Вольтметры амплитудного значения
C открытым входом
Диод VD (сопротивление Rд) включен последовательно с высокоомным резистором R. R >> Rд.
|
VD |
|
|
U |
|
|
|
|
|
Uc1 |
Uc2 |
Uc ≈ Umax |
|
|
|
|
|
|||
Uвх |
RД |
|
+ |
+ |
|
t |
|
С |
R |
|
|||
|
- |
|
|
|||
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
з RД С << |
р R С |
||
|
|||
|
|
|
U
Uc1 |
Uc2 Uc ≈ Umax |
Uс Umax |
|
|
t
T
Uвх U0 Umax sin t
Uс U0 Umax
С закрытым входом
Диод VD включен параллельно высокоомному (RC >> T) резистору R.
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
ф |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх VD |
|
R |
|
Сф |
|||||||
|
|
||||||||||
|
|
||||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UR ср ≈ - Umax
U
U(t)
t
Uc = - Umax
t
UR(t)
U |
U(t) = Umax sin ωt |
|
U(t) |
UC ≈ Umax |
|
|
||
t |
р R С |
>> T |
Uc = - Umax |
UR (t) = U(t) – UC = Umax sin ωt - Umax |
|
t |
|
|
UR(t) |
|
|
|
U(t) = U0 + Umax sin ωt |
|
UC ≈ U0 + Umax
UR (t) = U (t) – UC = (U0 + Umax sin ωt) – UC = Umax sin ωt - Umax
За счет пикового детектора вольтметр измеряет пиковое (амплитудное) значение при любой форме сигнала.
Шкалы вольтметров с амплитудными преобразователями градуируются в СК значениях напряжения синусоидальной формы.
Амплитудное значение измеряемого напряжения несинусоидальной формы равно:
Um = Kasin · UV = 1,41 ·UV
UСК = Um / Ka’ = 1,41 ·UV / Ka’
Достоинства вольтметров амплитудного значения :
Широкий частотный диапазон, который может быть расширен до 1 ГГц;
Недостатки:
1.Сравнительно невысокая чувствительность ( ≈ 0,01 дел / мВ)
2.Увеличение погрешностей при измерениях напряжений с большим уровнем гармонических составляющих
Вольтметры средневыпрямленного напряжения
Выполняются по выпрямительной схеме с двухполупериодным выпрямлением (как и амперметры).
Шкала вольтметра градуируется в СК значениях синусоидального напряжения. При измерениях напряжения несинусоидальной формы пользуются соотношением:
|
U |
V |
|
U |
|
|
' |
' U |
V |
UСВ |
|
|
|
V |
|
UСК Kф UСВ Kф |
|||
Kфsin |
|
|
|
||||||
|
1,11 |
|
|
1,11 |
|||||
Достоинства:
1.Высокая чувствительность (за счет усиления U ~ )
2.Полоса пропускания до 10 МГц;
3.При измерении напряжений с малым уровнем гармонических составляющих – сравнительно небольшие погрешности.
Аналоговые вольтметры сравнения
Электронные аналоговые вольтметры сравнения в основном реализуют
нулевой метод (компенсационные вольтметры).
Вмомент компенсации они не потребляют мощности от источника питания , т.е. с их помощью можно измерять э.д.с. маломощных источников питания.
Вкомпенсационных вольтметрах измеряемое напряжение (постоянное, переменное или импульсное) сравнивается с постоянным компенсирующим напряжением, которое является мерой.
|
VD |
|
|
ВУ |
У |
И |
|
|
R |
|
|
Типовая структурная схема |
Eк |
V = |
|
аналогового вольтметра сравнения: |
|||
|
Расширение пределов измерения напряжений
На постоянном токе – добавочные резисторы.
RV RД
V
UV 
UД
U
|
|
U |
|
RV m |
|
RД RV |
|
1 |
|||
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
UV |
|
|
||
Погрешность измерений возрастает
U UV U Д
UV U Д
RV RД
1
из-за неточности изготовления
добавочных резисторов + дополнительные частотные погрешности.
На переменном токе – измерительные трансформаторы напряжений.
|
|
w1 w2 |
|
U UV |
|
|
|
|
|
|
|
U~ |
Rн |
UV |
V |
w1 |
w2 |
|
|
||||
|
|
|
|
||
Коэффициент трансформации |
KН U1 |
U |
|||
|
|
|
|
U2 |
UV |
U KН UV
Используются от 380 В до 500 КВ.