R1
I
+V
V
B
i

cc
V
E
-V
cc
V
p
3
I
g
+ I
g
I
3

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 43 -
Hình 2-16. Sơ đồ vôn kế mạch gánh emiter
với mạch bổ chính sụt áp trên tiếp giáp E-B

Bây giờ giả sử điện áp lối vào là V
i
= 5V. Lúc này điện áp emiter sẽ là:
-10 V) = 14,3 V.
3 V – (-0,7 V) = 5 V.
g hồ, mạch trên đã khử
được sa
o rằng điện áp của bộ chia áp
V
Hình 2-17. Mạch vôn kế thực tế

với các ma u phân áp
Thực vậy 2-17. Trong đó
2
= 3,
tham số tónh của sơ đồ: V
p
, I
E1
, I
E2
, I
3
và I
B
khi điện áp
ào V
i

ù khi V
i
= 0V thì:
;
(-V
CC
) = 0 – 0,7V – (-12V) = 11,3V;
–
V
E
= 5V – 0,7V = 4,3 V;
và: V

2
= V
E
– (-V
cc
) = 4,3 V – (
Điện áp đặt vào máy đo sẽ là:
V
g
= V
E
– V
p
= 4,
Như vậy toàn bộ giá trò của điện áp vào đặt vào đồn
i số do sụt áp trên tiếp giáp E-B của transistor.
–
Nhận xét. Kết quả tính toán ở trên chỉ đúng khi ch
p
không bò ảnh hưởng bởi dòng của máy đo. Điều này chỉ đúng nếu dòng qua bộ
chia áp (I
3
) lớn hơn nhiều lần dòng lệch cực đại của điện kế (I
g
)
,
Nghóa là: I
3
>> I
g

.
Tuy nhiên nếu điều kiện này thực hiện sẽ gây tổn hao nguồn DC. Để khắc phục
nhược điểm này, người ta dùng một mạch gánh emiter trên Q
2
như sơ đồ hình 2-17

I
Q1
R2
R1
R4
R5
R3
Q2
Rs+Rg
R6
I
I
V
i
B
+V
V
cc
-V
cc
V
p
E1
E2

V
3
I
B
g

ïch bổ chính trên transistor và cầ
, giả sử ta có vôn kế với các mạch bổ chính như hình
R 9kΩ, R
6
= 3,9kΩ, R
3
= 2,7kΩ, R
4
= 1kΩ, R
5
= 2,2 kΩ và R
s
+ R
g
= 1kΩ. Dòng
lệch toàn thang của điện kế làø I
g
= 1mA; Điện áp nguồn nuôi ±V
CC
= ±12V. Các
transistor loại Si có β = 100.
Ta hãy xác đònh các
v
= 0.

Ta co
V
B2
= V
B1
= 0V
V
P
= V
B2
= 0V;
V
R2
= V
i
– V
BE
–
I
E1
= V
R2
/R
2
= 11,3 V/ 3,9 kΩ ≈ 2,9 mA;
I
E1
= I
E2
= 2,9 mA;


Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 44 -
mA
kkk
VV
RRR
VV
I
cc
(
cc
07,4
2,217,2
)12(12
)
543
3
=
Ω+Ω+Ω
−
−
=
++
−
−
≈

và: I
B

≈ I
E
/ β = 2,9 mA /100 = 29 µA
=

4,07mA.
Để thay đổi tầm đo cho vôn mét, người ta mắc bộ phân áp lối vào như sơ đồ
chỉ ra t
Hình 2-18. Mạch
suy giảm đầu vào
Mạch chia áp gồm các điện tr
ho phép chia một cách chính
xác điện áp cần đo trước khi
Như vậy thỏa mãn điều kiện I
B
= 29 µA << I
3
3.2.3.Mạch suy giảm dần đầu vào
rên hình 2-18.

Rb
Rc
Ra
R1
Q3
Q1
R2
SW
25V
5V

i
Bộ suy giảm
đầu vào
V
10V
10K
40K
50K
150K
V
E












ở R
1
, R
a
, R
b
và R

c
c
tác động vào transistor lối vào. Mạch suy giảm đảm bảo
khi tác dụng điện áp vào bất kỳ lối vào nào thì mức tối đa của điện áp lối vào
transistor V
B
luôn luôn là 1V. Ví dụ ở thang đo 25V:

V
KKKK
K
V
RRRR
R
VV
i
10
25
1
cba
B
1
40 50 150 10
1
=
Ω+Ω+Ω+Ω
Ω
==
+++


Như vậy, tùy thuộc vào khoảng đo đã chọn mà vò trí toàn thang đo của dụng
ng hồ, người ta dùng thêm một transistor Q
3
mắc
cụ được tính là 25 V, 10 V hay 5 V.
Để tăng điện trở vào của đồ
Daclington với Q
1
. Như vậy dòng đáy Q
1
sẽ là dòng emiter của Q
3
. Giả sử chọn hệ số
khuếch đại dòng của Q
1
và Q
3
là như nhau: β
1
= β
3
= 100.
Từ hình vẽ ta có:
I
B3
= I
B1
/β
3
= I

E1
/ β
1
. β
3
;
Với dòng emiter I
E1
= 2,9 mA như trong ví dụ ở phần trên thì ta có:

AI
B
µ
29,0
3
==

mA
9,2
100100
×
mạch thì:
Khi với mình Q
1
trong

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 45 -

A

mA
I
B
µ
29
100
9,2
1
==

Với điện áp lối vào V
B
= 1 V, điện trở vào của mạch sẽ là:

Ω≈= k
A
V
R
i
34
29
1


µ

Khi mắc thêm transistor Q
3
, điện trở vào của đồng hồ sẽ là:


Ω≈= M
A
V
R
i
4,3
29,0
1


µ
;
Như vậy nhờ mắc thêm Q
3
, trở kháng vào của đồng tăng thêm 100 lần.

3.3. Kế đầu vào JFET.
Các transistor trường JFET có điện trở vào rất lớn, nếu mắc một FET đầu vào
của vôn kế gánh emiter thì sẽ tăng điện trở vào của vôn mét lên rất nhiều. Sơ đồ
mạch vôn kế đầu vào FET cho trên hình 2-19
Ra
Rd
Rb
Rc
Q3
Q1
R2
R5
R3
R4

Q2
Rs+Rg
R6
I
I
R1
800K
10V
100K
50K
40K
5V
1V
25V
+V
cc
V
-V
cc
V
p
E1
V
E2
3
I
B
g
V
G

S
V
Bộ suy giảm
đầu vào
Tầng vào
FET
Vôn kế mạch gánh emiter
V
i
Hình 2-19. Vôn kế đầu vào FET
Vì dòng cực cổng cua JFET nhỏ hơn 50µA, nên điện trở tối đa 1MΩ thường
được dùng để đònh thiên cực cổng cho FET. Trên hình 2-19, các điện trở của bộ suy
giảm lối vào có điện trở tổng cộng là 1MΩ. Với cách mắc như vậy thì điện trở vào
của vôn kế luôn luôn là 1 MΩ, và điện áp vào của FET luôn luôn là 1V khi tín hiệu
vào cực đại đối với thang đo bất kỳ.
Thực vậy, ví dụ ở thang đo 10 V, ta có:

V
RRRR
RR
VV
dcba
dC
G
1
4060100800
4060
10 10 =
+++
+

×=
+++
+
×=
.
Điện trở vào do mạch tạo ra đối với điện áp cần đo là điện trở toàn phần của
bộ suy giảm, bằng 1MΩ.
–Ví dụ: Cho vôn kế đầu vào FET như hình 2-19, trong đó R
1
= 10KΩ, R
2
=
5,6KΩ, R
6
= 5,6KΩ, R
3
= 1,2KΩ, R
4
= 2KΩ, R
5
= 2,7KΩ và R
s
+R
g
= 1KΩ. Dòng lệch
toàn thang của điện kế là 1mA. Nguồn nuôi ±V
cc
= ± 12V. Các transistor có β = 100.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý

Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 46 -
Điện áp cổng nguồn của FET là V
GS
= –5V. Hãy xác đònh các tham số tónh của sơ đồ:
V
P
, I
S
, I
E1,
I
E2
và I
3
khi V
G
= 0. Xác đònh số chỉ của đồng hồ khi V
i
= 7,5V và máy đo
để ở thang đo 10V.

3.3.1. Ta có: khi V
G
= 0, thì
V
S
= V
G
– V
GS

= 0 V – (-5V) = 5V,
V
R1
= V
s
– (-V
cc
) = 5 V – (-12V) = 17 V,
I
S
= V
R1
/R
1
= 17V / 10KΩ = 1,7mA,
V
P
= V
S
=5V; V
R2
= V
S
– V
BE
– (-Vcc) = 5V – 0,7V – (-12V) = 16,3V;
I
E1
= I
E2

≈ 2,9mA;
I
B
= I
E
/ β = 2,9mA / 100 = 29µA

mA
KKK
VV
RRR
VV
I
cccc
1,4
7,222,1
) 12( 12

)(

543
3
≈
Ω+Ω+Ω
−
−
=
++
−−
=


Như vậy ta có điều kiện thỏa mãn I
B
<< I
3
.
3.3.2. Ở khoảng đo 10V, khi điện áp vào là 7,5V thì:

V
KKKK
KK
V
RRRR
RR
VV
dcba
c
iG
d
75,0
4060100800
4060
5,7 =
Ω+Ω+Ω+Ω
Ω+Ω
⋅=
+++
+
=


V
s
= V
G
– V
GS
= 0,75V–(-5V) = 5,75 V,
V
E1
= V
G
– V
BE
= 5,75 – 0,7 V = 5,05 V,
V
E2
= V
P
– V
BE
= 5V – 0,7 V = 4,3 V,
Điện áp đặt vào cơ cấu đo sẽ là:
V = V
E1
– V
E2
= 5,05 V – 4,3 V = 0,75 V

= V
G

;

mA
K
V
RR
V
I
mS
g
75,0
1
75,0
=
Ω
=
+
=
(75% toàn thang đo).
Như vậy ở thang đo 10V, toàn thang độ là 10V, nên 75% của toàn thang đo sẽ
đọc là 7,5 V.
3.4.Vôn kế transistor khuếch đại.
Để đo các điện áp nhỏ cần khuếch đại lên đến giá trò cần thiết trước khi đưa
vào cơ cấu đo. Nói cách khác phải mở rộng thang đo của vôn kế và tăng độ nhạy của
đồng hồ. Sử dụng các linh kiện điện tử, bán dẫn hoặc dùng khuếch đại thuật toán để
thiết kế các mạch khuếch đại.
3.4.1 Mạch vôn kế dùng khuếch đại vi sai.
Mạch vôn kế khuếch đại vi sai dùng để đo những điện áp rất nhỏ. Sơ đồ
nguyên lý của vôn kế chỉ ra trên hình 2-20. Ở đây các điện trở R
1

và R
6
phân cực đáy
cho Q
1
và Q
2
ở thế đất khi điện áp vào bằng 0. Lúc này sụt áp trên điện trở R
4
là:

V
R4
= 0 – V
BE
– (-V
cc
).
Dòng chảy qua R
4
là:

I
E1
+ I
E2
= V
R4
/ R
4.

Dễ thấy các dòng I
E1
= I
E2
khi V
i
= 0. Vì I
c

≈
I
E
nên ta có:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 47 -
I
C1
= I
C2
≈ (I
E1
+ I
E2
) / 2;
Và :
V
C1
= V
CC

– I
C1
R
L1
= V
CC
– I
C1

⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
2
3
2
R
R
;

V
C2
= V
CC
– I
C2
R

L2
= V
CC
– I
C2

⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
2
3
2
R
R
;
Điện áp đặt vào cơ cấu đo:
V = V
C1
– V
C2



I
Q1
R1

Q2
Rs+Rg
R4
R2 R5
R3
I
-V
V
C1
E1
cc
+V
cc
E2
V
C2
V
i
R
L2
R
L1
R2













Hình 2-20. Mạch vôn kế khuếch đại vi sai
Khi V
i
= 0, I
C1
= I
C2
và V
C1
= V
C2
, điện áp đặt vào máy đo bằng 0.
Trên sơ đồ biến trở R
3
được dùng để điều chỉnh mức “zero” của đồng hồ. Nhờ
R
3
có thể điều chỉnh để hai nửa vi sai hoàn toàn cân bằng về mặt tải và do đó dòng
chạy qua hai transistor, tức là điều chỉnh được V
C1
và V
C2
.
Giả sử tác dụng vào đáy Q
1

một điện áp dương nhỏ làm dòng I
C1
tăng lên.
Dòng I
C1
tăng lên bao nhiêu thì dòng I
C2
giảm xuống bấy nhiêu do 2 nửa mắc vi sai,
và điều đó khiến V
C1
giảm và V
C2
tăng lên. Kết quả là chênh lệch điện áp đặt vào
máy đo sẽ tăng lên gấp đôi.
Ta có : V = V
C1
– V
C2
= A
V
. V
i

Trong đó A
V
là hệ số khuếch đại điện áp của mạch:
ie
Lfe
V
h

Rh
A =
;
h
fe
=
β
– Hệ số khuếch đại đòng điện;
h
ie
= R
BE
– Điện trở base-emiter của tranzistor khi nhìn từ đáy của transistor.
Thông thường giá trò h
ie
= 1-2 KΩ đối với dòng xoay chiều.
–Ví dụ 1: Mạch vôn kế khuếch đại vi sai như hình 2-20. R
2
= R
5
= 4,7KΩ, R
3
= 500Ω,
R
4
= 3,3KΩ, ±V
CC
= ±15V. Hãy xác đònh các mức dòng và áp trong mạch ở chế dộ
tónh (khi V
i

=0).
Ta có: khi V
i
=0, V
B1
= V
B2
= 0;

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 48 -

mA
K
VV
R
VV
II
CCBE
EE
33,4
3,3
)15(7,00
)(0
4
21
=
Ω
−
−

−
=
−
−
−
=+

Và:
mA
mA
II
EE
17,2
2
33,4
21
===

I
C1
= I
C2

≈
I
E
= 2,17 mA
V
RL1
= V

RL2
= I
C
(R
2
+ R
3
/2) = 2,17 mA (4,7 KΩ + 500Ω /2 ) = 10,7 V
V
C1
= V
C2
= V
CC
– V
RL
= 15V – 10,7 V = 4,3 V.
–Ví dụ 2: Các tham số của mạch vôn kế khuếch đại vi sai như ví dụ 1. Các transistor
có h
fe
= 80, h
ie
=1,5K
Ω
. Cơ cấu đo có dòng lệch toàn thang là I
g
= 100µA, điện trở
khung dây là R
g
= 1,2 K

Ω
. Hãy tính giá trò điện trở phụ R
S
để kim điện kế chỉ độ lệch
toàn thang khi điện áp vào V
i
= 10 mV.
Ta có:

(
)
264
3
2
1
2
=
+
==
ie
fe
ie
Lfe
V
h
RRh
h
Rh
A


Điện áp đặt vào cơ cấu đo sẽ là:
V = A
V
. V
i
= 264. 10 mA = 2,64 V.
I
g
= V/ (R
g
+ R
S
)
R
S
= V /I
g
– R
g
= 2,64 V / 100
µ
A – 1,2 KΩ = 25,2 K
Ω
.
3.4.2. .Mạch vôn kế dùng khuếch đại hồi tiếp.
Sơ đồ nguyên lý mạch của vôn kế khuếch đại hồi tiếp chỉ ra trên hình 2-21.
Trong đó Q
1
và Q
2

được mắc như bộ khuếch đại vi sai với nguồn dòng hằng được
thiết kế I = 2mA;
Ta có I = I
C1
+ I
C2
= 2I
C1
= 2I
C2
= 2mA;
Sụt áp trên điện trở R
2
là:
V
R2
= I
C1
R
2
= 1mA. 8,2KΩ = 8,2V.
Thế colector của Q
1
sẽ là:
V
C1
= V
CC
– V
R2

= 12V – 8,2V

= 3,8V.
Vì cực đáy Q
3
được nối với colector Q
1
nên ta có: V
B3
= V
C2
= 3,8V.
Q1
R1
Q2
R4
R2
R5
Q3
Rs+Rg
R3
-V
cc
V
o
+12 V
+4,5V
8,2K
12K
9,9K

1mA
1mA
8,2V
3,8V
12V
100
- 12 V
V
i

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý