2.6.2 Роль входного сопротивления вольтметра

Входное сопротивление вольтметра в основном определяется сопротивлением добавочного резистора, так как сопротивление рамки измерительного механизма мало. Но и это добавочное сопротивление не может быть очень велико, так как его значение ограничено током, который должен протекать через измерительный механизм. В реальных вольтметрах магнитоэлектрической системы входное сопротивление не превышает нескольких десятков кОм. В ряде случаев для измерения в высокоомных радиотехнических цепях такого входного сопротивления недостаточно, ибо это приводит к значительной погрешности измерения.

Рисунок 2.20 Рисунок 2.21

Рассмотрим влияние входного сопротивления вольтметра на его показания при измерении в высокоомных цепях.

Цепь, изображенная на рис. 2.21, состоит из источника напряжения Е с внутренним сопротивлением, равным нулю, и резисторов R₁ и R₂. Напряжение на резисторе R₁ измеряется вольтметром PV1 с входным сопротивлением R_вх.

В отсутствие вольтметра в цепи протекает ток, создающий падение напряжения U_R2 = E_R2/(R₁ + R₂), При подключении вольтметра сопротивление участка бв уменьшается и становится равным

R_6в = R₂R_BX/(R₂ - R_BX )

Уменьшается и общее сопротивление цепи абв, увеличивается ток от источника. Это в свою очередь, приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R₁ а следовательно, к уменьшению напряже ния на участке бв, где подключен вольтметр. Систематическая погрешность, возникающая при подключении вольтметра (вольтметр показывает не то напряжение, которое имелось до его подключения, а меньше), зависит от входного сопротивления вольтметра и от сопротивления резисторов R₁ и R₂, т. е. от высокоомности цепи. Легко убедиться, что при малом сопротивлении резистора R1 погрешность стремится к нулю для любого входного сопротивления вольтметра. При определенных, отличных от нуля, значениях R₁ и R₂ погрешность тем меньше, чем больше входное сопротивление прибора.

Так, для рассматриваемой цепи напряжение па участке бв при подключении вольтметра составляет

U_6в = ER_6в/(R₁ + R_6e), (2.18)

т. е. отличается от первоначального на величину

, (2.19)

а относительное изменение напряжения составит

. (2.20)

Из полученного выражения следует, что при R₁→0 дробь → ∞, а погрешность δ_u → 0. Аналогично при увеличении входного сопротивления (R_BX → ∞) погрешность δ_u → 0. Стремление снизить систематическую погрешность измерения привело к необходимости создания вольтметров с высоким входным сопротивлением.

Контрольные вопросы:

1. Какие требования предъявляются ко входному устройству измерителя уровня?

2. Перечислите отличие измерителя уровня от вольтметра.

3. Характеризуйте способы включения измерителя уровня.

4. В каких единицах измеряется уровень сигнала?

5. Роль входного сопротивления вольтметра