Розділ 3 джерела струму у вимірювальних схемах

3.1. Вимоги до джерел струму

Застосовувані при вимірах джерела постійного струму (гальванічні елементи, акумулятори, мережа постійного струму, випрямлячі струму промислової частоти й ін.), вимоги до них (діапазон напруги, стабільність, мала пульсація, високий ККД, надійність, зручності експлуатації й ін.), а також способи виконання цих вимог розглядаються в курсі електроживлення підприємств зв'язку.

Джерелами змінних струмів служать вимірювальні генератори. Це прилади, що створюють електричні сигнали з відомими параметрами (частотою, напругою, формою). Вони призначені для посилки у вимірювальні схеми різного роду вимірювальних сигналів, належною мірою імітуючи ті сигнали, що несуть інформацію в різноманітних пристроях зв'язку. Діапазон частот цих сигналів досить широкий — від одиниць герц до гігагерц.

Застосовуються вимірювальні генератори періодичних сигналів синусоїдальної і не синусоїдальної (наприклад, пилкоподібної) форми; генератори імпульсних сигналів; генератори частотно - і амплітудно-модульованих сигналів; генератори шуму.

Вимоги до вимірювальних генераторів різноманітні і залежать від розв'язуваної вимірювальної задачі. Основні з них наступні: 1) можливість одержання необхідних величин потужності, напруги або струму необхідної частоти і форми; 2) зручність зміни частоти (або кроку дискретності) і вихідної напруги (головним чином, убік малих значень); 3) мала похибка установки частоти і стабільність частоти; 4) для синусоїдальних напруги — малий коефіцієнт гармонік; 5) можливість установки необхідного вихідного опору; 6) достатня сталість вихідної напруги (у тому числі і при зміні частоти; 7) підходящі умови живлення генератора, зручні габарити, маса і конструкція.

Вимоги до окремих типів генераторів задаються у відповідних ДСТ. Наприклад, для генераторів низької частоти (від 20 Гц до 300 кГц) за ДСТ 10501—74 встановлені класи точності по межі основної допустимої похибки установки частоти (0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0) і по межі основної допустимої похибки установки опорного значення вихідної напруги (1,0; 2,0; 2,5; 4,0; 6,0). Нормуються також по цьому ДСТ: нестабільність частоти після 15-хвилинного самопрогріву; додаткові похибки установки частоти від зміни температури (на 10° С), напруги живлення (на 10%), зміни навантаження (від холостого ходу до максимального значення); нестабільність опорного значення вихідної напруги за будь-які 3 години після самопрогріву; граничне значення коефіцієнта гармонік і напруги перешкод (у залежності від класу точності по вихідній напрузі); середній час безвідмовної роботи (500 годин).

Стабільність частоти вимірювального генератора може порушуватися за рахунок змін температури (зокрема, при прогріванні генератора під час роботи), напруги живлення (мережі), параметрів схем від часу, величини і характеру навантажувального опору. Тому в схемах генераторів застосовують елементи з температурною компенсацією, передбачають визначене розміщення деталей, включають стабілізатори живлячої напруги, використовують елементи зі значним часом старіння. Час прогріву, необхідний для нормальної роботи генератора, вказується в паспорті приладу.

Для зменшення впливу навантажувальних опорів на роботу генераторів у їхніх схемах найчастіше передбачають включення буферних підсилювальних каскадів.

Найбільше поширення мають генератори напруги синусоїдальної форми з частотою від одиниць герц до десятків і сотень мегагерц.