13. Измерение средневыпрямленных значений напряжений.

Вольтметр переменного тока средневыпрямленного значения:

Аттенюатор регулирует диапазоны измерений. Усилитель имеет R_вх и K_усил. Чтобы откалибровать прибор нужно подать образцовых сигнал на вход и отрегулировать.

Детектор средневыпрямленных значений – устройство, преобразующее переменное напряжение постоянных ток, пропорциональный средневыпрямленному значению напряжения.

Показания такого прибора:

Такие вольтметры градуируются.

Н а шкале откладываются среднеквадратические значения для синусоидального сигнала. Проблема при выпрямлении:

У реального диода даже при U<0 все равно пропускается небольшая часть тока, поэтому выходной сигнал имеет небольшую отрицательную составляющую. При работе с маленькими напряжениями эта составляющая является весьма значительной.

Способы улучшения: использовать диодные мосты с отрицательной обратной связью, использовать усилитель с обратной связью.

В ольтметры переменного тока строятся по схеме «усилитель-детектор». Частотный диапазон такого детектора ограничен, т.к. есть паразитные емкости у диодов. На усилитель подается достаточно сильное напряжение.

Чтобы улучшить характеристики детектора средневыпрямленных значений используется операционный усилитель, охваченный обратной связью.

А так схема является весьма простой, используется для гармонических сигналов с большим напряжением. Используется в мультиметрах (и в аналоговых, и в цифровых).

14. Измерение среднеквадратических значений напряжений сигналов произвольной формы. С огласно определению среднеквадратичного значения напряжения соответствующий вольтметр должен выполнить следующие операции: возвести напряжения в квадрат, усреднить его и извлечь квадратный корень. Первую операцию осуществляет преобразователь. Вторую - фильтр нижних частот или магнитоэлектрический измерительный механизм, третья операция выполняется обычно при калибровке вольтметра. Обычно применяется диодная функциональная схема:

Схема усилитель-детектор (как и в вопросе 13), но детекторы разные, т.к. в любой момент времени мы должны возводить мгновенное значение в квадрат. 1ый вариант: использование электродинамических, электромеханических приборов (редко, т.к. чувствительность низкая). 2ой вариант: использовать диоды со среднеквадратичными характеристиками (см. выше)

Это позволяет получить квадратичное значение тока.

Достоинства схемы:

- большой диапазон входного сигнала

Недостатки схемы: квадратичная шкала прибора, слабые частотные характеристики, т.к. много элементов с паразитными емкостями, нестабильность свойств диода (погрешности), для работы только с малыми сигналами.

15. Измерение амплитудных значений напряжений импульсных и вч сигналов.

Вольтметры амплитудного значения применяются для определения максимального значения напряжения за опред время. Схема детектор-усилитель:

Используют для высокочастотных сигналов - должна быть широкая рабочая полоса. Детектор ставится на входе, чтобы обеспечить максимальную широкополосность за счет уменьшения чувствительности.

τзаряда=C(Ri+Rg+)

τразряда=C(Ri+R-), R->>R+ (R- при закрытом диоде, R+ при открытом)

Разряжаться будет на С и на УПТ. - погрешность измерения амплитуды. Раньше использовали вакуумные диоды, чтобы было больше . Эта схема используется редко, т.к. показывает напряжение на входе с учетом постоянной составляющей (если она есть). Поэтому чаще используется вольтметр с закрытым входом:

В схеме с закр. входом Uc не попадает на вход.

. Иногда длительность импульсов << Um. Этот вольтметр показывает амплитудное значение входного сигнала без постоянной составляющей. Амплитудные вольтметры используются для измерения гармонических сигналов. Чтобы использовать такой детектор на высоких частотах и СВЧ: детектор вставляется в детекторную головку.

Надо построить головку, где Свх - малое, а Rвх – большое. Делают минимальные L_пр1 и L_пр2, поэтому их подключают как можно ближе.

Резонансная частота должна быть как можно выше. Вход имеет высокую частотную зависимость.