Аналоговые электронные вольтметры

Аналоговый электронный вольтметр ‑ измерительный прибор, представляющий собой сочетание электронного преобразователя, выполненного на лампах, полупроводниковых элементах, интегральных микросхемах, и магнитоэлектрического измерителя.

По назначению аналоговые электронные вольтметры различают: постоянного тока, переменного тока, импульсного тока, фазочувствительные, селективные, универсальные.

Основное назначение аналоговых вольтметров ‑ измерение напряжения в радиоэлектронных цепях.

Электронные вольтметры постоянного тока по сравнению с магнитоэлектрическими вольтметрами имеют очень большое входное сопротивление (порядка 5-10 МОм) и высокую чувствительность. Значение входного сопротивления неизменно при переключении пределов измерения. Схема электронного вольтметра постоянного тока представлена на рисунке 4.

Рис. 4 Схема вольтметра постоянного тока.

Вольтметр состоит из входного устройства (высокоомного резистивного делителя напряжения), электронного преобразователя (усилителя постоянного тока), электромеханического преобразователя (магнитоэлектрического измерителя).

Усилитель постоянного тока служит для повышения чувствительности вольтметра, является усилителем мощности, необходимым для приведения в действие магнитоэлектрического измерителя. Он должен обладать высокой линейностью амплитудной характеристики, постоянством коэффициента усиления, малым дрейфом нуля.

Линейность амплитудной характеристики обеспечивается правильным выбором режимов работы транзисторов и микросхем усилителя. Отрицательная обратная связь в усилителях повышает стабильность коэффициента и улучшает линейность амплитудной характеристики. Стабилизация питающих напряжений также способствует стабилизации коэффициента усиления.

Для уменьшения дрейфа нуля, кроме стабилизации питающих напряжений, усилитель выполняется по мостовой аналоговой схеме.

Расширение пределов измерения осуществляется с помощью делителя и сопротивления обратной связи.

Электронные вольтметры переменного тока строятся по двум схемам:

1) преобразование переменного напряжения в постоянное и дальнейшее усиление постоянного напряжения (рис.5,а) ,

2) усиление переменного напряжения и дальнейшее преобразование переменного напряжения в постоянное (рис.5,б).

а)

б)

Рис. 5 Схемы электронных вольтметров переменного тока

Вольтметры, построенные по схеме на рисунке 5.а, характеризуются частотным диапазоном 20 Гц - 700 МГц, но недостаточно высокой чувствительностью.

Вольтметры, построенные по схеме на рис. 5.б, характеризуются сравнительно узким частотным диапазоном 10Гц ‑ 10МГц, определяемым полосой пропускания усилителя переменного тока, но более высокой чувствительностью.

Характеристики аналоговых электронных вольтметров переменного тока и характер их шкал в основном определяются схемой электронного преобразователя (детектора). Различают преобразователи пикового, средневыпрямленного, среднеквадратичного значений, осуществляющих преобразование переменного напряжения в постоянное, пропорциональное соответственно пиковому (максимальному), средневыпрямленному и среднеквадратичному значениям напряжения.

Вход преобразователей относительно постоянной составляющей измеряемого напряжения может быть либо открытым, либо закрытым (с разделительным конденсатором).

По частотному диапазону аналоговые электронные вольтметры переменного тока делятся на низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.