3. Усилители и показывающие приборы стрелочных вольтметров

Усилители. Применяются усилители напряжений как постоянного, так и пе­ременного тока. Первые входят в состав вольтметров постоянного тока, а так­же включаются после преобразователя в вольтметрах переменного тока, вто­рые включаются до преобразователя.

Усилители постоянного тока (УПТ) выполняют роль усилителей мощности, с помощью которых достигается мощность, достаточная для приведения в дей­ствие электроизмерительного механизма магнитоэлектрического прибора. Они согласуют малое внутреннее сопротивление измерительного прибора с »высоким сопротивлением нагрузки преобразователя или входного делителя напряжения.

В электронных вольтметрах УПТ должны иметь высокую стабильность ко­эффициента усиления и пренебрежимо малый дрейф выходной величины. Час­то их выполняют по мостовым схемам с отрицательной обратной связью. Преи­мущественное применение мостовых схем обусловлено сравнительной простотой установки нуля без вспомогательных источников; существенным уменьшением дрейфа вследствие того, что любые изменения в обеих половинах моста одина­ковы; значительным уменьшением влияния помех, так как помехи наводят в электронных приборах, включенных в соседние плечи, примерно одинаковые на­пряжения, что не вызывает дополнительного разбаланса моста. Отрицательная обратная связь повышает стабильность работы схемы и делает ее нечувстви­тельной к перегрузкам. Характеристика усилителя, выполненного по мостовой схеме с обратной связью, линейна в достаточно широких пределах,

В микровольтметрах постоянного тока, где требуется уси­ление весьма слабых сигналов, во избежание дрейфа используют усилительные устройства с преобразованием напряжения постоянного тока в напряжение пе­ременного тока, получившие название усилителей с конвертирова­нием (рис. 5.13). Идея, положенная в основу работы подобных усилителей, сводится к следующему. Усиливаемое напряжение постоянного тока предвари­тельно подается на конвертор — преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока (амплитуда которого пропорциональна значе­нию напряжения постоянного тока, а фаза зависит от его знака). Оно усилива­ется многокаскадным усилителем напряжения переменного тока и затем детек­тируется в схеме фазочувствительного детектора (для получения соответствия по знаку между выходным и входным напряжениями). Вследствие того, что для усиления используется усилитель напряжения переменного тока, факторы, вызывающие дрейф выходной величины в УПТ, не влияют на выходное напря­жение и оно остается постоянным.

В случаях, когда требуются вольтметры постоянного тока с очень боль­шим входным сопротивлением, применяют электрометрические лампы, сеточные токи которых не превышают 10^-15А, а сопротивление утечки входной сетки со­ставляет не менее 10¹⁵ Ом. Вследствие этого электрометрические схемы имеют входное сопротивление 10¹⁰—10¹⁶ Ом.

Усилители напряжения переменного тока должны иметь высокую чувстви­тельность, большое значение и высокую стабильность коэффициента усиления, малые нелинейные искажения, широкую полосу пропускания. Чтобы выполнить эти требования, усилитель охватывают отрицательной обратной связью. Так как последняя уменьшает коэффициент усиления, то усилители делают много­каскадными — обычно трех или шестикаскадными. Каждые три каскада обра­зуют блок, охваченный отрицательной обратной связью.

У многих вольтметров выходные зажимы усилителя выведены на лицевую панель. Это позволяет использовать прибор как усилитель (часто широкопо­лосный).

Рис. 5.13

Стрелочные измерительные приборы. В электронных вольтметрах, выпускаемых промышленностью, в качестве стрелочных измерительных приборов исполь­зуют, как правило, магнитоэлектрические микроамперметры с пределами изме­рения 100... 1000 мкА. Применение микроамперметров (а не миллиампермет­ров) объясняется не только стремлением повысить чувствительность, но и не­обходимостью получения малых токов во всех цепях схемы, особенно в ветвях мостовых схем. Приборы градуируются обычно в вольтах (милливольтах, мик­ровольтах).