Bài giảng Cơ sở đo lường điện tử - Nguyễn Trung Hiếu

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
BÀI GIẢNG MÔN
CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ
Giảng viên: KS. Nguyễn Trung Hiếu
Điện thoại/E-mail: 0916566268; trunghieutq@gmail.com
Bộ môn: Kỹ thuật điện tử - Khoa KTDT1
Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 1/2009-2010
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
2
Sách tham khảo
1. Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử, Vũ Quý Điềm, nhà xuất bản KHKT, 2001
2. Đo lường điện-vô tuyến điện, Vũ Như Giao và Bùi Văn Sáng, Học viện kỹ
thuật quân sự, 1996
3. Electronic Test Instruments, Bob Witte, 2002
4. Radio Electronic Measurements, G.Mirsky, Mir Publishers, Moscow, 1978
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
3
NỘI DUNG
• CHƯƠNG 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
• CHƯƠNG 2. Đánh giá sai số đo lường
• CHƯƠNG 3. Các cơ cấu chỉ thị trong máy đo
• CHƯƠNG 4. Máy hiện sóng
• CHƯƠNG 5. Đo tần số, khoảng thời gian và độ di pha
• CHƯƠNG 6. Đo dòng điện và điện áp
• CHƯƠNG 7. Đo công suất
• CHƯƠNG 8. Phân tích phổ
• CHƯƠNG 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
4
CHƯƠNG 1
• Định nghĩa
• Các phương pháp đo
• Phương tiện đo và các đặc tính cơ bản của phương 
tiện đo
• Phân loại các máy đo
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
5
1.2. Các phương pháp đo
1. Phương pháp đo trực tiếp: dùng máy đo hay các mẫu đo (các chuẩn) để
đánh giá số lượng của đại lượng cần đo. Kết quả đo chính là trị số của đại 
lượng cần đo.
- VD: đo điện áp bằng vôn-mét, đo tần số bằng tần số-mét, đo công suất
bằng oát-mét,...
- Đặc điểm: đơn giản, nhanh chóng, loại bỏ được các sai số do tính toán
2. Đo gián tiếp: kết quả đo không phải là trị số của đại lượng cần đo, mà là các
số liệu cơ sở để tính ra trị số của đại lượng này.
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
1.1. Định nghĩa
Đo lường: là khoa học về các phép đo, các phương pháp và các công cụ để đảm
bảo các phương pháp đo đạt được độ chính xác mong muốn
Đo lường điện tử: là đo lường mà trong đó đại lượng cần đo được chuyển đổi
sang dạng tín hiệu điện mang thông tin đo và tín hiệu điện đó được xử lý và đo
lường bằng các dụng cụ và mạch điện tử.
aX =
( )naaaFX ,...,, 21=
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
6
VD: đo công suất bằng vôn-mét và ampe-mét, đo hệ số sóng chạy bằng dây đo,...
- Đặc điểm: nhiều phép đo và thường không nhận biết ngay được kết quả đo
3. Phương pháp đo thống kê: thực hiện đo nhiều lần một đại lượng đo với cùng
thiết bị đo và trong cùng điện kiện đo, kết quả đo được tính là giá trị trung bình
thống kê của của các lần đo đó. 
- Đặc điểm: cho phép loại trừ các sai số ngẫu nhiên và thường dùng khi kiểm
chuẩn thiết bị đo.
4. Phương pháp đo tương quan: dùng để đo các quá trình phức tạp, khi không 
thể thiết lập một quan hệ hàm số nào giữa các đại lượng là các thông số của 
một quá trình nghiên cứu. VD: tín hiệu đầu vào và đầu ra của một hệ thống
- Thực hiện bằng cách xác định khoảng thời gian và kết quả của một số thuật 
toán có khả năng định được trị số của đại lượng thích hợp.
- Đặc điểm: cần ít nhất hai phép đo mà các thông số từ kết quả đo của chúng 
không phụ thuộc lẫn nhau. Độ chính xác được xác định bằng độ dài khoảng 
thời gian của quá trình xét.
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
7
5. Các phương pháp đo khác:
• Phương pháp đo thay thế: Phép đo được tiến hành hai lần, một lần với đại
lượng cần đo và một lần với đại lượng đo mẫu. Điều chỉnh để hai trường hợp
đo có kết quả chỉ thị như nhau.
• Phương pháp hiệu số: Phép đo được tiến hành bằng cách đánh giá hiệu số trị
số của đại lượng cần đo và đại lượng mẫu. (phương pháp vi sai, phương 
pháp chỉ thị không, phương pháp bù)
• Phương pháp đo thẳng: kết quả đo được định lượng trực tiếp trên thanh độ
của thiết bị chỉ thị. Tất nhiên sự khắc độ của các thang độ này đã được lấy
chuẩn trước với đại lượng mẫu cùng loại với đại lượng đo.
• Phương pháp chỉ thị số: đại lượng cần được đo được biến đổi thành tin tức
là các xung rời rạc. Trị số của đại lượng cần đo được tính bằng số xung
tương ứng này.
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
8
1.3. Phương tiện đo và các đặc tính cơ bản
1. Phương tiện đo là phương tiện kĩ thuật để thực hiện phép đo, chúng có những
đặc tính đo lường đã được qui định.
- Phương tiện đo đơn giản: mẫu, thiết bị so sánh, chuyển đổi đo lường
- Phương tiện đo phức tạp: máy đo (dụng cụ đo), thiết bị đo tổng hợp và hệ thống
thông tin đo lường.
+ Mẫu: phương tiện đo dùng để sao lại đại lượng vật lí có giá trị cho trước với độ
chính xác cao. Chuẩn là mẫu có cấp chính xác cao nhất. Chuẩn là phương tiện đo
đảm bảo việc sao và giữ đơn vị tiêu chuẩn.
+ Thiết bị so sánh: phương tiện đo dùng để so sánh 2 đại lượng cùng loại để xem
chúng “ = ”, “ > ”, “ < ”
+ Chuyển đổi đo lường: phương tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thông tin đo
lường về dạng thuận tiện cho việc truyền tiếp, biến đổi tiếp, xử lí tiếp và giữ lại
nhưng người quan sát không thể nhận biết trực tiếp được (VD: bộ KĐ đo lường;
biến dòng, biến áp đo lường; quang điện trở, nhiệt điện trở,...)
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
9
+ Dụng cụ đo: phương tiện đo dùng để biến đổi tín hiệu thông tin đo lường về
dạng mà người quan sát có thể nhận biết trực tiếp được (VD: vônmét, ampe mét,...)
Hình 1.1 – Sơ đồ phân loại tổng quan thiết bị đo
+ Thiết bị đo tổng hợp là các phương tiện đo phức tạp, đa năng dùng để kiểm tra, 
kiểm chuẩn và đo lường các tham số phức tạp.
+ Hệ thống thông tin đo lường: Hệ thống mạng kết nối của nhiều thiết bị đo, cho
phép đo lường và điều khiển từ xa, đo lường phân tán... 
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Dụng cụ đo
Mức độ tự
động hóa
Dụng cụ đo
không tự
động
Dụng cụ đo
tự động
Dạng của tín
hiệu
Dụng cụ đo
tương tự
Dụng cụ
đo số
Phương pháp
biến đổi
Dụng cụ
đo biến
đổi thẳng
Dụng cụ
đo biến
đổi cân
bằng
Các đại lượng
đầu vào
Dụng cụ
đo dòng
điện
Dụng cụ
đo tần số
...
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
10
2. Các đặc tính cơ bản của phương tiện đo
• Các đặc tính tĩnh: được xác định thông qua quá trình chuẩn hoá thiết bị.
+ Hàm biến đổi: là tương quan hàm số giữa các đại lượng đầu ra Y và các đại
lượng đầu vào X của phương tiện đo, Y=f(X)
+ Độ nhạy: là tỷ số giữa độ biến thiên của tín hiệu ở đầu ra Y của phương tiện đo
với độ biến thiên của đại lượng đo đầu vào X tương ứng. 
Ký hiệu: 
+ Phạm vi đo: là phạm vi thang đo bao gồm những giá trị mà sai số cho phép của
phương tiện đo đối với các giá trị đo đã được qui định
+ Phạm vị chỉ thị : là phạm vi thang đo được giới hạn bởi giá trị đầu và giá trị cuối
của thang đo.
+ Cấp chính xác: được xác định bởi giá trị lớn nhất của các sai số trong thiết bị
đo. Thường được tính toán bằng giới hạn của sai số tương đối quy đổi.
+ Độ phân giải: Chính là độ chia của thang đo hay giá trị nhỏ nhất có thể phân
biệt được trên thang đo (mà có thể phân biệt được sự biến đổi trên thang đo).
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
dYS
dX
=
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
11
• Các đặc tính động: Phần lớn các thiết bị đo không đáp ứng tức thời ngay khi đại
lượng đo thay đổi (do quán tính, nhiệt dung hoặc điện dung) 
→ sự hoạt động ở trạng thái động hoặc trạng thái giao thời của thiết bị đo cũng
quan trọng như trạng thái tĩnh.
+ Đối với đại lượng đo có 3 dạng thay đổi như sau:
¾ Thay đổi có dạng hàm bước theo thời gian
¾ Thay đổi có dạng hàm tuyến tính theo thời gian
¾ Thay đổi có dạng hàm điều hòa theo thời gian
+ Đặc tuyến động của thiết bị đo:
¾ Tốc độ đáp ứng
¾ Độ trung thực
¾ Tính trễ
¾ Sai số động
+ Gồm:
¾ Đáp ứng động ở bậc Zero (bậc không) 
¾ Đáp ứng động ở bậc 1 
¾ Đáp ứng động của thiết bị bậc 2 
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
12
1.3. Phân loại các máy đo
a) Máy đo các thông số và đặc tính của tín hiệu:
VD: Vôn mét điện tử, tần số mét, MHS, máy phân tích phổ, ...
- x(t): tín hiệu cần đo đưa tới đầu vào máy
- Mạch vào: truyền dẫn tín hiệu từ đầu vào tới Thiết bị biến đổi. Thực hiện tiền xử
lý tín hiệu vào như tiền khuếch đại, suy giảm, giới hạn băng tần, lọc nhiễu, phối
hợp trở kháng, nhưng không làm mất thông tin đo. Mạch vào thường là bộ KĐ 
tải catốt (Zvào cao), thực hiện phối hợp trở kháng.
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Mạch vào Thiết bịbiến đổi
Thiết bị
chỉ thị
Nguồn
cung cấp
Tín hiệu
mang thông
tin đo x(t)
Hình 1.2 – Cấu trúc máy đo tham số và đặc tính của tín hiệu
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
13
- Thiết bị biến đổi: thực hiện so sánh và phân tích.
Có thể tạo ra tín hiệu cần thiết để so sánh tín hiệu cần đo với tín hiệu mẫu.
Có thể phân tích tín hiệu đo về biên độ, tần số, hay chọn lọc theo thời gian.
Thường là các mạch KĐ, tách sóng, biến đổi dạng điện áp tín hiệu, chuyển đổi
dạng năng lượng,...
- Thiết bị chỉ thị: biểu thị kết quả đo dưới dạng thích hợp với giác quan giao tiếp
của sinh lí con người hay với tin tức đưa vào bộ phận điều chỉnh, tính toán,...
VD: Các cơ cấu chỉ thị , Ống tia điện tử, cơ cấu chỉ thị số dùng LED 7 đoạn hay 
LCD 7 đoạn
- Nguồn cung cấp: cung cấp năng lượng cho máy và làm nguồn tạo tín hiệu chuẩn
b) Máy đo đặc tính và thông số của mạch điện:
Mạch điện cần đo thông số: mạng 4 cực, mạng 2 cực, các phần tử của mạch điện.
Sơ đồ khối chung: cấu tạo gồm cả nguồn tín hiệu và thiết bị chỉ thị, (hvẽ)
VD: máy đo đặc tính tần số, máy đo đặc tính quá độ, máy đo hệ số phẩm chất, đo
RLC, máy thử đèn điện tử, bán dẫn và IC; máy phân tích logic; máy phân tích
mạng 4 cực ...
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
14
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Hình 1.3 – Cấu trúc máy đo tham số và đặc tính của mạch điện
Nguồn tín
hiệu thử
Thiết bị biến
đổi, xử lý tín
hiệu
Thiết bị
chỉ thị
Nguồn
cung cấp
Mạch cần đo
tham số, đặc tính
(a) – Cấu trúc máy đo tham số và đặc tính của mạch có nguồn tín hiệu thử
(b) – Cấu trúc máy đo tham số và đặc tính của mạch có nguồn tín hiệu thử độc lập
Mạch vào Thiết bị biến đổi, 
xử lý tín hiệu
Thiết bị
chỉ thị
Nguồn
cung cấp
Mạch cần
đo tham số, 
đặc tính
Nguồn tín
hiệu thử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
15
c) Máy tạo tín hiệu đo lường:
- Bộ tạo sóng chủ: xác định các đặc tính chủ yếu của tín hiệu như dạng và tần số
dao động, thường là bộ tạo sóng hình sin hay xung các loại
- Bộ biến đổi: nâng cao mức năng lượng của tín hiệu hay tăng thêm độ xác lập của
dạng tín hiệu, thường là bộ KĐ điện áp, KĐ công suất, bộ điều chế, thiết bị tạo
dạng xung,...
Các máy phát tín hiệu siêu cao tần thường không có Bộ biến đổi đặt giữa Bộ tạo
sóng chủ và đầu ra, mà dùng Bộ điều chế trực tiếp để khống chế dao động chủ
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Mạch
ra
Thiết bị
đo
Nguồn
cung cấp
Bộ điều
chế
Bộ tạo
sóng chủ
Bộ biến
đổi x(t)
Hình 1.4 – Cấu trúc máy tạo tín hiệu đo lường
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
16
-Mạch ra: để điều chỉnh các mức tín hiệu ra, biến đổi Zra của máy. Nó thường
là mạch phân áp, biến áp phối hợp trở kháng, hay bộ phụ tải Catốt.
-Thiết bị đo: kiểm tra thông số của tín hiệu đầu ra. Nó thường là vôn mét điện
tử, thiết bị đo công suất, đo hệ số điều chế, đo tần số,...
- Nguồn: cung cấp nguồn cho các bộ phận, thường làm nhiệm vụ biến đổi điện
áp xoay chiều của mạng lưới điện thành điện áp 1 chiều có độ ổn định cao.
d) Các linh kiện đo lường:
gồm các linh kiện lẻ, phụ thêm với máy đo để tạo nên các mạch đo cần thiết.
Chúng là các điện trở, điện cảm, điện dung mẫu; hay các linh kiện để ghép giữa
các bộ phận của mạch đo (VD: bộ suy giảm, bộ dịch pha, bộ phân mạch định
hướng,...)
Chương 1. Giới thiệu chung về đo lường điện tử
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
17
CHƯƠNG 2
• Khái niệm và nguyên nhân gây sai số
• Phân loại sai số: theo cách biểu diễn sai số, theo sự phụ thuộc
của sai số vào đại lượng đo, theo vị trí sinh ra sai số, theo qui luật xuất 
hiện sai số.
• Ứng dụng phương pháp phân bố chuẩn để định giá
sai số
• Cách xác định kết quả đo
• Sai số của phép đo gián tiếp
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
18
2.1. Khái niệm & nguyên nhân sai số:
* Khái niệm sai số: là độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị thực của đại lượng
đo. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thiết bị đo, phương thức đo, người đo
* Nguyên nhân gây sai số:
- Nguyên nhân khách quan: do dụng cụ đo không hoàn hảo, đại lượng đo 
được bị can nhiễu nên không hoàn toàn được ổn định,...
- Nguyên nhân chủ quan: do thiếu thành thạo trong thao tác, phương pháp 
tiến hành đo không hợp lí,...
2.2. Phân loại sai số
* Theo cách biểu diễn sai số:
- Sai số tuyệt đối: là hiệu giữa kết quả đo được với giá trị thực của đại lượng đo
- Sai số tương đối chân thực: là giá trị tuyệt đối của tỉ số giữa sai số tuyệt đối và
giá trị thực của đại lượng đo
Chương 2. Đánh giá sai số đo lường
.100%ct
thuc
X
X
δ Δ=
thucdo XXX −=Δ
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
19
- Sai số tương đối danh định:
- Sai số tương đối qui đổi: là giá trị tuyệt đối của tỷ số giữa sai số tuyệt đối và giá
trị định mức của thang đo.
Æ cấp chính xác của đại lượng đo
Xdm= Xmax -Xmin : giá trị định mức của thang đo
Nếu giá trị thang đo: 0÷XmaxÆ Xdm=Xmax
* Theo sự phụ thuộc của sai số vào đại lượng đo:
- Sai số điểm 0 (sai số cộng) là sai số không phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo.
- Sai số độ nhạy (sai số nhân) là sai số phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo
.100%dd
do
X
X
δ Δ=
%100.
dm
qd X
XΔ=δ
Chương 2. Đánh giá sai số đo lường
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
20
* Theo vị trí sinh ra sai số ta có sai số phương pháp và sai số phương tiện đo:
- Sai số phương pháp là sai số do phương pháp đo không hoàn hảo
- Sai số phương tiện đo là sai số do phương tiện đo không hoàn hảo. 
Gồm: sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên, sai số điểm 0, sai số độ nhậy, sai số cơ
bản, sai số phụ, sai số động, sai số tĩnh.
Sai số cơ bản của phương tiện đo là sai số của phương tiện đo khi sử dụng trong
điều kiện tiêu chuẩn
Sai số phụ của phương tiện đo là sai số sinh ra khi sử dụng phương tiện đo ở
điều kiện không tiêu chuẩn
Sai số tĩnh là sai số của phương tiện đo khi đại lượng đo không biến đổi theo
thời gian
Sai số động là sai số của phương tiện đo khi đại lượng đo biến đổi theo thời gian
Chương 2. Đánh giá sai số đo lường
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, ... toàn bộ các vạch phổ của tín hiệu nghiên cứu đã được
vẽ trên màn MHS.
Chương 8. Phân tích phổ của tín hiệu
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
191
VD: tín hiệu phân tích phổ là một xung vuông biến
đổi có chu kì và có hệ số τ/T lớn (hình 8-4.a)
• Mỗi thành phần phổ được biểu thị bằng 1 vạch
sáng trên màn hình. Khoảng cách giữa 2 vạch
trên thang tần số bằng tần số lặp lại của xung tín
hiệu F = 1/T.
• Yêu cầu: bộ Tạo sóng điều tần phải có tần số
trung tâm ổn định. Nếu không ổn định sẽ làm
dịch chuyển tất cả các phổ theo trục tần số (khi 
tần số biến đổi từ từ) hoặc là làm dịch chuyển
từng thành phần riêng biệt của phổ (khi tần số
biến đổi nhanh) → khó quan sát & làm giảm độ
chính xác khi đo lường các thông số phổ
Hình 8.4
Chương 8. Phân tích phổ của tín hiệu
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
192
• Đặc tuyến điều chế của bộ tạo dao động
điều tần phải thẳng (hình 8.6)
• Khi đặc tuyến thẳng thì phổ có hình
dạng như hình 8.7(a), nếu không thẳng
thì thang độ tần số sẽ khác nhau theo 
đường quét ngang & phổ sẽ bị méo
dạng theo chiều ngang ,hình 8.7(b).
Hình 8.6
Hình 8.7
Chương 8. Phân tích phổ của tín hiệu
Hình 8.5
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
193
• Bộ tạo điện áp quét: tạo đường quét ngang trên ống tia điện tử và để điều chế
tần số.
• Bộ phát sóng điều tần: có tốc độ biến đổi tần số sao cho điện áp tín hiệu tăng 
tới được mức điện áp cực đại trong khoảng thời gian ứng với dải thông tần 
của bộ khuếch đại trung tần (KĐTT).
• Các thông số của khối KĐTT: dải thông tần, tần số cộng hưởng, hệ số KĐ.
• Dải thông tần: tuỳ thuộc vào mục đích, công dụng của máy phân tích phổ. 
• Máy phân tích phổ tần số thấp → chọn dải thông tần sao cho có thể phân biệt 
được rõ ràng 2 thành phần phổ cạnh nhau. 
• Nếu máy phân tích phổ có băng tần rộng, và gồm nhiều thành phần → chỉ cần 
vẽ đường bao của phổ.
• Các xung đầu ra của bộ KĐ có biên độ tỉ lệ với năng lượng của từng bộ phận 
của phổ.
• Chọn tần số trung tần sao cho loại bỏ được sự cho qua tín hiệu tần số ảnh (giải 
pháp: tăng tần số trung tần). Nếu không thì trên màn MHS sẽ xuất hiện đồng 
thời 2 dạng phổ: một phổ thực và một phổ ảnh.
• Mâu thuẫn giữa tăng tần số trung tần và giảm nhỏ dải thông tần → giải pháp: 
dùng 2 bộ biến tần và KĐ trung tần.
Chương 8. Phân tích phổ của tín hiệu
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
194
• Chọn hệ số khuếch đại dựa trên yêu cầu về biên độ cực tiểu của tín hiệu 
nghiên cứu và biên độ đưa vào bộ tách sóng.
• Đo bề rộng phổ bằng cách so sánh phổ cần đo với phổ chuẩn.
• Phổ chuẩn thường dùng là phổ của tín hiệu điều tần mà tần số điều chế có
dạng điều hoà.
Sơ đồ khối của bộ phận tạo tín hiệu có phổ chuẩn:
+Bộ tạo sóng điều chế phát ra điện áp 
hình sin có tần số 1-10 Mhz để đưa tới 
điều chế bộ tạo sóng chuẩn. 
+Tín hiệu điều tần từ bộ phát sóng 
chuẩn được đưa vào bộ trộn tần cùng 
với tín hiệu nghiên cứu.
+Trên màn của MHS xuất hiện phổ của 
tín hiệu nghiên cứu và phổ của tín hiệu 
điều tần chuẩn. Khoảng cách giữa các 
thành phần của phổ chuẩn là đã biết. Hình 8.8 - Bộ tạo tín hiệu có phổ chuẩn
Chương 8. Phân tích phổ của tín hiệu
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
195
+Biết tần số điều chế và các số lượng các thành phần của phổ chuẩn thì có thể
xác định được đúng các phân đoạn của phổ cần đo.
Tóm lại, biến đổi biên độ điện áp điều chế→ biến đổi số lượng các thành phần 
của phổ chuẩn. Biến đổi tần số điều chế → biến đổi được khoảng cách giữa 
các thành phần của phổ chuẩn. Do đó có thể đo được bề rộng của bất kì phổ
nào.
VD:
(a) Các thành phần của phổ cần đo
(b) Các thành phần của phổ chuẩn
Hình 8.9 - Các vạch phổ khi so sánh
Chương 8. Phân tích phổ của tín hiệu
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
196
CHƯƠNG 9
• Đo tham số mạch bằng pp vôn-ampe
• Phương pháp so sánh bằng mạch cầu
• Phương pháp mạch cộng hưởng
• Đo tham số mạch dùng phương pháp hiện số
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
197
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
-Một số thông số: R, L, C, Q, góc tổn hao tgδ.
Các phương pháp đo tham số mạch: phương pháp Vôn-Ampe, phương pháp so 
sánh bằng mạch cầu, phương pháp cộng hưởng, phương pháp đo dùng các thiết 
bị chỉ thị số.
9.1. Đo tham số mạch bằng pp vôn-ampe
Theo sơ đồ hình 9-1a , giá trị điện trở đo được là:
RA: điện trở trong của ampe mét
: sai số phương pháp
Ax
A
AR
A
V
x RRI
UU
I
UR x +=+=='
x
A
pp R
R=δ
Hình 9-1a
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
198
Theo sơ đồ hình 9-1b:
RV: điện trở vào của vôn mét
Sai số: + sai số của ampe mét
+ sai số của vôn mét
+ sai số phương pháp
Để giảm sai số phương pháp: chọn vôn mét có RV lớn, ampe mét có RA nhỏ, và
chọn mạch đo thích hợp.
Để đo R lớn: chọn ampe mét có độ nhạy cao, và bọc kim ampe mét để giảm ảnh 
hưởng của dòng rò tĩnh điện.
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ +
=+==
V
x
x
VR
V
A
V
x
R
R
R
II
U
I
UR
x 1
'
Vx
x
pp RR
R
+−=δ
5%-10%
Hình 9-1b
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
199
9.2. Phương pháp so sánh bằng mạch cầu
Sai số: 1-5%
a. Cầu cân bằng kiểu 4 nhánh: dùng để đo R,L, C,...
-Mỗi nhánh cầu có thể là một hay hỗn hợp các R, L, C.
-Điều kiện cân bằng cầu:
Z1. Z3 = Z2. Z4ϕ1 + ϕ3 = ϕ2 + ϕ4 
Khi cầu cân bằng: ICD = 0
* Cầu tích số:
Pt cân bằng cầu:
Góc tổn hao của tụ điện:
( )
4
4
31 1
1.
Cj
R
LjRRR xx
ω+
ω+=
4
31
R
RRRx =⇒ 431 CRRLx =và
44/1 CRtg ω=δ
Hình 9-2
Hình 9-3
Rx
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
200
* Cầu tỉ số:
Pt cân bằng cầu:
Góc tổn hao của tụ điện:
* Sai số: 
- do các Rtổn hao trong các nhánh có cuộn cảm mẫu, tụ điện mẫu; hoặc do điện 
kháng trong các nhánh điện trở.
-do sự thay đổi tần số nguồn nuôi
-Do điện dung kí sinh giữa các phần tử với nhau trong mạch, giữa các phần tử
trong mạch với các vật xung quanh.
* Khắc phục: - bọc kim các phần tử trong mạch
- giảm méo phi tuyến của tần số nguồn nuôi.
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
ω+=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
ω+ xx Cj
RR
Cj
RR 11 2
3
31
3
2
1 R
R
RRx =⇒ 3
1
2 C
R
RCx =và
33CRCRtg xx ω=ω=δ
Hình 9-4
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
201
b. Cầu chữ T cân bằng:
Gồm hai M4C chữ T mắc song song.
Dòng điện đầu ra M4C thứ nhất: I1 (ngắn mạch đầu ra)
Dòng điện đầu ra M4C thứ hai: I2
3
21
211
1
3
21
21
1
.
.
Z
ZZZZZ
Z
U
Z
ZZZZ
UI
td
td






++=
=
++
=
b
ca
catd
td
b
ca
ca
Z
ZZZZZ
Z
U
Z
ZZZZ
UI






.
.
2
2
2
++=
=
++
=
Za
ZbZ3
I1
I2
Hình 9-5
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
202
Cầu cân bằng khi: 
VD: Mạch cầu chữ T dùng đo L
Điều kiện cân bằng:
021 =+= III 
0. 21
21
21 =+⇒∞=+⇒ tdtdtdtd
tdtd ZZ
ZZ
ZZ 

Hình 9-6
rx
⎪⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎪
⎨
⎧
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
ω+ω
=+
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
ω+ω
=
⇒
x
x
x
x
x
x
x
L
rCL
C
C
L
rCL
rR
2
2
2
1
2
2
224
1
12
1
(*)
0112 122 =⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ω+ω+ω−ω+ CjLjrCCjR xx
C1: tụ mẫu
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
203
Khi ở tần số cao,cho 
Từ (*),(**) ta có:
Khi C1<<C: 
Đặc điểm: có thể dùng đo L ở cao tần tới f = 30MHz
Ưu điểm: giữa nguồn CC, đồng hồ chỉ thị, trở kháng cần đo có 1 điểm chung nối 
đất Æbọc kim đơn giản hơn, tần đoạn cao hơn
Nhược điểm: giới hạn đo bị hạn chế theo trị số của vật mẫu
xx Lr
22 ω<< (**)
( )
( )⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
+≈
+ω≈
1
2
1
2
2
2
1
CC
RCr
CC
L
x
x
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
≈
ω≈
4
2
1
2
Rr
C
L
x
x
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
204
9.3. Phương pháp mạch cộng hưởng
Nguyên lý: dựa trên hiệu ứng cộng hưởng của mạch dao động.
Đặc điểm: độ chính xác cao, sai số: 2-5%
Nguyên nhân sai số: 
+ xác định không chính xác vị trí điểm cộng hưởng của mạch điện
+ tần số bộ tạo dao động không ổn định
+ ảnh hưởng của các thông số điện kháng tạp tán trong mạch đo
9.3.1. Đo điện dung (C)
- Lm, Cx tạo thành khung dao động. 
- Hỗ cảm giữa cuộn cảm Lm và cuộn 
cảm thuộc bộ dao động phải rất nhỏ.
- Mạch cộng hưởng ở tần số:
Hình 9-7
m
xmCL
f π= 2
1
0
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
205
- Sai số phụ thuộc vào:
+ Độ chính xác của việc xác lập điểm cộng hưởng (do thiết bị chỉ thị)
+ độ ổn định của tần số máy phát
+ độ chính xác của điện cảm mẫu (Lm), độ lớn của điện dung kí sinh (Cks)
-Cách loại bỏ Cks: sử dụng phương pháp thế
m
x Lf
C 2
0
24
1
π=⇒
* Cx < Cm max :
Mắc Cm vào mạch, điều chỉnh tần số
của bộ tạo dao động để có cộng hưởng
ksm CCC +=∑ 1
Giữ nguyên tần số đó, mắc điện dung cần đo Cx // Cm rồi điều chỉnh Cm để có
cộng hưởng.
ksxm CCCC ++=∑ 2
Cx
Cks
m
Hình 9-8
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
206
không phụ thuộc Cks
* Cx >= Cm max :
21 mmx CCC −=⇒
Thực hiện phép đo 2 lần ở cùng tần số
cộng hưởng và Lm không đổi.
Lần 1: CM ở vị trí 1; điều chỉnh tần số
của bộ tạo dao động để có cộng hưởng
Lần 2: CM ở vị trí 2; điều chỉnh Cm để
có cộng hưởng (f0 không đổi)
ksm CCC +=∑ 1
m
Cks 1
2
Hình 9-9
12
21
2
2
.
mm
mm
x
ks
xm
mx
CC
CCC
C
CC
CCC
−=⇒
++=∑
không phụ thuộc Cks
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
207
9.3.2. Đo điện cảm (L)
- Tương tự phép đo điện dung, mạch cộng hưởng gồm điện dung mẫu Cm và 
điện cảm cần đo (Lx).
- Cách giảm sai số do sự không ổn định của Cm: phương pháp thế
m
x Cf
L 2
0
24
1
π=
Hình 9-10
Thực hiện 2 lần đo, tần số của bộ
tạo dao động được giữ cố định
trong cả 2 lần đo
Lần 1: nối Lx vào mạch, điều 
chỉnh Cm để có cộng hưởng (Cm1)
Lần 2: nối Lm vào vị trí của Lx, 
điều chỉnh Cm để có cộng hưởng
(Cm2) 
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
208
Nếu Cks nhỏ hơn Cm1, Cm2 nhiều lần thì:
Sai số của phép đo:
Chọn thì Æ sai số của phép đo điện cảm phụ
thuộc chủ yếu vào độ chính xác của Lm
21
0
11
mmmx CLCL
==ω
1
2
m
m
mx C
CLL =⇒
12 mmmx CCLL
δ−δ+δ=δ
xm LL ≈ 012 ≈δ−δ mm CC
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
209
9.3.3. Đo điện trở (R)
Phương pháp thay đổi điện dung:
Khi mạch có cộng hưởng:
C0 : điện dung khi có cộng hưởng
C1, C2 là trị số điện dung ở hai phía của C0 ứng với:
Hình 9-11
2
2
2
1 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
ω−ω+
=
C
LR
R
I
I
ch
C
L ω=ω
1
2
0
21
2
1
C
CCR −ω=⇒
707,0
2
1 ==
chI
I
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
210
Phương pháp thay đổi tần số:
Điều kiện còn có thể đạt được bằng cách thay đổi tần 
số của bộ tạo dao động. Các tần số tương ứng: 
707,0
2
1 ==
chI
I
021 ,, ωωω
Hình 9-12
2
021 ω=ωω
2
0
21
2
1
ω
ω−ω=⇒
C
R
Sai số: phụ thuộc vào mức độ xác định chính 
xác hiệu số điện dung (phương pháp thay đổi 
điện dung), hiệu số tần số (phương pháp thay 
đổi tần số) 
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
211
Phương pháp dùng điện trở mẫu:
B1: nối tắt điện trở mẫu R0, điều
chỉnh tần số của bộ dao động cho 
mạch cộng hưởng. I1 là dòng điện 
trong mạch cộng hưởng.
ec/ứng = I1(Rx + RM)
B2: nối R0, điều chỉnh tần số của
Hình 9-13
L
Rx
bộ dao động cho mạch cộng hưởng. I2 là dòng điện trong mạch cộng hưởng.
ec/ứng = I2(Rx + RM + R0)
Sức điện động cảm ứng trong cả 2 lần đo là bằng nhau, do đó:
I1(Rx + RM) = I2(Rx + RM + R0)
chú ý: chọn đồng hồ đo có RM nhỏMx RII
RIR −−= 21
02
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
212
9.3.4. Đo hệ số phẩm chất (Q)
RL: trị số điện trở của cuộn dây ở tần số đo
Dùng Q mét để đo hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng, của cuộn dây, của tụ 
điện,...
Sơ đồ khối cấu tạo của Q mét:
LR
LQ ω=
Hình 9-14
V1 V2
Lx Rx
CxU1 U2 Cm
Bộ tạo
dao động
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
213
- Quá trình đo được tiến hành nhờ thay đổi Cm (hoặc tần số bộ tạo dao động) 
để mạch cộng hưởng, 
- Khi có cộng hưởng vôn mét V2 chỉ giá trị cực đại:
với
- Giữ U1 cố định Æ Thang độ của vôn mét điện tử được khắc độ theo trị số Q.
- Ngoài đo Q, Q mét còn dùng để đo R, L, C, tgδ,...
x
m L
C 2
1
ω=
mC
IU ω=2
xR
UI 1=
xx
x
Q
U
R
LUU 112 =ω=⇒
1
2
U
UQx =⇒
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
214
-VD: thay cuộn cảm mẫu (Lm) vào vị trí Lx; chuyển tụ xoay mẫu về vị trí giá
trị đại Cm1, điều chỉnh tần số để mạch cộng hưởng. Vôn mét V2 chỉ giá trị Q1.
- Mắc Cx // Cm, giảm giá trị của Cm để mạch có cộng hưởng (Cm2). Vôn mét 
V2 bây giờ chỉ giá trị Q2.
- Tần số bộ tạo dao động được giữ cố định trong cả 2 lần đo, ta có:
Cx = Cm1 – Cm2
- Sai số của Q mét:
+ sai số do tần số của bộ tạo dao động không ổn định
+ sai số của đồng hồ đo dòng điện và Vôn mét điện tử
+ sai số khắc độ của Cm
+ sai số do các điện dung, điện cảm kí sinh của dây nối
1
21
21
21 .
m
mm
x C
CC
QQ
QQQ −−= xx Q
tg 1=δ,
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
215
9.4. Đo tham số mạch dùng phương pháp hiện số
Ưu điểm: dễ đọc, thực hiện đo nhanh và có độ chính xác cao.
Máy đo R,C loại hiện số: dựa trên nguyên lí biến đổi thời gian - xung
DAM SS K BDX HTS
DK
Rx Cm
U0/e
TXC
CM
f0
1
2
Hình 9-15
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT
www.ptit.edu.vn KS. NGUYỄN TRUNG HIẾU, BỘ MÔN KTĐT
216
Hoạt động:
-CM ở vị trí 1; tụ Cm được nạp đến U0 trước thời điểm khởi động (t1)
-Ở thời điểm t1, CM ở vị trí 2; đồng thời bộ điều khiển mở khoá K, quá trình
đếm xung bắt đầu. Cm phóng điện qua Rx và giảm dần theo qui luật hàm mũ:
Nx: số xung bộ đếm đếm được trong khoảng thời gian t2-t1
Thay Rx bằng Rm, Cm bằng điện dung cần đo Cx, ta có máy đo điện dung loại 
hiện số
( )
0
012
0
12
fCRN
ftt
T
ttN
mxx
x
=⇒
−=−=
12
1
0
0
ttCRt
ee
e
UeUU
mxp
CR
t
CR
t
p
mx
p
mx
p
−==⇒
=⇒
==
−−
−
t
U
U0 /e
t1 t2
U0
Chương 9. Đo các tham số của mạch điện
Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, PTIT