62. Аналоговые вольтметры постоянного и переменного токов.
Структурная схема электронного аналогового вольтметра постоянного тока имеет следующий вид:
Основным функциональным узлом таких вольтметров является УПТ. Он в основном и определяет характеристики вольтметра в целом.
Погрешности большинства типов аналоговых вольтметров постоянного тока лежат в пределах ±(1-6)%. Входное сопротивление порядка 10 МОм. Примером является микровольтметр В2-25 (диапазон от 0,5мкВ до 1В). В настоящее время вольтметры постоянного тока разрабатываются как цифровые приборы.
В зависимости от назначения все электронные вольтметры переменного и импульсного тока выполняются по одной из следующих двух структурных схем которые различаются типом ИП:
1. С детектором на входе
2. С усилителем на входе
В вольтметрах первой модификации измеряемое переменное напряжение преобразуется в постоянное напряжение , которое затем измеряется вольтметром постоянного тока. В вольтметрах второй модификации измеряемое напряжение сначала усиливается с помощью усилителя переменного тока, а затем детектируется и измеряется. При необходимости между детектором и ИУ может быть дополнительно включен УПТ.
Вольтметры первой модификации характеризуются широким частотным диапазоном (до ГГц). Однако чувствительность таких вольтметров ограничивается дрейфом нуля УПТ.
Чувствительность вольтметров второй модификации значительно выше, так как на переменном токе легче можно получить большой коэффициент усиления, чем на постоянном. Однако частотный диапазон таких вольтметров ограничен полосой пропускания усилителя (10 – 15 МГц). Кроме того, усилитель переменного тока является источником нелинейных искажений, которые практически отсутствуют в вольтметрах первой модификации. Вольтметры обеих модификаций могут иметь большой диапазон измеряемых напряжений за счет изменения коэффициента усиления усилителей. На практике широко представлены обе группы вольтметров.
Тип детектора в структурных схемах определяет принадлежность вольтметров обеих модификаций к вольтметрам амплитудного, среднеквадратического или средневыпрямленного напряжения. Детекторы, применяемые в практических схемах аналоговых вольтметров, классифицируются следующим образом:
по параметру на пиковый, среднеквадратического значения и средневыпрямленного значения.
по схеме входа: детекторы с открытым и закрытым входом по постоянному напряжению.
по характеристике детектирования: линейные и квадратичные.
Шкалы промышленных типов вольтметров независимо от типа детектора градуируются в среднеквадратических (действующих) значениях синусоидального сигнала на частоте 50 Гц. Поэтому градуировка справедлива только при измерении сигналов синусоидальной формы, за исключением вольтметра со среднеквадратическим детектором. Показания этого вольтметра при измерении напряжения любой формы всегда соответствуют среднеквадратическому значению измеряемого напряжения.
Для
исключения погрешностей, вызванных
влиянием паразитных емкостей, клеммы
электронного вольтметра и объекта
измерения, соединенные с корпусом,
должны быть соединены вместе и заземлены.
При измерениях напряжения на частотах
выше 1 МГц необходимо пользоваться
пробником, снижающим частотную
погрешность, вызванную
и
при высоких частотах, а также позволяющим
осуществлять измерение непосредственно
у объекта измерения.
По сравнению с электромеханическими вольтметрами электронные аналоговые вольтметры имеют следующие достоинства:
широкий частотный диапазон измеряемых напряжений от единиц Гц до ГГц;
слабую зависимость показаний от частоты измеряемого напряжения в рабочем диапазоне частот;
высокую чувствительность, практически постоянную в рабочем диапазоне частот;
широкий динамический диапазон от десятков мкВ до сотен вольт;
малую собственную потребляемую мощность, т.к. имеют большое входное сопротивление = (10 – 106) МОм; малую = (1 – 4) пФ.
К их недостаткам можно отнести сравнительно большую основную погрешность (2,5 – 4)%, которая возрастает с ростом частоты измеряемого напряжения (на частотах единиц ГГц может возрасти до 25%) и необходимость вспомогательных источников питания.