Решение.

При измерении напряжения и тока используют вольтметры и амперметры различных типов. В зависимости от конструкции, схемы и принципа действия различные приборы реагируют на одно из следующих значений напряжения: среднее, среднее квадратическое (действующее), среднее выпрямленное, максимальное (пиковое).

По условию необходимо измерить указанными вольтметрами напряжение импульсного сигнала, представляющего последовательность однополярных прямоугольных импульсов со скважностью

Величина, обратная скважности называется коэффициентом заполнения и равна

Понятие коэффициента заполнения применимо только к исходному сигналу в форме однополярных прямоугольных импульсов.

Вольтметр постоянного напряжения при измерении такого импульсного сигнала покажет его среднее значение

Подавляющее большинство электронных вольтметров имеет закрытые входы – непосредственно на входе прибора стоит разделительная цепь, не пропускающая постоянную составляющую измеряемого напряжения на преобразователь вольтметра. Это сделано для защиты приборов от перегрузок и возможности измерения малых переменных напряжений в цепях с большой постоянной составляющей. Поэтому при подаче на вход электронного вольтметра с закрытым входом сигнала, приведенного на рис. 2.1, а, прибор фактически будет отсчитывать значения параметров сигнала, приведенного на рис. 2.1, б. При этом измеряемый сигнал будет представлять знакопеременную последовательность импульсов, у которых в соответствии с

пиковое отклонение вверх равно

пиковое отклонение вниз равно

Уравнение преобразования для вольтметра среднего квадратического значения (использующего преобразователь – квадратор) с закрытым входом имеет вид

Именно такие приборы используют для градуировки всех других типов вольтметров. Зарубежные фирмы в описании таких вольтметров, как правило, указывают, что прибор измеряет «true rms value» – «настоящее (истинное) среднее квадратическое значение».

Уравнение преобразования для вольтметра с выпрямительным преобразователем определяется в виде

Наличие коэффициента градуировки 1,11 позволяет использовать такие вольтметры только для измерения действующего значения синусоидальных сигналов. Для измерения сигналов другой формы эти приборы применять нельзя.

Выпрямительные преобразователи используют для создания относительно простых и недорогих электронных вольтметров синусоидальных сигналов. Выпуск таких приборов в настоящее время существенно ограничен.

Уравнение преобразования для вольтметра, использующего амплитудный (пиковый) детектор с закрытым входом имеет вид

Коэффициент 0,707 в этой формуле обусловлен градуировкой прибора. При измерении синусоидального сигнала такой вольтметр покажет действующее значение напряжения. Амплитудные детекторы обычно устанавливают на входе прибора в виде выносного узла (пробника). Главным достоинством электронных вольтметров такого типа является широкий частотный диапазон.

Связь между среднеквадратическим, средневыпрямленным и пиковым значениями переменного напряжения определенной формы принято описывать следующими коэффициентами

• коэффициент амплитуды (пик-фактор)

• коэффициент формы

• коэффициент усреднения

Для однополярного импульсного напряжения прямоугольной формы справедливы соотношения:

№ п/п	Тип преобразователя вольтметра	Уравнение преобразования и значение показания шкалы
1	Показание пикового вольтметра с закрытым входом, проградуированного в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала
2	Показание пикового вольтметра с открытым входом, проградуированного в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала
3	Показание квадратичного вольтметра с закрытым входом, проградуированного в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала
4	Показание вольтметра средневыпрямленных значений с открытым входом, проградуированного в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала
5	Показание вольтметра средневыпрямленных значений с закрытым входом, проградуированного в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала
6	Показание пикового вольтметра с закрытым входом, проградуированного в максимальных значениях синусоидального сигнала
7	Показание пикового вольтметра с открытым входом, проградуированного в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала

Если вольтметр проградуирован в значениях параметра, на который реагирует его преобразователь, то показание вольтметра при любой форме измеряемого сигнала равно параметру этого сигнала. В этом случае показания вольтметра не зависят от формы измеряемого напряжения.

Задача №3.

На экране осциллографа наблюдается периодическая последовательность прямоугольных импульсов с периодов Т. Развертка внешняя, длительность развертки Т_р.

Вариант	8
Т (мкс)	30
Тр (мкс)	300

Нарисовать картинку, которая будет на экране осциллографа при внешней и внутренней синхронизации, считая, что в канале «У» отсутствует линия задержки.

Примечание. Для решения задачи 3 необходимо изучить принцип работы осциллографа с электронно-лучевой трубкой, понять разницу различных режимов развертки, назначение и роль линии задержки в канале «У» осциллографа.