12. Мостовые усилители

Гальванометр.Прибор (рис. 4 75) предназначен для изме­рения токов от 0,2 нА. Усилитель постоянного тока собран по диф­ференциальной схеме на полевых транзисторах. Измерительный при­бор включен между истоками полевых транзисторов. Для уменьше­ния наводок переменного тока к затвору транзистораVTJ подклю­чена цепочкаCl, R2. Балансировка схемы осуществляется резисто­ромR4. Компенсация влияния тока затвораVT1 реализуется пода­чей с подстроечного резистораR7 в цепь затвораVT1 черезR1 на­пряжения подпитки. Для измерения токов 10 нА на вход необходи­мо подключить резистор с сопротивлением 100 МОм, для 100 нА — 10 МОм, для 1 мкА — 1 МОм, для 10 мкА — 100 кО.м. Падение напряжения на входном резисторе не более 1 В.

Рис. 4.75 Рис. 4.76

Для уменьшения температурного дрейфа в схеме целесообразно применить согласованные по параметрам полевые транзисторы, ко­торые находятся в микросхемах К504НТ1 — К504НТ4 с любым бук­венным индексом.

Милливольтметр.Прибор (рис. 4.76) переменного напряжения имеет входное сопротивление 2 МОм. Чувствительность определяется коэффициентом усиления, максимальное значения которого равно 10. В случае необходимости усиление можно увеличить за счет умень­шения сопротивления резистораR4.

Дифференциальный электрометрический усилитель.С помощью усилителя (рис. 4.77) можно измерять токи до 10-¹⁰А. Входное сопротивление равно 1 ГОм, так что от максимального тока на нем развивается напряжение 100 мВ. Это напряжение подается на изме­рительную схему. С помощью резистораR4 устанавливается предел измерения. Нуль измерительного прибора или баланс усилителя осу­ществляется резисторомR5, Верхний предел измеряемого тока можно увеличить, уменьшив включаемое на входе сопротивление. Суммарная погрешность усилителя не превышает 3 %.

Приставка для измерения малых токов.Измеритель (рис. 4.78) собран по схеме дифференциального усилителя с полевыми транзис­торами на входе. На выходе схемы стоит стрелочный прибор с пре­делом измерения 100 мкА. Большое входное сопротивление полевых транзисторов позволяет измерять токи до 10~⁸А. Пределы измере­ния можно менять, подключая различные входные резисторыR1. В этом случае необходимо менять и резисторR8, который включен последовательно со стрелочным прибором.

Для уменьшения чувствительности усилителя к посторонним по­мехам и наводкам его входная цепь включена по параллельной ба­лансной схеме с введением в цепь истока стабилизатора тока, постро­енного на транзисторе VT5. Такое схемное решение позволило полу­чить подавление синфазных помех более 80 дБ. С целью ограничения случайных перегрузок измерительного прибора к выходу подключают два параллельно соединенных диода. Они замыкают накоротко выход-при напряжении на них любой полярности, превышающем 0,5 В. Для уменьшения ошибки измерения тока конденсатор во входной цепи должен иметь сопротивление изоляции более 10¹³Ом. Указанные на схеме сопротивления резисторовR3, R9 иR16 соответствуют напря­жению отсечки полевых транзисторов, равному 1,5 В. В этом случае напряжение смещения на затворе, соответствующее термостабиль­ной точке, составляет примерно 0,8 В, а ток покоя стока равен 0.7 мА. Для других параметров полевых транзисторов сопротивле­ния резисторов, отмеченных звездочкой, должны быть подобраны Вольтметры на полевых транзисторах. Простои вольтметр посто­янного тока (рис. 4.79,а) позволяет измерять напряжения от — 1 до + 1 В. Входное сопротивление более 100 МОм. При нулевом напря­жении на входе через измерительный прибор протекает ток, значение которого регулируется резисторомR2. С помощью этого резистора -стрелка прибора устанавливается в середине шкалы.

Рис. 4.77

Рис. 4.78

Для компенсации тока покоя полевого транзистора возможно применение мостовой схемы (рис. 4.79,6). Одно плечо моста образо­вано полевым транзистором, а другие — резисторами R2 R4__R6

С помощью резистора R5 устанавливается нулевое положение стрел­ки измерительного прибора. Положение рабочей точки транзистора задается смещением на затворе с помощью резистораR6 Полное отклонение стрелки прибора соответствует подаче на вход напряже­ния 0,3 В. Пределы измерений можно менять подбором резистораR3. Для увеличения чувствительности вольтметра в два раза можно применить схему с двумя полевыми транзисторами (рис 4 79в)

Рис. 4.79

Эта симметричная мостовая схема нечувствительна к изменению пи-тающего напряжения.

Дифференциальный измеритель малых токов. Схема (рис. 4.80, а) позволяет измерять ток до 10^-14А, Это достигнуто благода­ря использованию в схеме полевых транзисторовVT1 иVT2 с изо­лированным затвором. Биполярные транзисторы уменьшают выход­ное сопротивление каскада. С помощью резистораR3 балансируют­ся плечи моста. Пределы измерения можно регулировать резисторомR4 При хорошо подобранных полевых транзисторах схема нечувст­вительна к изменению питающего напряжения. При значительныхI_КБОтранзисторов вVT3 иVT4 целесообразно ввести резисторы сопротивлением 3 кОм между базой и эмиттером.

Рис. 4.80

В схеме pud. 4.80,б применены полевые транзисторы, которые имеют входной ток 10~⁹А. Начальный ток стока при £У_Си =1,5 В иУЗН ⁼0 равен примерно 500 мкА. Крутизна равна 0,2.