Структурные схемы эв.

ЭВ постоянного тока строят на основе усилителей с преобразованием спектра или усилителей с непосредственной связью.

Рис. 1

ЭВ пост-го тока с пределом измерения от 0,1 В и выше можно выполнять по схеме 1) . ЭВ по схеме 2) используют для измерения относительно малых напряжений (<0,1В), т.к. они более чувствительны.

ЭВ переменного тока.

Выполняются по одной из двух схем:

,

Рис. 2

где Д - детектор.

Электронные вольтметры выполненные по схеме 1) имеют широкую область частот измеряемых напряжений до 1 ГГц, но обладают меньшей чувствительностью по сравнению со схемой 2), которая работает в области частот до 1 МГц.

Универсальные вольтметры, как правило, строятся на основе усилителей постоянного тока.

Рис. 3

Импульсные вольтметры по структуре близки к вольтметрам переменного тока. Однако схемная реализация отдельных функциональных узлов и требования к ним заметно отличаются.

Влияние входного сопротивления вольтметра на результат измерения.

U₂

Рис. 4

Пусть требуется с помощью ЭВ измерить напряжение измерительной цепи, с полным входным сопротивлением Zвх. Полное сопротивление для эквививалентной схемой будет:

.

При подключении ЭВ в результате шунтирования сопротивления R сопр-ем Zвх напряжение на нем станет = U₂ . Если 1) R_i≈0, то U1≈E; 2) R_i>>R, то при подключении ЭВ ток I, потребляемый от источника Е, останется неизменным:

.

Погр-ть измерения, возникающая в результате шунтирования цепи измерительной ЭВ будет:

.

На НЧ и постоянном токе активная проводимость >>ωC_вх, следовательно . На ВЧ ωC_вх >> , значит . На НЧ относительная погрешность уменьшается при увеличении R_вх ЭВ, на ВЧ относительная погрешность возрастает при увеличении входной емкости.

Выпрямительные цепи универсальных вольтметров. Пассивные паз.

В структурах ЭВ в тех случаях, когда измеряемая величина является переменным напряжением отсчетное устройство реализуют на постоянном напряжении, то есть в качестве измерительных цепей используют измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. В зависимости от параметров преобразуемого сигнала, которому пропорционально входное напряжение, преобразователи (детекторы) делят на:

- преобразователи амплитудных значений (ПАЗ);

- преобразователи средневыпрямленных (ПСЗ);

- преобразователи действующего значения (ПДЗ).

Основной характеристикой переменного напряжения считается его действующее значение, определяющее тепловое действие электрического тока. Поэтому подавляющее большинство приборов (шкалы) градуируются в действующих значениях напряжения, даже в тех случаях, когда информативным параметром преобразования является средневыпрямленное или амплитудное значение. Неадекватность условий градуировки и использование приборов при работе с несинусоидальными сигналами служит причиной появления погрешности.

Преобразователи входных величин, выходное напряжение которых равно максимальному значению модуля входного сигнала, называют ПАЗ-ми (амплитуд-ми детекторами).

Схемы ПАЗов, выполненные на пассивных компонентах, называют пассивными.

П ассивные ПАЗы представляют собой диодно-конденсаторные выпрямительные схемы. Используются они главным образом на входе измерительных структур, в которых выпрямление сигнала предшествует усилению.

Рис. 5

Чаще всего ПАЗ используется в универсальных вольтметрах.

а) Схема с открытым входом

б) Схема ПАЗ с закрытым входом.

Заряд конденсатора С происходит в положительный полупериод входного напряжения. Постоянная времени заряда: , где - сопротивление источника, - диода. Разряд конденсатора происходит при закрытом диоде с . Общим условием нормальной работы ПАЗ является большое сопротивление нагрузки R_н так, чтобы >> Т (периода исследуемого сигнала), а << _.

При выполнении этих условий конденсатор С за время одной полуволны заряжается до максимального значения входного сигнала. В промежутках между процессами зарядки напряжение на конденсаторе изменяется незначительно из-за большой _{. ­}Эти уменьшения напряжения компенсируются подзарядкой конденсатора, происходящей в каждый положительный период входного сигнала. Постоянную времени выбирают из условий:

_{, ,} .