其设计原理是根据离子作跨膜移动时形成了跨膜离子电流（I），而通透性即离子通过膜的难易程度，其
膜电阻（R）的倒数，也就是膜
电导（G）。因此，膜对某种离子通透性增大时，实际上时膜电阻变小，即膜对该离子的电导加大。根据
欧姆定律V=IR，即I=V/R=VG，所以，只要固定膜两侧
电位差（V）时，测出的跨膜电流（I）的变化，就可作为膜电导变化的度量，即可了解膜通透性的改变情况。
电压钳装置有两个微电极插入细胞，一个是测量
膜电位的微电极Em，它通过高阻抗前级放大器（XI）检测膜电位（Em），并将信号输入反馈放大器（FBA）；另一电极I’与FBA输出端相连，用作向细胞内注入电流，FBA的两个输入端中一个接受电位Em的输入，另一个接受指令电位（C），当两者电位相等时输出电流为零，当两者出现差异时，FBA经电极I’输出向细胞内注入电流，该电流在膜两侧产生趋向于指令电位C的电位变化，如此构成一个使膜电位始终等于指令电位C的反馈电路，此时记录的Im就可反映膜电导G的变化。其实Im就是经电极I’注入的电流，后者在电压钳制期间精确地对抗通道电流而使膜电流保持恒定。
分别用Na+通道阻断剂
河豚毒素（TTX）， K+通道阻断剂四乙胺（TEA）作用于
细胞膜。
与对照组相比较，TTX处理时阻断Na+通道，仅剩的K+通道，在零电位以上；
TEA处理时阻断K+通道，仅剩的Na+通道，在零点位以下。