книги из ГПНТБ / Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие
.pdfвнешнего или собственного генератора СО запускающие импульсы синхронизации подаются на вход блока синхронизации БС, в котором осуществляется усиление и формирование синхронизирующих импуль сов (частотой следования не выше 100 кГц). Синхронизирующие им пульсы запускают генератор быстрого пилообразного напряжения ГБПН и генератор ступенчатого напряжения ГСПН, который явля ется также и генератором развертывающего напряжения осциллог-
й) |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т„ |
|
I |
1_____ I_____ L |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
В) |
и |
|
|
А |
, |
|
|
|
* |
|
|
/ 1? |
|
|
|
|
|
||||
|
/! |
|
1 |
|
1 |
|
|
|||
|
( |
|
|
|
|
|
||||
|
| Ь |
н - / |
|
|
|
ь |
||||
|
|
„/St |
ь Р |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В) |
и, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛЬ |
|
|
Ш |
|
ш |
5А Ь |
ь |
г) |
и |
|
|
|
Г |
г |
Г |
|
L .А i l___ . |
|
|
А |
' / |
O l H |
|
V |
|||||
|
t* |
|
|
|
|
|
|
|
ь |
|
|
\ |
Т и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
3) |
и |
|
|
ТГ |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т'П - т Т и = п Т с -ц |
|
|
|
||||
Рис. 3-12. Временные диаграммы, поясняющие ра боту стробоскопического осциллографа
рафа. ГБПН работает в ждущем режиме, крутизна генерируемого на пряжения S5 а период повторения равен периоду исследуемого сигнала Т„. С приходом каждого синхронизирующего импульса (рис. 3-12, а) напряжение ГСПН возрастает на ступеньку Д ( р и с . 3-12, б). Период ступенчатого пилообразного напряжения много больше пери ода быстрого пилообразного напряжения. С выхода обоих генерато ров сигналы подаются на схему сравнения СС. В пределах одного пери ода развертки ступенчатого пилообразного напряжения сравнение быстрого пилообразного напряжения со ступенчатым происходит каждый раз на более высоком уровне A UC1.
Таким образом, момент равенства напряжений смещен на величину времени At относительно предыдущего момента. Величина автомати ческого временного сдвига выходного импульса СС
Al —AUcJ S q. |
(3-29) |
70
Выходной импульс СС запускает генератор строб-импульсов ГСИ, который вырабатывает короткие прямоугольные импульсы длитель
ностью тс_и |
много меньше длительности |
исследуемого |
импульса т„ |
и периодом |
повторения 7V„ (рис. 3—12, |
в). Каждый |
последующий |
строб-импульс сдвинут относительно предыдущего на время Дt. Таким образом, строб-импульсы в определенной временной последовательности поступают на вход преобразователя П (см. рис. 3.11). Одновременно строб-импульс, поступая на ГПБН, срывает его колебания и перево дит последний в ждущий режим, до прихода следующего запускающего импульса. На другой вход П одновременно со строб-импульсом подают исследуемый сигнал длительностью т„ и периодом Т„.
П представляет собой электронный ключ, открываемый на время, равное длительности строб-импульса. Но так как на П подан еще и исследуемый сигнал, то на выходе П возникает импульс тока, ампли туда которого пропорциональна мгновенному значению исследуемого сигнала в момент прихода строб-импульса (рис. 3-12, а). Огибающая строб-импульсов повторяет форму исследуемого сигнала, но следует во времени с более низкой частотой и может быть выделена с помощью фильтра низкой частоты. В СО выделение огибающей осуществляется методом накопления заряда в конденсаторе.
Во время действия строб-импульса (ключ открыт) -конденсатор быстро заряжается. Когда же прекращается строб-импульс (ключ за крыт) конденсатор будет медленно разряжаться. Выходные короткие импульсы тока преобразовываются в более длинные импульсы напря жения. Эти импульсы напряжения усиливаются обычными импульс ными усилителями У и обязательно расширяются. В схеме удлини теля Удл расширенные импульсы через усилитель вертикального откло нения УВО поступают на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ.
На экране осциллографа будет изображена серия импульсов, оги бающая которых дает форму исследуемого сигнала. Преобразованный импульс по длительности оказывается в т раз больше исследуемого
сигнала. В свою очередь |
длительность |
преобразованного |
импульса |
||
в п раз больше периода строб-импульса |
Тс_„ (рис. 3-12, 3): |
|
|||
|
ТС-„ = |
Г„ + А/, |
|
|
(3-30) |
Т' е- |
тп = |
л7’с- и, |
|
, |
(3-31) |
а длительность исследуемого сигнала |
|
|
|
||
|
ти = ti&t, |
|
|
(3-32) |
|
где Д^ —шаг считывания, |
дискретизации; |
п —число интервалов, на |
|||
которые разбит исследуемый импульс. |
|
|
|
||
Масштаб увеличения т длительности исследуемого сигнала |
|||||
т = тп/тп = (пТс-„)/(пД/) = |
Tz-jAt, |
(3-33) |
|||
т. е. растягивание исследуемого сигнала во времени равно отноше нию периода строб-импульсов к шагу считывания. Примерная вели чина необходимого1шага считывания
Д/ = 0,5//в, |
(3-34) |
где /а — наивысшая частота в спектре исследуемого сигнала.
71
Для нормальной работы в осциллографе обеспечивается:
1. Получение на входе преобразователя строб-нмпульсов, сдвину
тых |
относительно начала исследуемого сигнала на интервалы At, |
2Аt, |
ЗДt, ..., tiAt. |
2.Синхронизация первого строб-импульса с исследуемым сигналом.
3.Синхронизация начала напряжения горизонтальной развертки
спервым строб-импульсом.
В осциллографе предусмотрено блокировочное устройство Б (см. рис. 3.11.) Для того чтобы запускающие импульсы не нарушали режим работы генераторов развертки и сдвига, Б закрывает БС сразу же после прихода первого запускающего импульса до момента окон чания сравнения, т. е. до появления строб-импульса. В момент воз никновения строб-импульса блок подсвета Б Подсв. обеспечивает подсветку луча.
СО типа С7-11, предназначенный для исследования одного или двух синхронных сигналов, имеет полосу пропускания 0 н- 5 ГГц и коэффициент отклонения 5 ч- 200 мВ/дел.
Результаты исследования сигналов можно наблюдать на экране ЭЛТ, фотографировать или записывать на внешние устройства.
СО типа С7-9 (С1-60) состоит из осциллографа и аналого-цифрового преобразователя. Результаты измерения временных и амплитудных параметров выдаются в цифровом виде с погрешностью 5%. Прибор имеет внутреннее и внешнее программное управление.
Запоминающие осциллографы. Эти осциллографы применяют для изучения однократных и редко повторяющихся процессов, переход ных характеристик электронных элементов,- работающих в режиме переключения, регистрации импульсов биотока, и т. п.
Запоминающие осциллографы (30) выполняют на специальных «запоминающих» трубках, которые записывают исследуемый сиг нал, хранят эту запись и затем воспроизводят в нужный момент вре мени. Основным узлом 3 0 является запоминающая ЭЛТ с видимым изображением. Эти ЭЛТ по принципу действия разделяют на полуто новые и бистабильные.
П о л у т о н о в ы е з а п о м и н а ю щ и е Э Л Т . Эти ЭЛТ преобразуют электрические сигналы в видимое изображение с полуто нами, т. е. такое изображение, яркость которого в каждой точке пропорциональна величине электрического сигнала.
Б и с т а б и л ь н ы е з а п о м и н а ю щ и е |
Э Л Т . Данные ЭЛТ |
преобразуют электрический сигнал в видимое |
изображение, не име |
ющее полутонов, т. е. в такое изображение, которое имеет только два тона: светлый и темный, и яркость его не зависит от величины иссле дуемого сигнала.
Полутоновые и бистабильные трубки могут быть с непосредствен ным переносом изображения на экран без изменения его масштаба
ис увеличением масштаба. Современные запоминающие полутоновые
ибистабильные ЭЛТ имеют два отдельных прожектора для записи и воспроизведения изображения.
Взависимости от типа трубки в 3 0 время воспроизведения записан
ного изображения лежит в пределах 1 ч- 30 мин. При выключенном
72
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3-3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М а к с и м а л ь н а я |
П о г р е ш н о с т ь и з м е р е н и я , % |
|||
Т и п |
П о л о с а п р о |
К о э ф ф и ц и е н т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Р а з в е р т к а о с ц и л л о г р а ф о в |
В х о д н о е с о п р о т и в |
ч а с т о т а с и н |
|
|
|
|||||||||||
п р и б о р а |
п у с к а н и я , М Г ц |
о т к л о н е н и я |
л е н и е , е м к о с т ь |
х р о н и з а ц и и , |
а м п л и т у д ы |
в р е м е н н ы х |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М Г ц |
и н т е р в а л о в |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Однолучевых |
|
|
|
|
|
|
|||
С1-19Б |
0 — 1 |
|
2 |
мВ/см |
10 мкс/см— 10 с/см |
1 МОм; 40 пФ |
1 |
10 |
|
10 |
||||||
С1-49 |
0 - 5 |
16,6 |
мВ/см |
0,066 |
мкс/см— 0,08 с/см |
1 МОм; 50 пФ |
5 |
10 |
|
10 |
||||||
С1-54 |
0—20 |
100 |
мВ/см |
0,025 |
мкс/см — 5 |
с/см |
0,5 |
МОм; 40 пФ |
5 |
5 |
|
5 |
||||
|
2 Гц — 2 МГц |
10 мВ/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
С1-65 |
0—35 |
5 |
мВ/дел |
0,01 |
мкс/дел — 50 |
мс/дел |
1 МОм; 30 пФ |
35 |
5 |
|
5 |
|||||
'С1-64 |
0—50 |
5 |
мВ/дел |
0,1 мкс/дел— 1 с/дел |
1 МОм; 25 пФ |
50 |
5 |
|
5 |
|||||||
С1-31 |
0 - 8 0 |
100 |
мВ/см |
50 |
нс/см — 50 |
мс/см, |
0,1 |
МОм |
100 |
10 |
|
5; 10 |
||||
|
|
|
|
|
1 |
мкс/см— 0,5 |
с/см |
17 |
пФ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Двухлучевых |
|
|
|
|
|
|
|||
|
0— 1 |
20 |
мВ/см |
1 |
мкс/см — 5 с/см |
|
0,5 |
МОм |
1 . |
10 |
|
|
||||
|
0—0,6 |
10 |
мВ/см |
|
|
|
|
|
50 |
пФ |
|
|
|
|
||
|
1 |
5 |
мВ/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0—0,3 |
2 |
мВ/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 - 0 ,2 |
1 |
мВ/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 - 1 0 |
10 |
мВ/дел |
0,02 |
мкс/дел — 20 |
мс/дел |
1 МОм; 40 пФ |
10 |
8 |
|
|
|||||
I
Т а б л и ц а 3-4
|
|
|
М а к с и м а л ь |
В х о д н о е |
|
М а к с и |
|
|
|
|
|
м а л ь н а я |
|||
|
П о л о с а |
В р е м я у с т а н о в |
н ы й к о э ф ф и |
с о п р о т и в |
|
||
Т и п п р и б о р а |
Р а з в е р т к а ж д у щ а я |
ч а с т о т а |
|||||
п р о п у с к а н и я |
л е н и я , нс |
ц и е н т |
л е н и е , |
||||
|
с и н х р о |
||||||
|
|
|
о т к л о н е н и я |
е м к о с т ь |
|
||
|
|
|
|
н и з а ц и и |
|||
|
|
|
|
|
|
П о г р е ш н о с т ь и з м е р е н и я . %
а м п л и |
в р е м е н н ы х |
|
и н т е р |
||
т у д ы |
||
в а л о в |
||
|
С1-15 И С1-17 |
1 кГц- 3 5 0 МГц |
1,2 |
(при входе |
20 |
мВ/см |
75 |
Ом |
2—50 нс/см |
350 МГц |
10 |
10 |
||||
со сменным |
|
|
75 Ом), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
блоком |
|
|
1,5 |
(высоко- |
50 |
мВ/см |
500 |
кОм |
|
|
|
|
|
|
|
ЯЧС-48 |
|
|
омный вход) |
|
|
|
15 |
пФ |
|
|
|
|
|
|
|
(С1-15/8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
700 МГц |
10 |
10 |
|
С1-39М с бло- |
0—700 |
МГц |
|
0,5 |
10 |
мВ/см |
100 |
кОм |
0,1 |
нс/см— 10 мкс/см |
|||||
КОМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я2-16 |
0—2 |
ГГц |
|
0,17 |
10 мВ/см |
50 |
Ом |
|
|
|
|
|
|
||
С7-9 (С1-60) со |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сменными бло- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ками: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
ГГц |
4 |
4 |
45ПС-1 |
0—700 |
МГц |
|
0,5 |
10 мВ/дел |
100 |
кОм, |
0,1 |
нс/дел — 10 мкс/дел |
||||||
|
|
|
|
|
|
- |
|
3 |
пФ |
|
|
|
|
|
4 |
45ПС-2 |
0—2 |
ГГц |
|
0,17 |
10 мВ/дел |
50 |
Ом |
0,1 |
нс/дел — 10 мкс/дел |
1 |
ГГц' |
4 |
|||
45ПС-3 |
0—5 |
ГГц |
|
0,07 |
10 мВ/дел |
50 |
Ом |
0,1 нс/дел— 10 мкс/дел |
1 |
ГГц |
4 |
— |
|||
С7-10А |
0 - 1 ,2 |
ГГц |
|
|
100 мВ/мм |
50 |
Ом |
2,5 — 1000 нс/см |
|
|
20 |
10 |
|||
(С1-61А) |
|
|
|
|
200 |
мВ/мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С7-11 |
0 —5 |
ГГц |
|
|
5—200 мВ/дел |
|
50 Ом; |
0,05 нс/дел — 10 мкс/дел |
|
|
5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
100 |
кОм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6; |
4; |
2 пФ |
|
|
|
|
|
|
(С1-66) |
|
|
|
|
|
|
500 |
Ом или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 |
кОм, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
1 |
пФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т н п |
П о л о с а |
С к о р о с т ь |
п р и б о р а |
п р о п у с к а |
з а п и с и , |
|
н и я , М Г ц |
к м / с |
М а к с и |
|
|
|
|
м а л ь н ы й |
В х о д н о е |
|
||
к о э ф ф и ц и |
Р а з в е р т к а ж д у щ а я |
|||
с о п р о т и в л е |
||||
е н т о т к л о |
о с ц и л л о г р а ф о в |
|||
н е н и я , |
н и е . |
е м к о с т ь |
|
|
|
|
|
||
м В / с м
М а к с и |
П о г р е ш н о с т ь |
||
и з м е р е н и я , % |
|||
м а л ь н а я |
|
|
|
ч а с т о т а |
|
|
|
с и н х р о |
|
в р е м е н |
|
н и з а ц и и , |
а м п л и |
||
н ы х и н |
|||
М Г ц |
т у д ы |
||
т е р в а л о в
Т а б л и ц а 3-5
В р е м я |
|
п а м я т и |
|
п р и |
в о с |
п р о и з в е |
|
д е н и и |
и з о |
бр а ж е н и я ,
ми н .
В р е м я
па м я т и
бе з в о с
пр о и з в е
д е н и я и з о б р а ж е н и я
|
|
|
|
|
|
|
Однолучевых |
|
|
|
|
|
|
|
С8-9А |
0—2 |
120 1 |
100 |
0,5 |
МОм, |
1 |
мкс/см — 0,5 с/см |
1 |
10 |
10 |
1 |
16 |
ч |
|
(С1-29)^ |
|
|
|
45 |
пФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
Ом |
55 |
нс/дел — 0,5 |
с/дел |
|
|
|
|
|
|
С8-8 |
0— 1 |
|
5 4 -1 0 |
0,5 |
МОм |
0,5 |
мкс/дел — 5 |
с/дел |
|
10 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
100 пФ |
с |
пятикратной рас |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
тяжкой |
|
|
|
|
|
|
|
|
С8-7А |
0— 20 |
1000 |
50 |
0,5 |
МОм |
50 |
нс/дел — 0,5 |
с/дел |
5 |
10 |
10 |
1 |
1 |
|
|
|
|||||||||||||
(С1-47А) |
|
|
|
55 |
пФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двухлучевых |
|
|
|
|
|
|
|
С8-11 |
0— 1 |
5 |
10 |
0,5 |
МОм |
0,5 |
мкс/дел — 25 |
с/дел |
1 |
10 |
10 |
30 |
7 суток |
|
(С1-51) |
|
|
|
40 |
пФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С8-2 |
0—7 |
500 |
38 |
0,5 |
МОм |
0,05 мкс/дел — 25 с/дел |
10 |
10 |
10 |
1 |
24 |
ч |
||
(С1-42) |
|
|
|
55 |
пФ |
|
(1 дел — 8 мм) |
|
|
|
|
|
|
|
3 0 время сохранения записанного изображения может быть от несколь ких часов до нескольких суток. Бистабильные ЭЛТ, конструктивно отличающиеся от полутоновых, сохраняют информацию в течение более длительного промежутка времени, чем полутоновые; имеют в два раза большую разрешающую способность и в сто раз выше яркость. Ско рость же записи у бистабильных ЭЛТ гораздо ниже, чем у полутоно вых ЭЛТ.
В 3 0 предусматривают ручное и автоматическое стирание записан ного процесса.
3 0 типа С8-12 является универсальным прибором, имеет комплект сменных блоков, выполненных на полупроводниковых элементах с применением микросхем; полосу пропускания от постоянного тока до 3,5 ГГц; развертки с растяжкой; время воспроизведения 40 с.
30 типа С8-8 является автоматизированным прибором с програм мным управлением, выдает результаты в виде осциллограмм, осущест вляет измерение амплитудных, временных параметров сигнала, пло щади осциллограмм и др.
3 0 типа С8-2 (С1-42) исследует два сигнала.
Технические данные осциллографов приведены в табл. 3-3, 3-4, 3-5.
§ 3-3. Электронные вольтметры
Общие сведения. Электронные вольтметры (ЭВ) представляют собой сочетание электронного преобразователя (лампового или полу проводникового) с измерительным прибором, чаще всего магнитоэлек трической системы. Широкое применение ЭВ в практике радиоэлектрон ных измерений обусловлено следующими причинами:
1) обладают широким амплитудным и частотным диапазоном (при высокой и регулируемой чувствительности пределы измерения у ЭВ составляют величину от единиц микровольт до сотен вольт; диапазон частот простирается от десятков герц до сотен мегагерц. У ЭВ с тран зисторным преобразователем диапазон частот 20 Гц -ь 1 МГц,
сламповым — 20 Гц -н 500 МГц);
2)потребляют малую мощность от объекта измерения, но разви вают достаточную мощность для приведения в действие измеритель ного выходного прибора (благодаря, этому посредством ЭВ производят измерения в маломощных цепях без нарушения режима их работы); это качество, характеризуется величиной входных параметров (ЭВ имеют высокое входное сопротивление, которое на низких частотах достигает величин 0,5 ч- 20 МОм, в специальных схемах — до 10° МОм,
ана высоких частотах — несколько десятков килоом; малую входную емкость 1 -г- 30 пФ);
3)надежны в работе и хорошо переносят перегрузки.
К недостаткам ЭВ следует отнести необходимость вспомогательного источника питания, компенсации начального анодного тока, влияние смены ламп, транзисторов на градуировку шкалы.
ЭВ можно различать по:
назначению: постоянного, переменного напряжения и импульсного напряжений; фазочувствительные; селективные; универсальные;
76
методу измерения: непосредственного измерения и измерения сравнением;
значению измеряемого напряжения: пиковые (амплитудные); действующего значения; среднего значения;
типу основных электронных приборов, на которых выполнена схема: ламповые, полупровод никовые, интегральные;
частотному диапазону: низко частотные; высокочастотные; сверхвысокочастотные;
схеме входа (относительно постоянной составляющей тока): с открытым и закрытым входом;
способу отсчета измеряемого напряжения: стрелочные (аналоговые)
ицифровые (дискретные).
Врассматриваемых ниже стрелочных ЭВ выходным индикатором, как правило, является прибор магнитоэлектрической и реже электро статической систем.
Электронные вольтметры постоянного тока. В отличие от стрелоч ных вольтметров электромеханической группы ЭВ постоянного тока (рис. 3-13) обладают большим входным сопротивлением и высокой чувствительностью.
Измеряемое напряжение поступает на входное устройство Вх.У, представляющее собой высокоомный делитель на резисторах. С выхода Вх.У напряжение поступает на усилитель постоянного тока УПТ.
УПТ являясь усилителем мощности, согласует высокое сопротив ление входной цепи с малым сопротивлением измерительного прибора ИП магнитоэлектрической системы
|
|
- 0 |
и -увеличивает мощность измеряе |
||||||
|
|
|
|||||||
|
'.й |
|
мого |
напряжения до |
величины, |
||||
|
|
необходимой |
для создания |
доста |
|||||
|
|
|
точного |
вращающего |
момента у |
||||
|
Яф |
|
прибора. |
УПТ |
выполняются по |
||||
|
|
симметричным |
мостовым |
схемам, |
|||||
0—СП |
|
||||||||
|
охваченным |
глубокой |
отрицатель |
||||||
|
i $ C # i |
|
|||||||
их |
|
ной |
обратной |
связью |
(последнее |
||||
0+ |
Т |
|
повышает стабильность работы мо |
||||||
|
стовой схемы). |
|
|
|
|||||
|
Рис. 3-14. Схема УПТ |
|
На рис. 3-14 показана мостовая |
||||||
|
|
схема, образованная |
резисторами |
||||||
|
|
|
|||||||
Rlt R2 и лампами Лх и Л2. Отрица тельная обратная связь осуществляется через сопротивление R3. Уста новку измерительного прибора на нуль выполняют с помощью потен циометра /?р при накоротко замкнутом входе. При подаче на вход измеряемого постоянного напряжения Ux минусом на сетку лампы Лх анодный ток лампы Лх уменьшится, а внутреннее сопротивление увеличится. Уменьшение падения напряжения на сопротивлении R3 обратной связи приводит к увеличению потенциала на сетке лампы Л2, а следовательно, к уменьшению внутреннего сопротивления лампы.
77
При этом нарушается баланс мостовой схемы и появляется ток в цепи измерительного прибора.
Если на вход УПТ подать измеряемое постоянное напряжение плюсом на сетку Лъ то ток через измерительный прибор будет прохо дить в противоположном направлении. Включенный на входе УПТ фильтр /?фСф устраняет влияние переменной составляющей измеряе мого напряжения.
В современных ЭВ постоянного тока применяют двухкаскадные УПТ с глубокой отрицательной обратной связью. Расширение преде лов измерения ЭВ осуществляют с помощью делителя и сопротивления обратной связи.
Простейшая схема транзисторного вольтметра постоянного тока приведена на рис. 3-15. Здесь УПТ представляет собой мостовую схему с плечами Rlt R2, Rp и транзистором 7\, включенным в плечо моста по схеме с общим эмиттером. Резистор RU1служит для подгонки требу
|
емой |
чувствительности |
при |
|||
|
бора, |
а |
резистор |
Rp — для |
||
|
установки нуля. Расчет доба |
|||||
|
вочного |
сопротивления |
Rд |
|||
|
производится так же, как и |
|||||
|
для |
магнитоэлектрических |
||||
■ 1,5В |
вольтметров. |
Недостатком |
||||
|
прибора является |
невысокая |
||||
|
точность измерений из-за |
|||||
|
трудности |
подбора |
стабиль |
|||
Рис. 3-15. Схема транзисторного вольтметра |
ных |
высокоомных |
резисто |
|||
постоянного тока |
ров |
и дрейфа нуля, обус |
||||
|
ловленного |
неустойчивостью |
||||
параметров. Для повышения точности схему усилителя выполняют по симметричной балансной схеме с двумя идентичными транзисторами, а перед измерениями производят калибровку шкалы вольтметра на одном из пределов по образцовому напряжению.
Выпускаемые ЭВ постоянного тока (например, В2-3) многопре дельны, позволяют измерять напряжения от сотен микровольт до нескольких вольт и имеют внутреннее сопротивление 2 ч- 5 МОм.
Электронные вольтметры переменного тока. Схемы, позволяющие непосредственно преобразовывать измеряемое переменное напряжение в постоянное, обладают обычно малой чувствительностью и непригод ны для измерения малых величин напряжения. Поэтому измерительный прибор включается после соответствующего усилителя. Структурная схема ЭВ переменного тока типа детектор-усилитель (Д—У) дана на рис. 3-16,а. Измеряемое переменное напряжение Ux подают на детектор Д непосредственно либо через входное устройство Вх.У, представляю щее, собой делитель напряжения. Д преобразовывает переменное напря жение в постоянное, которое с выхода Д поступает на УПТ. В УПТ напряжение усиливается и измеряется измерительным прибором ИП. Детектор, используемый в схеме, — пиковый, чаще лампового испол нения. Вольтметры, выполняемые по схеме Д —У, обладают широким частотным диапазоном 20 Гц -н 500 МГц, но недостаточно высокой
78
чувствительностью. Поэтому их выполняют на относительно большие напряжения (150 -ь 300 В).'При меньших напряжениях резко падает коэффициент выпрямления диода детектора, так как прямое и обратное сопротивления становятся одного порядка.
Шкалу ЭВ переключают путем изменения глубины отрицательной обратной связи в УПТ и сопротивления шунтов прибора.
Универсальный ЭВ для измерения постоянного и переменного напряжения сочетает в себе обе схемы, показанные на рис. 3-13 и 3-16,а.
ЭВ переменного тока выполняют также по схеме У—Д (рис. 3-16, б). В вольтметрах типа У—Д измеряемое переменное напряжение Ux вначале усиливается усилителем переменного тока УПер. Т, а уже затем с помощью детектора среднего или действующего значений (чаще полу проводникового исполнения) преобразовывается в постоянное напря жение, которое и измеряется прибором.
Широкополосный усилитель переменного тока УПер.Т представляет собой обычно трехкаскадный усилитель, стабилизированный отрица-
Рис. 3-16. Структурная схема ЭВ переменного тока
тельной обратной связью. В диапазоне рабочих частот обеспечивается высокий коэффициент усиления, малые нелинейные искажения. Вольтметры типа У—Д обладают высокой чувствительностью, выпол няются с пределами измерения от единиц микровольт до сотен вольт (нижний предел этих измерителей напряжения ограничивается только шумами; частотный диапазон ограничен полосой пропускания усили теля 10 Гц -г- 10 МГц). Переключение пределов измерения обычно осу ществляют с помощью делителей напряжения Вх.У (аттенюаторов). Эти делители состоят из резисторов большого сопротивления и конден саторов малой емкости, коэффициент деления которых в рабочем диа пазоне не зависит от частоты. Делители выполняются на разные пре делы измерений — 5, 10, 15, 20 кВ и выше. По схеме У—Д выполнены ЭВ ВЗ-4, ВЗ-6.ВЗ-7, ВЗ-18 и др.
Шкалы большинства ЭВ переменного тока градуируют в единицах действующих значений синусоидального напряжения. Шкалы импуль сных вольтметров — в единицах амплитудных (пиковых) значений. ЭВ имеют также шкалу, отградуированную в децибелах. Ослабление
сигнала |
отсчитывается |
относительно |
нулевого |
уровня, |
равного |
|
0,775 В (0 дБ). |
в к л ю ч е н и я |
ЭВ п е р е м е н |
||||
О с о б е н н о с т и |
||||||
н о г о |
т о к а . |
Эквивалентная схема |
входной |
цепи ЭВ такая же, |
||
как у любого |
электронного прибора, |
используемого для |
измерения |
|||
79
