Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 3 ppsx

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 2-1 6 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 Vi = 5V Lúc này điện áp emiter sẽ l : VE = 5V – 0,7V = 4 ,3 V; v : V2 = VE – (-Vcc) = 4 ,3 V – (-1 0 V) = 14 ,3 V Điện áp đặt vào máy đo sẽ l : – Vg = VE – Vp = 4 ,3 V – (-0 ,7 V) = 5 V Như vậy toàn bộ giá trò của điện áp vào đặt vào... emiter của Q3 Giả sử chọn hệ số khuếch đại dòng của Q1 và Q3 là như nhau: β1 = 3 = 100 Từ hình vẽ ta c : IB3 = IB1 / 3 = IE1/ β1 3; Với dòng emiter IE1 = 2,9 mA như trong ví dụ ở phần trên thì ta c : I B3 = 2,9 mA = 0,29 µA 100 × 100 Khi với mình Q1 trong mạch th : Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử I B1 = - 45 - 2,9 mA = 29 µA 100 Với điện áp lối vào VB = 1 V, điện trở vào... tham số tónh của sơ đ : Vp, IE1, IE2, I3 và IB khi điện áp vào Vi = 0 Ta có khi Vi = 0V th : VB2 = VB1 = 0V; VP = VB2 = 0V; VR2 = Vi – VBE –(-VCC) = 0 – 0,7V – (-1 2V) = 11,3V; IE1 = VR2/R2 = 11 ,3 V/ 3, 9 kΩ ≈ 2,9 mA; IE1 = IE2 = 2,9 mA; Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử I3 ≈ - 44 - Vcc − (−Vcc ) 12V − (−12V ) = = 4,07 mA R3 + R4 + R5 2,7 kΩ + 1kΩ + 2,2kΩ v : IB ≈ IE / β = 2,9 mA... Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 46 - Điện áp cổng nguồn của FET là VGS = –5V Hãy xác đònh các tham số tónh của sơ đ : VP, IS, IE1, IE2 và I3 khi VG = 0 Xác đònh số chỉ của đồng hồ khi Vi = 7,5V và máy đo để ở thang đo 10V 3. 3.1 Ta c : khi VG = 0, thì VS = VG – VGS = 0 V – (-5 V) = 5V, VR1 = Vs – (-Vcc) = 5 V – (-1 2V) = 17 V, IS = VR1/R1 = 17V / 10KΩ = 1,7mA, VP = VS =5V; VR2 = VS – VBE – (-Vcc)... R5 = 4,7KΩ, R3 = 500Ω, R4 = 3, 3KΩ, ±VCC = ±15V Hãy xác đònh các mức dòng và áp trong mạch ở chế dộ tónh (khi Vi =0) Ta c : khi Vi =0, VB1 = VB2 = 0; Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 48 - I E1 + I E 2 = V : 0 − V BE − (−VCC ) 0 − 0,7V − ( −15V ) = = 4 ,33 mA 3, 3KΩ R4 I E1 = I E 2 = 4 ,33 mA = 2,17 mA 2 IC1 = IC2 ≈ IE = 2,17 mA VRL1 = VRL2 = IC (R2 + R3/2) = 2,17 mA (4,7 KΩ + 500Ω... IE2 khi Vi = 0 Vì Ic ≈ IE nên ta c : Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 47 - IC1 = IC2 ≈ (IE1 + IE2 ) / 2; R ⎞ ⎛ VC1 = VCC – IC1 RL1= VCC – IC1 ⎜ R2 + 3 ⎟ ; 2 ⎠ ⎝ R ⎞ ⎛ VC2 = VCC – IC2RL2 = VCC – IC2 ⎜ R2 + 3 ⎟ ; 2 ⎠ ⎝ Điện áp đặt vào cơ cấu đo: V = VC1 – VC2 Và : +Vcc R L1 R L2 R3 R2 VC1 Vi R5 Rs+Rg VC2 Q1 R1 Q2 I E1 IE2 R2 R4 -Vcc Hình 2-2 0 Mạch vôn kế khuếch đại vi sai Khi... 0,7 V = 4 ,3 V, Điện áp đặt vào cơ cấu đo sẽ l : V = VE1 – VE2 = 5,05 V – 4 ,3 V = 0,75 V = VG; Ig = V 0,75V = = 0,75mA (75% toàn thang đo) R S + Rm 1KΩ 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... 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 2-2 0 Ở đây các điện trở R1 và R6 phân cực đáy cho Q1 và Q2 ở thế đất khi điện áp vào bằng 0 Lúc này sụt áp trên điện trở R4 l : Dòng chảy qua R4 l : VR4 = 0 – VBE – (-Vcc)... lệch điện áp đặt vào máy đo sẽ tăng lên gấp đôi Ta có : V = VC1 – VC2 = AV Vi Trong đó AV là hệ số khuếch đại điện áp của mạch: AV = h fe RL hie ; hfe = β – Hệ số khuếch đại đòng điện; hie = RBE – Điện trở base-emiter của tranzistor khi nhìn từ đáy của transistor Thông thường giá trò hie = 1-2 KΩ đối với dòng xoay chiều –Ví dụ 1: Mạch vôn kế khuếch đại vi sai như hình 2-2 0 R2 = R5 = 4,7KΩ, R3 = 500Ω,... sẽ l : Ri = 1V ≈ 34 kΩ 29 µA Khi mắc thêm transistor Q3, điện trở vào của đồng hồ sẽ l : Ri = 1V ≈ 3, 4 MΩ ; 0,29 µA Như vậy nhờ mắc thêm Q3, 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 2-1 9 Bộ . Lý Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 35 - R2 R3 + R1 - R4 R8 R7 R6 R5 15 75 30 0 750 + - R15 R4R3 R1 R2 R6 10V 50V 230 V 500V - + R8R7 R9 R5 - + Hình 2-7 . Mạch vôn kế dùng điện trở phụ. Kỹ Thuật Đo Lường Điện Điện tử - 33 - Tính R S = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 = Ω= − = − 30 0 12 30 0 1 1 n R g Trò số điện trở sun ở mỗi thang đo tính theo công thức ( 2-5 ). Ω== ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − =. 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 2-1 6.