8.3 Электронные приборы

8.3.1 Электронные вольтметры

Электронные вольтметры составляют наиболее обширную группу электронных приборов. Их назначение – измерение напряжения (постоянного, переменного, импульсного). Кроме того, они входят в состав других электронных измерительных устройств. В состав вольтметров входят усилители постоянного или переменного напряжения и преобразователи переменного напряжения в постоянное и постоянного в переменное.

Электронные амперметры строятся на основе электронных вольтметров, измеряющих падение напряжения на образцовом резисторе.

Если в вольтметрах постоянного напряжения достаточно включить магнитоэлектрический прибор на выходе усилителя, то в вольтметрах переменного напряжения необходимо дополнительно применить преобразователь переменного напряжения в постоянное. Тип преобразователя зависит от того, какой параметр переменного напряжения (амплитуда, среднее или действующее значение) подлежит измерению.

Преобразователи амплитудного значения ПАЗ применяют в тех случаях, когда необходимо измерить амплитуду переменного напряжения или импульсов. На рис.8.18. показан один из простых вариантов ПАЗ с открытым входом.

VD 1

U_вх C R U_вых

Рис. 8.18 - Преобразователь амплитудного значения

Для измерения средневыпрямленного значения переменного напряжения электронные вольтметры содержат преобразователи средневыпрямленно­го значения ПСЗ, которые обычно строятся на основе усилителей пере­менного напряжения, охваченных отрицательной обратной связью по то­ку. В качестве нагрузки усилителя используется магнитоэлектрический микроамперметр, включенный через выпрямитель. На рис. 8.19 показана схема ПСЗ с двухполупериодным выпрямителем в цепи выходного при­бора.

I_вых

U_вх

I_cp

Рис. 8.19 - Преобразователь среднего значения

В последних разработках электронных вольтметров, измеряющих дейст­вующее значение переменного напряжения, используется преобразователь действующего значения ПДЗ на базе компараторной схемы с термоэлек­трическим преобразователями - рис. 8.20. Измеряемое напряжение U_вх че­рез усилитель У1. охваченный отрицательной обратной связью по току, подается на нагреватель термоэлектрического преобразователя ТП1. Термо ЭДС этого преобразователя пропорциональна подводимой к нагрева­телю мощности, а, следовательно, квадрату действующего значения вход­ного напряжения.

Термо ЭДС, развиваемая вторым термопреобразователем, включенным в выходную цепь второго усилителя У2, пропорциональна квадрату вы­ходного тока I_вых

Постоянный ток I_вых, протекающий через рамку микроамперметра, пропорционален действующему значению входного напря­жения.

ПДЗ работают в диапазоне частот от 20 Гц до 10 МГц. Частотные свойства преобразователя ограничиваются усилителем У1.

У1 У2

ТП1

Uвх ^Е_{ТП1 ЕТП2}

ТП2 _Iвых

R_ос

Рис. 8.20 - Преобразователь действующего значения