9.Выпрямители (детекторы)

Одним из основных элементов электронного вольтметра пере­менного напряжения является выпрямитель (детектор) – преобра­зователь переменного напряжения в постоянное. Именно особенно­сти детектора в значительной мере определяют функциональные возможности и характеристики вольтметра. В зависимости от назна­чения вольтметра используются различные схемы детекторов:

• амплитудного значения;

• среднего выпрямленного значения;

• среднего квадратического (действующего) значения.

Детекторы амплитудного значения (или амплитудные детекто­ры – АД) делятся на АД с так называемым открытым входом (АДОВ) и АД с закрытым входом (АДЗВ). Амплитудные детек­торы иногда называются пиковыми детекторами.

При поступлении положительной полуволны входного напря­жения u(t) на верхний входной зажим (точнее, при положитель­ной разнице потенциалов между верхним и нижним входными зажимами) диод VD открывается (при этом его сопротивление становится малым – r₀), и через конденсатор С течет ток, заряжа­ющий его.

Если же входное напряжение u(t) представляет собой сумму переменной (с амплитудой U_max) и постоянной U₀ составляющих, то реакция АДОВ по окончании переходного процесса будет соответствовать самому большому значению входного на­пряжения, т.е. выходное напряжение станет равным сумме U₀ + U_max, и, следовательно, показания выходного измерительного прибора будут определяться именно этой суммой.

Детекторы среднего выпрямленного значения (СВЗ) делятся на однополупериодные и двухполупериодные детекторы. В основе схемы детектора четыре одинаковых полупроводнико­вых диода (VD1, VD2, VD3, VD4), соединенных в мостовую схему. При поступлении положительной полуволны входного напряже­ния u(t) на верхний зажим открываются диоды VD1 и VD3 (другие диоды закрыты) и через резистор R потечет ток (справа налево). В результате на выходе фильтра воз­никает постоянное напряжение, пропорциональное среднему вы­прямленному значению U_с.в. входного напряжения u(t).

Детекторы среднего квадратического значения. Детекторы сред­него квадратического значения (СКЗ)  Root Mean Square (RMS) делятся на аппроксимирующие детекторы (устройства, лишь при­ближенно дающие нужный результат) и детекторы так называе­мого истинного СКЗ (True RMS  TRMS).

Основными элементами схемы являются набор однотипных резистивно-диодных цепочек (R1 VD1, R2  VD2, R3  VD3,..., Rn  VDn); делитель напряжения, образованный резисторами r1, r2, r3,…, rn, r0 и источником стабильного известного напряжения U₀; a также фильтр нижних частот (ФНЧ). Делитель напряжения создает ряд последовательно возрастающих опорных потенциалов (φ₁, φ₂, φ₃, ..., φ_n). Фильтр нижних частот предназначен для сглаживания кривой выходного напряжения.

Основными достоинствами электронных вольтметров с термо­электрическими детекторами являются высокая точность преобра­зования (до 0,1 %); широкий диапазон частот (до 10 МГц); изме­рение истинного СКЗ напряжения. Пожалуй, единственный недо­статок таких вольтметров  сравнительно невысокое быстродей­ствие, т. е. быстрые изменения СКЗ входного сигнала не воспринимаются сразу в силу тепловой инерционности ТП.