37 Цифровые вольтметры.
Обобщенная структурная схема цифрового вольтметра представлена на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6
Входное устройство при измерении постоянных или медленно меняющихся напряжений представляет собой высокоомное сопротивление (10 МОм) или катодный (эмиттерный) повторитель с калиброванным делителем, а при измерении высокочастотных напряжений – частотнокомпенсированный делитель, катодный повторитель и детекторный преобразователь.Сравнивающее устройство служит для фиксации равенства измеряемого и образцового напряжений. Сравнение напряжений производится компенсационным методом, что обеспечивает высокую точность измерения.Управляющее устройство обычно состоит из тактового генератора, задающего циклы измерения и управляющего работой узлов цифрового вольтметра, и логических схем, обеспечивающих согласованную работу, коммутацию и выполнение логических операций в вольтметре. Управляющее устройство может работать как в автоматическом режиме, так и в режиме ручного управления.Преобразователь напряжения в код вырабатывает образцовое напряжение, подаваемое на сравнивающее устройство, и соответствующее этому напряжению число (цифру), которое фиксируется в электронном счетчике. Чтобы измеряемое напряжение выражалось непосредственно этим числом, максимальное напряжение образцового генератора должно быть кратным основанию данного кода. Электронный ключ управляет цепью поступления счетных импульсов в счетчик, если в схеме работает время-импульсный или ступенчатый преобразователь. Основное требование к электронному ключу состоит в обеспечении необходимой стабильности скорости срабатывания.
Электронные счетчики осуществляют отсчет измеряемого напряжения в двоичном коде при выходе на ЭВМ. При выходе на устройство цифрового отсчета результат представляется в десятичном коде.
Цифровые индикаторы могут выполняться в виде различных устройств. Наиболее часто в качестве индикаторов использовались цифровые газоразрядные лампы, преобразующие электрические напряжения в цифры.
38 Измерение собственного и вносимого затуханий
Тракт передачи канала связи от передающего до приемного устройства состоит из четырехполюсников. Уменьшение или увеличение мощности электрического сигнала в пределах четырехполюсника зависит от значения выходных и входных сопротивлений элементов смежных с данным четырехполюсником. Поэтому, исходя из условий работы, его затухание подразделяют на собственное, вносимое и рабочее.Собственное затухание несимметричного четырехполюсника, имеющего характеристические сопротивления Zc1 и Zc2, а также симметричного четырехполюсника с характеристическими сопротивлениями Zc равно:
,
где P1 – кажущаяся мощность на входе четырехполюсника;
P2 – кажущаяся мощность тока, которая выделяется на сопротивлении Z2 нагрузки.
Мощности P1 и P2 соответствуют режиму, когда входное сопротивление Zвх испытуемого четырехполюсника равно Zc1. А это может быть при условии, что сопротивление Z2 равно характеристическому сопротивлению четырехполюсника со стороны выхода, т.е. Z2 = Zc2.
Схема измерения собственного затухания по методу сравнения представлена на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7
В схеме обеспечивают равенство между характеристическим сопротивлением Zc2 измеряемого четырехполюсника и входным сопротивлением нагрузки Z2.
При этих условиях собственное затухание несимметричного четырехполюсника равно
.
Собственное затухание магазина МЗ2 как симметричного четырехполюсника, имеющего согласованную нагрузку,
.
Обеспечив равенство UM = U2 изменением величин, входящих в магазин затуханий, можем написать, что
.
Заменяя этим соотношением первое слагаемое, получим
.
Если измеряемый четырехполюсник симметричный, тогда αc = αM, так как у симметричного четырехполюсника Zc1 = Zc2.
В процессе измерений с помощью магазина МЗ1 необходимо поддерживать неизменным напряжение U1 при разных положениях переключателя П.
Вносимое затухание четырехполюсника определяется по формуле
,
где Pн – кажущаяся мощность, которую может отдать генератор приемнику, присоединенному к нему непосредственно;
P2 – кажущаяся мощность, фактически воспринятая приемником от этого генератора через четырехполюсник.
Вносимое затухание четырехполюсника можно измерить методом Z по схеме рисунок 4.8.
Рисунок 4.8
Исходя из определения вносимого затухания и пользуясь обозначениями на схеме, вносимое затухание будет иметь вид
.
Уровень pн1 измеряют в нижнем, а pн2 в верхнем положениях спаренного переключателя, поддерживая в обоих случаях напряжение U неизменным.