12.1| Параметры измеряемых напряжений. 12.2| Классификация вольтметров. 12.3| Их параметры и структурные схемы. 12.4|Вольтметры постоянного тока.
12.1| Измерители напряжения являются самой многочисленной группой среди средств измерения, применяемых в радиоэлектронике.
Измеряют
ЗНАЧЕНИЕ(!) напряжения.12.2|
Значение: 1.мгновенное
значение U(t)(не
измеряют вольтметрами), 2.среднее
значение( 
),
3.средне
квадратическое(корень из Uср)
4.амплитудно
пиковое(maxU(t)),
5.средне
выпрямленное (
);
принято выводить коэффициент амплитуды
КА=Um/U,
и коэф. Формы: КФ=
U
/Uср.в
– отличие по форме. При малой мощности
и импульсе может быть пробой. Вольтметры
градуируются в соответсвии с измеряемым
значением напряжения. Фишка коэффициентов
в том что можно измерять одно а при
помощи них показывать другое значение.
Могут быть: Аналоговый, Цифровые, Мультиметры(как аналоговые так и цифровые).
по использованию:
В1 — образцовые вольтметры и установки для колибровки. В2 — вольтметры постоянного тока (измеряют Uср.в. у переменного сигнала)В — комбинированные (высокая чувствительность и R от 1 до 1000 МОм)В3 — для измерения sin сигналов (обычно ВЧ), шкала проградуирована в значениях среднеквадратичного значения sin сигнала В4 — импульсные вольтметры (амплитудные значения) В5 — измеряют комплексную амплитуду sin сигнала (вольтметр + фазометр)В6 — ВЧ вольтметр с узкополосной селекцией входного сигнала (селективные вольтметры), высокая чувствительность В7 — комбинированные приборы на основе широкополосного амплитудного детектора sin сигналов В8 — измеряет отношение двух напряжений В9 — измерительный преобразователь без отсчетного устройства
1
2.3|параметры
электронных вольтметров:1.
вид измеряемого значения (Uср.в., Uср,
U)2. пределы измерения (как они разбиты
на поддиапазоны, обычно по 10 дб ≈ в 3,16
раз)3. Rвх, Zвх (или Cвх)4. частотный диапазон
(рабочая полоса): низкочастотные,
высокочастотные, сверхвысокочастотные,
широкополосные вольтметры 5. Метрологические
параметры(класс точности, предел
погрешности измерения U (в виде формулы,
таблицы или графика))6. Помехоустойчивость.
поперечные помехи — помехи нормального
вида, поподающие на вход вольтметра (на
обе клеммы)
продольные помехи — помехи общего вида, возникают между корпусами и попадают на вход вольтметра через R утечки. Общий провод вольтметра не соединен с его корпусом (экраном)Важно хорошим образом соединить корпуса (экраны) вольтметра и схемы, провода должны быть короткими, экранированными, с низким R. Схемы:
1
2.4|Вольтметры
Пост. тока: на выходе может быть ОУ,
главная задача усилить постоянный ток.
Большая чувствительность, и большой входной импеданс. За счет постоянного тока.
13. Измерение средневыпрямленных значений напряжений.
Электронные вольтметры постоянного тока измеряют постоянное напряжение. Обеспечены большим входным сопротивлением и чувствительностью за счет усилителя постоянного тока. Иногда делается усиление на переменном токе. Аналоговые вольтметры встречаются редко, т.к. сейчас все задачи решают цифровые.
Вольтметр переменного тока средневыпрямленного значения:
Аттенюатор регулирует диапазоны измерений. Усилитель имеет Rвх и Kусил. Чтобы откалибровать прибор нужно подать образцовых сигнал на вход и отрегулировать.
Детектор средневыпрямленных значений – устройство, преобразующее переменное напряжение постоянных ток, пропорциональный средневыпрямленному значению напряжения.
Показания
такого прибора:
Но на шкале откладываются среднеквадратические значения для синусоидального сигнала. Проблема: не совпадения ВАХ реального диода с идеальным (при малых напряжениях проявляются ВАХ).=> Коэффициент передачи диода будет зависеть от амплитуды сигнала. => При малых напряжениях детектор работает не очень хорошо. Для устранения ставится усилитель.
Вольтметры переменного тока строятся по схеме «усилитель-детектор». Частотный диапазон такого детектора ограничен, т.к. есть паразитные емкости у диодов. На усилитель подается достаточно сильное напряжение.
Чтобы улучшить характеристики детектора средневыпрямленных значений используется опреационый усилитель, охваченный обратной связью.
14. Измерение среднеквадратических значений напряжений сигналов произвольной формы. Схема усилитель-детектор (как и в вопросе 13), но детекторы разные, т.к. в любой момент времени мы должны возводить мгновенное значение в квадрат. 1ый вариант: использование электродинамических, электромеханических приборов (редко, т.к. чувствительность низкая). 2ой вариант: использовать диоды со среднеквадратичными характеристиками.
Это позволяет получить квадратичное значение тока.
Достоинства схемы:
- большой диапазон входного сигнала
Недостатки схемы:
- квадратичная шкала прибора
- слабые частотные характеристики, т.к. много элементов с паразитными емкостями