Универсальные вольтметры
Функциональная типовая схема универсального вольтметра приведена на рис.2.1. При измерении постоянных напряжений входная величина через переключатель рода тока ПРТ подается на вход преобразователя импеданса ПИ, входной сигнал которого при необходимости преобразуется масштабным преобразователем МП, нагрузкой которого является магнитоэлектрический микроамперметр.
Рис. 2.1. Функциональная схема универсального вольтметра
При измерении переменных напряжений измеряемая величина поступает на вход ПАЗ, а постоянное напряжение с выхода ПАЗ измеряется вольтметром постоянного тока. Важной составной частью вольтметра, влияющей на его метрологические свойства, является источник питания ИП. Схема рис.2.1, реализующая структуру выпрямитель-усилитель, имеет преимущества и недостатки. В основу универсальных вольтметров может быть положена и структура усилитель-выпрямитель. Однако в тех случаях, когда ставится цель обеспечить работу вольтметра на весьма высоких частотах (108–109 Гц), при обеспечении высокого входного импеданса, и если не ставится задача получения высокой чувствительности, обычно пользуются схемой с пассивным ПАЗ.
При создании универсальных вольтметров используется главным образом схема ПАЗ с закрытым входом, что объясняется независимостью напряжения на ее выходе от постоянной составляющей напряжения на входе.
На рис. 2.2 представлена схема универсального вольтметра с пассивным ПАЗ построенного по структуре выпрямитель-усилитель.
Рис. 2.2. Схема вольтметра универсального
Схема вольтметра постоянного тока состоит из пассивного масштабного преобразователя и преобразователя импеданса с выходом на магнитоэлектрический вольтметр. Масштабный преобразователь включает в себя два резисторов: первый (R5–R8) и вместе с переключателем П1-1 образует входной делитель напряжения, предназначенный для переключения верхних диапазонов измерения; второй (R12 – R15) составляет набор добавочных сопротивлений магнитоэлектрического вольтметра и вместе с переключателем П1-2 позволяет осуществлять переключение нижних диапазонов измерения. ПИ представляет собой усилитель, собранный на интегральных схемах А1 и А2. Микросхема А1 содержит согласованную пару полевых транзисторов, включенных по схеме стокового повторителя и обеспечивает высокое входное сопротивление ПИ. Микросхема А2 является операционным усилителем с дифференциальным входом. Для балансировки усилителя служит переменный резистор R11, подключенный через резисторы R9 и R10 к входам микросхемы А1. Усилитель охвачен отрицательной единичной обратной связью (с выхода 5 микросхемы А2 на вход 6 микросхемы А1) стабилизирующей характеристики усилителя и обеспечивающей требуемое высокое значение входного импеданса ПИ. Вход ПИ защищен от перегрузок диодами VD2 и VD3. Питание микросхем осуществляется от параметрического стабилизатора ПС. Входной прибор –магнитоэлектрический вольтметр на базе микроамперметра с током полного отключения 100 мкА. В схему вольтметра входят также добавочные резисторы R12 – R15, регулировочные резисторы R16, R17 и кремниевые стабилитроны VD4, VD5 для защиты измерительного механизма от перегрузок.