При подаче на вход схемы измеряемого напряжения Uх анодный ток лампы Л2 уменьшается, равновесие моста нарушается. При этом измерительный прибор регистрирует измеряемое напряжение.

Делитель напряжения, образованный резисторами R1д — Rзд, дает возможность расширить пределы измерения вольтметра, однако он снижает его входное сопротивление.

Для измерения переменных напряжений низкой и высокой частоты используются также электронные вольтметры. При этом измеряемое напряжение сначала выпрямляют с помощью электронной лампы или полупроводникового диода, а затем подают на УПТ.

Достаточно часто используют приборы, обеспечивающие измерение как постоянных, так и переменных напряжений (рис. 20.20).

Карточка № 20.7 (148).

Аналоговый электронный вольтметр

§20.9. Цифровой электронный вольтметр

Цифровые измерительные приборы (ЦИП) применяют для измерения различных электрических величин, таких, как постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления, индуктивности, емкости и др.

Необходимо иметь в виду, что измеряемые величины, как правило, непрерывны, а ЦИП измеряют дискретные (отдельные) значения (отсюда и названия ЦИП, а не потому, что результат представляется в цифровой форме).

Любой ЦИП содержит два основных узла: аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует плавно изменяющуюся величину в дискретную (числовой код), и цифровое отсчетное устройство, которое отображает в цифровой форме значение измеряемой величины.

ЦИП подразделяют на электромеханические и электронные. Последние обладают очень высоким быстродействием (до 106 измерений в секунду) и поэтому находят самое широкое применение, вытесняя электромеханические ЦИП, которые обеспечивают скорость измерения 10 имп/с.

Существуют различные методы преобразования непрерывной величины в дискретную. Рассмотрим метод с численно-импульсным кодированием на примере цифрового вольтметра с

промежуточным преобразованием измеряемой величины во временной интервал (рис. 20.21). Приборы такого типа надежны, обладают большой точностью и быстродействием, отличаются относительно простой схемой.

Рис. 20.21. Структурная схема цифрового вольтметра с промежуточным преобразованием сигнала во временной

интервал

Измеряемое постоянное или выпрямленное напряжение Ux (графика а) подают на один вход сравнивающего устройства 1. На другой вход подается пилообразное напряжение (график г) с генератора пилообразного (компенсирующего) напряжения 5, который запускается импульсами управляющего устройства 7 (график ж). Этот импульс одновременно определяет начало прямоугольного импульса (графика б) на выходе сравнивающего устройства, который откроет электронный ключ 2. Сигналы генератора импульсов образцовой частоты 6 (график д) проходят через электронный ключ и поступают на вход электронного счетчика 3 (график в) до тех пор, пока линейно нарастающее напряжение на станет равным измеряемому напряжению Ux. В этот момент

заканчивается прямоугольный импульс на выходе сравнивающего устройства и электронный ключ запирается.

Сигнал с электронного счетчика поступает на отсчетное устройство 4, представляющее собой цифровой индикатор того или иного типа. В настоящее время самое широкое распространение получили газоразрядные индикаторы.

Управление цифровыми индикаторами осуществляется дешифраторами, которые переводят результат из двоичной в десятичную систему счисления.

Очевидно, что количество сигналов генератора импульсов, проходящих через ключ, прямо пропорционально длительности прямоугольного импульса сравнивающего устройства. Длительность прямоугольного импульса, в свою очередь, прямо пропорциональна значению измеряемого напряжения.

Управляющие импульсы (график е) следуют с определенной периодичностью, обеспечивая сбрасывание информации отсчетного устройства и ее периодическое возобновление. Таким образом, продолжительность отсчета определяется периодом следования этих импульсов.

В качестве примера можно привести характеристики прибора ВК7-10А/1, работающего по принципу, изложенному выше. Его пределы измерения по постоянному напряжению 10—100— 1000 В, быстродействие 30 имп/с, он производит отсчет четырех значений

Карточка № 20.8 (152) Цифровой электронный вольтметр

ГЛАВА 21 ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

§21.1. Общие сведения

Развитие электроники определяется постоянным совершенствованием характеристик элементной базы и аппаратуры по следующим направлениям: уменьшение габаритов и массы (миниатюризация); повышение надежности за счет сокращения соединительных линий, совершенствования контактных узлов и взаимного резервирования элементов; уменьшение потребляемой мощности; усложнение задач и соответствующих им схемных решений при одновременном удешевлении каждого отдельного элемента.

Существенные изменения в полупроводниковой технике связаны, во-первых, с переходом к интегральным микросхемам (ИМС) и, во-вторых, с переходом к большим интегральным схемам

(БИС).

Интегральной называют микросхему с определенным функциональным назначением, изготовляемую не сборкой и распайкой отдельных активных и пассивных элементов, а целиком, в

едином технологическом процессе. Примерами интегральных схем могут служить усилители различных сигналов, логические схемы вычислительной техники, генераторы синусоидальных, импульсных или пилообразных напряжений, триггеры, изготовленные как единое целое в объеме одного полупроводникового кристалла или в тонких пленках. Эти схемы обычно дополняют навесными компонентами.

К пассивным элементам электронных схем относят резисторы, конденсаторы, индуктивные катушки, трансформаторы, к активным — диоды, транзисторы, тиристоры и др. Интегральные микросхемы содержат десятки и сотни пассивных и активных элементов. Показатель степени сложности микросхемы характеризуется числом содержащихся в ней элементов и компонентов.

Большие интегральные схемы также изготовляют в объеме одного кристалла. Они

характеризуются большей сложностью и служат в качестве отдельных блоков электронной аппаратуры, например запоминающего устройства, процессора и т. д.

Степень и характер интеграции элементов микросхем определяются прежде всего уровнем технологии.