Общие узлы электронных измерительных приборов.

В структуру аналоговых измерительных приборов входят один или несколько преобразователей. Преобразовательные элементы, используемые в структурах АИП, могут быть разделены на две группы:

1.преобразователи измерительных величин и информационных параметров: преобразователи емкости, сопротивления, частоты, мощности в напряжение или ток; преобразователи напряжения в частоту; преобразователи действующего, амплитудного и среднего значения переменного напряжения в постоянное напряжение.

2. преобразовательные элементы, обеспечивающие линейное усиление и ослабление сигналов (масштабные преобразователи), функциональные преобразователи, преобразовательные элементы выполняющие функции согласования узлов прибора между собой и объектом измерения, преобразователи спектра.

Масштабные преобразователи (мп).

Измерительный преобразователь, предназначенный для измерения значений измеряемой величины, в заданное число раз. Различают пассивные и активные МП. Активные – строятся на ОУ, пассивные – делители напряжения, шунты, добавочные сопротивления, измерительные трансформаторы.

Пассивные масштабные преобразователи аиу.

В АИП делители напряжения (ДН) вместе с переключателями используются для изменения пределов измерений, а также в качестве цепей пассивной ОС. В первом случае ДН обеспечивают реализацию коэффициентов деления, а во втором – одного. ДН выполняются как внутренними, так и внешними. ДН в основном применяют резисторы и только на частотах > 10 МГц применяют емкостные делители. Место ДН определяется назначением, диапазоном измерения, рабочим диапазоном частот и входным импедансом. Для обеспечения деления больших входных напряжений ДН помещают на вход прибора.

Эквивалентная схема резистивного делителя напряжения имеет вид:

Рис. 1

Нормальный передаточный коэффициент:

, реальный же

Для устранения дополнительной частотной погрешности необходимо строить ДН, как цепь, пропускающую все частоты. Очевидно, что , когда .

Если рабочий диапазон достигает десятков МГц, то наличием паразитивной индуктивности можно пренебречь, тогда условие пропускания всех частот ДН можно записать в виде: или τ₁ = τ₂. Для выполнения условия компенсации в схемах ДН широкополосных приборов сопротивления делителя специально шунтируют конденсаторами, емкость которых рассчитывается, а затем подбирается при настройке прибора. При разработке и конструировании ВЧ ДН следует обратить внимание на устранение паразитивных емкостей между ступенями переключателей. Для устранения этих связей в переключателях обычно применяется посекционное экранирование каждой ступени делителя и использование переключателей с минимальной емкостью между секциями. Одноступенчатые ДН выполняются на микропроволочных резисторах, с элементами частотной компенсации и имеют частотную погрешность порядка десятых долей процента. ДН на непроволочных резисторах с компонентами частотной погрешности имеют частотную погрешность порядка нескольких процентов. Если ДН не на входе схемы, то сопротивление можно выбирать существенно меньше и реактивными паразитивными параметрами можно пренебрегать. Погрешность коэффициента делителя определяется тщательностью подготовки сопротивления.