Электронные вольтметры переменного тока
Упрощенные структурные схемы вольтметров переменного тока приведены на рис. 2.20. Структурная схема, представленная на рис. 2.20 а, используется в вольтметрах для измерения напря- жении значительного уровня. Измеряемое напряжение после прохождения частотно-компенсированного делителя (ВУ) преоб- разуется детектором (Д) в напряжение постоянного тока, которое усиливается УПТ и поступает на ИМ магнитоэлектрической си- стемы. Частотные характеристики таких вольтметров определя- ются только входным устройством и детектором и составляют от 10 Гц до 1 ГГц. Диапазон измеряемых напряжений начинается с 0,1 В и выше.
Вторая структурная схема (рис. 2.20, б) применяется в милли- вольтметрах, поскольку обладает большей чувствительностью за счет использования дополнительного усилителя. Измеряемое напряжение после прохождения входного устройства (ВУ) по- ступает на вход усилителя переменного напряжения (УН), далее на измерительный механизм (ИМ). Частотный диапазон таких приборов определяется частотными характеристиками усилителя переменного тока (трудно изготовить широкополосный усили- тель переменного тока) и ограничивается до 1МГц. Диапазон из- меряемых напряжений составляет от единиц милливольт до не- скольких сотен вольт.
Важным элементом, существенно влияющим на метрологиче- скиехарактеристики вольтметров, являютсядетекторы, выпол- няющие функцию преобразователей переменного напряжения в постоянное напряжение. Напряжение на выходе детектора может быть пропорционально амплитудному, средневыпрямленному и среднему квадратическому значению измеряемого напряжения.
ВУ
Д
УПТ
ИМ
а
ВУ
УН
Д
УПТ
ИМ
б
Рис. 2.20. Упрошенные структурные схемы: а – электронного вольтметра, б – электронного милливольтметра
Тип детектора определяет эксплуатационные свойства вольт- метра. Так, вольтметры с амплитудными детекторами являются самыми высокочастотными; вольтметры с детекторами среднего квадратического (действующего) значения измеряют напряжение любой формы; вольтметры среднего (средневыпрямленного) зна- чения пригодны для измерения только гармонического сигнала. Шкалу электронных вольтметров обычно градуируют в действу- ющих значениях синусоидального сигнала.
Электронный вольтметр среднего значения
Простейший вольтметр для измерения относительно высоких напряжений может быть выполнен по структурной схеме, пред- ставленной на рис. 2.20, а. Выпрямитель состоит из полупровод- никовых диодов, работающих на линейном участке вольтампер-
ной характеристики. Широкий диапазон измерений электронного вольтметра обеспечивается с помощью входного делителя.
Д о с т о и н с т в а : диапазон измеряемых напряжений – по ча- стоте от 10 Гц до 10 МГц, по напряжению от 1 мВ до 300 В.
Н е д о с т а т к и : показания ЭВ среднего значения зависят от формыкривой Кф измеряемого напряжения.
Амплитудный электронный вольтметр (диодно- конденсаторный)
Показания такого ЭВ пропорциональны амплитудному значе- нию измеряемого напряжения. Такие вольтметры позволяют из- мерять амплитуду импульсов с минимальной длительностью до десятых долеймикросекунды и скважностью 2... 500. Верхняя граница частотного диапазона измерения определяется частот- ными свойствами диода, значениями монтажных емкостей и ин- дуктивностью подводящих проводов, нижняя граница – постоян- ной времени разрядa конденсатора (чем больше ее значение, тем ниже граничная частота).
Диодные (как и транзисторные) амплитудные детекторы при малых напряжениях вносят в измеряемый сигнал значительные нелинейные искажения, поэтому в последнее время применяют амплитудные детекторы на интегральных микросхемах – опера- ционных усилителях.
Д о с т о и н с т в а : диапазон измерений по частоте от 20 Гц до 1000 МГп, по напряжению от 100 мВ до 1000 В; классы точности
4,0: 10,0; входное сопротивление – 100 кОм...5 МОм.
Н е д о с т а т к и : зависимость показаний ЭВ от формы сигнала.