Αναλογικά βολτόμετρα. Μέτρηση τάσης με ηλεκτρονικά αναλογικά βολτόμετρα

ΔΙΑΛΕΞΗ Νο 5

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ

Τα ηλεκτρονικά αναλογικά όργανα και οι μετατροπείς είναι όργανα μέτρησης στα οποία τα σήματα πληροφοριών μέτρησης μετατρέπονται χρησιμοποιώντας αναλογικές ηλεκτρονικές συσκευές. Το σήμα εξόδου τέτοιων μέσων είναι μια συνεχής συνάρτηση της μετρούμενης ποσότητας. Ηλεκτρονικές συσκευέςκαι οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται στη μέτρηση σχεδόν όλων των ηλεκτρικών μεγεθών: τάση, ρεύμα, συχνότητα, ισχύς, αντίσταση κ.λπ.

Η απότομη επιλεκτικότητα μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα κρυσταλλικό φίλτρο στη συχνότητα μεταξύ των συχνοτήτων. Στα ετεροδύναμα μικροβολτ, χρησιμοποιούνται συχνά διπλή και τριπλή ανάμιξη. Αυτό επιτρέπει ταυτόχρονα την επίτευξη καλής ευαισθησίας, επιλεκτικότητας και σταθερότητας. Στην πράξη όμως μπορούμε να βρούμε και άλλου τύπου βολτόμετρα. Παλμικά βολτόμετρα Τα ηλεκτρονικά βολτόμετρα παλμών έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση τάσεων παλμών. Αυτός θα μπορούσε να είναι ένας παλμός βίντεο ή ραδιοσυχνότητας του οποίου το σχήμα ή ο φάκελος είναι τέλεια ορθογώνιο.

Πλεονεκτήματαηλεκτρονικά όργανα μέτρησης:

    η υψηλή ευαισθησία οφείλεται στη χρήση ενισχυτών.

    χαμηλή κατανάλωση ενέργειας από το κύκλωμα στο οποίο γίνεται η μέτρηση, η οποία καθορίζεται από υψηλή αντίσταση εισόδουδεδομένα οργάνων·

    ευρύ φάσμα συχνοτήτων στο οποίο η ευαισθησία παραμένει αμετάβλητη.

    Ο σκοπός της μέτρησης είναι να προσδιοριστεί αυτή η τιμή. Επομένως, πρέπει να μετρήσουμε την τάση αιχμής και είναι λογικό να χρησιμοποιήσουμε έναν ανορθωτή μέτρησης για το σκοπό αυτό, ο οποίος εξάγει την τάση συνεχές ρεύμα, που αντιστοιχεί στην τιμή κορυφής της μετρούμενης τάσης παλμού. Ρύζι. 27 Επεξεργασία παλμικής τάσης με ανορθωτή κορυφής. Η φόρτιση γίνεται γρήγορα επειδή η αντίσταση φόρτισης είναι μικρή. Αυτό δείχνει ότι μπορεί να υπάρχουν σημαντικά σφάλματα κατά τη μέτρηση πολύ σύντομων παλμών για μεγάλο χρονικό διάστημα.

    Η κατάσταση είναι αρκετά παρόμοια με τους παράλληλους ανορθωτές κορυφής. Για να επιτευχθεί μια μικρή μέτρηση τάσης παλμού, η αντίσταση εκφόρτισης πρέπει να είναι μεγάλη, δηλαδή η τάση εισόδου πρέπει να έχει σταθερό βολτόμετρο ακολουθούμενο από ανορθωτή κορυφής. Μικρές τιμές αντίστασης φόρτισης μπορούν να επιτευχθούν τοποθετώντας έναν μετατροπέα σύνθετης αντίστασης με μεγάλη σύνθετη αντίσταση εισόδου και μικρή σύνθετη αντίσταση εξόδου μπροστά από τον ανορθωτή. Με κατάλληλη διάταξη, μπορούν να μετρηθούν ακόμη και σπάνιοι παλμοί.

Ελαττώματα:

    πολυπλοκότητα λόγω μεγάλου αριθμού εξαρτημάτων και στοιχείων.

    την ανάγκη για τροφοδοτικά για ηλεκτρονικές συσκευές που περιλαμβάνονται στη συσκευή·

    σχετικά χαμηλή αξιοπιστία λόγω του μεγάλου αριθμού στοιχείων.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΑ

Στα ηλεκτρονικά βολτόμετρα, η μετρούμενη τάση μετατρέπεται από αναλογικές ηλεκτρονικές συσκευές σε συνεχές ρεύμα, το οποίο τροφοδοτείται σε μαγνητοηλεκτρικό μηχανισμό μέτρησης με κλίμακα, βαθμολογημένη σε μονάδες τάσης. Τα ηλεκτρονικά βολτόμετρα έχουν υψηλή ευαισθησία και μεγάλο εύρος μετρούμενων τάσεων (από δεκάδες νανοβολτ σε συνεχές ρεύμα έως δεκάδες kilovolt), υψηλή αντίσταση εισόδου (πάνω από 1 MΩ) και μπορούν να λειτουργήσουν σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων (από συνεχές ρεύμα σε συχνότητες της τάξης των εκατοντάδων MHz).

Η μέτρηση των παλμικών τάσεων μπορεί επίσης να βασίζεται σε μια μέθοδο αντιστάθμισης. Η αρχή είναι η αυτόματη αντιστάθμιση της μετρούμενης τάσης με τάση DC. Για να επιτευχθεί αυτή η κλίμακα, ένας ηλεκτρονικός λειτουργικός μετατροπέας με χαρακτηριστικό λογαριθμικής μετατροπής συνδέεται μπροστά από το μετρητή. Οι λογαριθμικοί μετατροπείς που χρησιμοποιούν εκθετικές κυματομορφές από διόδους ημιαγωγών ή διπολικά τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως. Η καθορισμένη μη γραμμική ανάδραση παρέχεται από την παθητική συνιστώσα.

Υπάρχουν πολλά διάφοροι τύποιβολτόμετρα. Σύμφωνα με το σκοπό και την αρχή λειτουργίας τους, τα πιο κοινά βολτόμετρα μπορούν να χωριστούν σε βολτόμετρα συνεχούς ρεύματος, εναλλασσόμενο ρεύμα, καθολική, παλμική και επιλεκτική.

Βολτόμετρα συνεχούς ρεύματος.Ένα απλοποιημένο μπλοκ διάγραμμα τέτοιων βολτόμετρων φαίνεται στο Σχ. 5.1, όπου VD– Διαιρέτης τάσης εισόδου. UPT– Ενισχυτής DC; ΤΟΥΣ– μαγνητοηλεκτρικός μηχανισμός μέτρησης. U Χ– μετρούμενη τάση.

Το μειονέκτημα αυτών των λογαριθμικών μετατροπέων είναι η εξάρτησή τους από τη συμπεριφορά της μη γραμμικής συνιστώσας που χρησιμοποιείται. Εάν αλλάξει το χαρακτηριστικό αυτού του στοιχείου, θα αλλάξει το χαρακτηριστικό μετατροπής ολόκληρου του μετατροπέα συνάρτησης. Έχουν ένα καμπυλόγραμμο χαρακτηριστικό που προσεγγίζει την απαιτούμενη εξάρτηση με επαρκή ακρίβεια.

Ρύζι. 31 Μπλοκ διάγραμμα του μετρητή φάσης. Στους μετρητές φάσης υψηλής συχνότητας, η συχνότητα της τάσης εισόδου μειώνεται με ανάμιξη ή δειγματοληψία. Διαιρέτης αντισταθμισμένης εισόδου Αναλογικό χιλιοστόμετρο χαμηλής συχνότητας. Να γιατί ηλεκτρονική συσκευήενισχύει το ηλεκτρικό σήμα. Ο ενισχυτής αλλάζει το πλάτος του ενισχυτή.

Ρύζι. 5.1. Μπλοκ διάγραμμα ενός ηλεκτρονικού βολτόμετρου συνεχούς ρεύματος

Μια σειριακή σύνδεση ενός διαιρέτη τάσης και ενός ενισχυτή καθιστά δυνατό να γίνουν τα βολτόμετρα εξαιρετικά ευαίσθητα και πολλαπλών εύρους αλλάζοντας τον συνολικό συντελεστή μετατροπής τους σε ένα ευρύ φάσμα. Αύξηση της ευαισθησίας των βολτόμετρων συνεχούς ρεύματος αυξάνοντας το κέρδος UPT κ UPTαντιμετωπίζει τεχνικές δυσκολίες λόγω ασταθούς λειτουργίας UPT, που χαρακτηρίζεται από αλλαγή κ UPTκαι αυθόρμητες αλλαγές στο σήμα εξόδου του ενισχυτή (μηδενική μετατόπιση). Επομένως, σε τέτοια βολτόμετρα κ UPT≈1, και ο κύριος σκοπός UPT– παρέχουν υψηλή αντίσταση εισόδου του βολτόμετρου.

Ηλεκτρονικά εξαρτήματα - Εργαστηριακή Άσκηση 1 Διπολικό τρανζίστορ ως ενισχυτής Εργασία: Μέτρηση χαρακτηριστικών πλάτους-συχνότητας διπολικό τρανζίστορσε σχέση με έναν κοινό πομπό. Τεχνολογία μετάδοσης 1 Τεχνολογία μετάδοσης Βασικές έννοιες και μονάδες Η τεχνολογία μετάδοσης είναι ένας τομέας της τεχνολογίας των επικοινωνιών που ασχολείται με το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία του εξοπλισμού μεταφοράς.

Αισθητήρες τάσης και ρεύματος Χρόνος μελέτης: 15 λεπτά Στόχος Αφού διαβάσετε αυτήν την παράγραφο, θα είστε σε θέση να περιγράψετε την αρχή των βασικών αισθητήρων τάσης και ρεύματος για τη μέτρηση μιας δεδομένης εργασίας ξεχωριστά. Συγκεκριμένα, αυτό σημαίνει τόσο AC όσο και τάση συχνότητας. Κύρια διαίρεση μετατροπέων 1 Εικ.

Αυτό το μπλοκ διάγραμμα ενός βολτόμετρου συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιείται ως μέρος των καθολικών βολτομέτρων, καθώς με μια μικρή επιπλοκή - προσθέτοντας έναν μετατροπέα τάσης AC σε DC, καθίσταται δυνατή η μέτρηση της τάσης AC.

Βολτόμετρα AC.Τέτοια βολτόμετρα αποτελούνται από έναν μετατροπέα τάσης AC-to-DC, έναν ενισχυτή και έναν μαγνητοηλεκτρικό μηχανισμό μέτρησης. Υπάρχουν δύο πιθανά γενικευμένα μπλοκ διαγράμματα βολτόμετρων εναλλασσόμενου ρεύματος (Εικ. 5.2), που διαφέρουν ως προς τα χαρακτηριστικά τους. Σε βολτόμετρα σύμφωνα με το διάγραμμα στο Σχ. 5.2, ΕΝΑμετρημένη τάση u Χ, μετατρέπεται πρώτα σε τάση συνεχούς ρεύματος, η οποία στη συνέχεια εφαρμόζεται UPTΚαι ΤΟΥΣ, τα οποία είναι ουσιαστικά ένα βολτόμετρο DC. Μετατροπέας Και τα λοιπάείναι ένας μη γραμμικός σύνδεσμος, επομένως τα βολτόμετρα με αυτή τη δομή μπορούν να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Ταυτόχρονα, αυτές οι ελλείψεις UPTκαι οι ιδιαιτερότητες της λειτουργίας μη γραμμικών στοιχείων σε χαμηλές τάσεις δεν επιτρέπουν να γίνουν τέτοια βολτόμετρα ιδιαίτερα ευαίσθητα.

Βασικές παράμετροι ραδιοφωνικών δεκτών. Jiří Sehal Για την αξιολόγηση των βασικών χαρακτηριστικών των ραδιοδεκτών, εισάγονται τυποποιημένα κριτήρια για τις παραμέτρους σύμφωνα με τις οποίες οι ραδιοφωνικοί δέκτες. Οι επαφές του ονομάζονται άνοδος και κάθοδος. Εάν υπάρχει θετικός πόλος τάσης στην άνοδο και αρνητικός πόλος τάσης στην κάθοδο, η δίοδος φέρεται με τον αντίθετο τρόπο. Χρόνος μελέτης λειτουργικών ανορθωτών: 15 λεπτά Στόχος Αφού διαβάσετε αυτήν την παράγραφο, θα μπορείτε να περιγράψετε τη λειτουργία μιας βασικής λειτουργίας ανορθωτή μετρώντας χωριστά την εργασία που έχει ανατεθεί.

Χειροκίνητη, τεχνική και ηλεκτρική έρευνα Υλοποίηση πρακτικών εργασιών που επικεντρώνονται στις δεξιότητες στους ακόλουθους τομείς: Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός εργαστηρίου Σχηματικά σύμβολα, βασικά στοιχεία συγκόλλησης Φυσικά βασικά. Παρέχετε μεθόδους αναλογικής μετατροπής. τάση ανά αριθμό και αντιστοιχίστε το πεδίο εφαρμογής στον παράλληλο μετατροπέα.

Ρύζι. 5.2. Δομικά διαγράμματα βολτόμετρων AC

Σε βολτόμετρα κατασκευασμένα σύμφωνα με το σχήμα του Σχ. 5.2, σι, χάρη στην προενίσχυση, είναι δυνατή η αύξηση της ευαισθησίας. Ωστόσο, η δημιουργία ενισχυτών AC υψηλής απολαβής που λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα εύρος συχνοτήτων, είναι ένα δύσκολο τεχνικό έργο. Επομένως, τέτοια βολτόμετρα έχουν σχετικά χαμηλό εύρος συχνοτήτων(1 – 10 MHz).

Σε ποιες μονάδες εκφράζεται το ρεύμα, αναφέρετε το όνομα και το σημάδι. Σε ποιες μονάδες εκφράζεται η επαγωγή, αναφέρετε το όνομα και το σήμα. Σε ποιες μονάδες εκφράζεται η συχνότητα; Ταλαντωτές Διαιρούμε τους ταλαντωτές με διάφορους τρόπους. Σχεδιασμένο για μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης με εξετάσεις Maturita, δεύτερο έτος, μέτρηση ηλεκτρικής τάσης.

Μέτρηση αντίστασης Ηλεκτρική αντίσταση Το κύριο χαρακτηριστικό όλων των παθητικών και ενεργών στοιχείων Άμεση μέτρηση με ωμόμετρο Όχι πολύ ακριβής Χρησιμοποιούμε μεθόδους έμμεσων μετρήσεων. Αρχικά, υπολογίζονται τα στοιχεία μεταξύ συχνοτήτων. Ερώτηση 22 Συσκευές μέτρησης σήματος, μέθοδοι μέτρησης χρόνου και συχνότητας. Η ποικιλομορφία των σημάτων στην τεχνολογία επικοινωνίας αναγκάζει την κατανομή των μεθόδων μέτρησης να είναι απλή και ξεκάθαρη.

Υπάρχουν βολτόμετρα πλάτους, μέσης ή ενεργής τιμής.

Ρύζι. 5.3. Κύκλωμα (α) και διάγραμμα χρονισμού σημάτων από μετατροπέα πλάτους (ανιχνευτής αιχμής) με ανοιχτή είσοδο

Βολτόμετρα μέγιστης τιμήςέχουν μετατροπείς τιμής πλάτους (ανιχνευτές αιχμής) με ανοιχτό (Εικ. 5.3, ΕΝΑ) είσοδος, όπου u εισαγωγήΚαι u έξω– τάση εισόδου και εξόδου του μετατροπέα. Εάν το βολτόμετρο έχει τη δομή του Σχ. 5.3, ΕΝΑ, μετά για τον μετατροπέα u εισαγωγή =u Χ. Σε μετατροπείς πλάτους με ανοιχτή είσοδο, ο πυκνωτής φορτίζεται σχεδόν στο μέγιστο u xmaxθετική (για μια δεδομένη ενεργοποίηση διόδου) τιμή της τάσης εισόδου (Εικ. 5.3,β). Κυματισμός τάσης u έξωστον πυκνωτή εξηγούνται από την επαναφόρτισή του όταν η δίοδος είναι ανοιχτή, όταν u εισαγωγή >u έξω, και την εκφόρτισή του μέσω της αντίστασης R με τη δίοδο κλειστή, όταν u εισαγωγή <u έξω .

Ανορθωτές, κυματοειδές φίλτρα τάσης, πολλαπλασιαστές και πολλαπλασιαστές τάσης χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της εναλλασσόμενης τάσης, πιο συχνά της τάσης στη δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή δικτύου, σε συνεχές ρεύμα. Ανόρθωση και εξομάλυνση Ανορθωτής AC και DC Μια δίοδος είναι συνδεδεμένη σε σειρά στο κύκλωμα AC.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτών των ενισχυτών. Ανάδραση Η ανάδραση τροφοδοτεί μέρος του σήματος εξόδου πίσω στην είσοδο. Αρνητικό rec. υποχρεωτικούς περιορισμούς. Όργανα μέτρησης και μέθοδοι μέτρησης Τα βασικά ηλεκτρικά μεγέθη καθορίζουν την κατάσταση των ηλεκτρικών κυκλωμάτων και των αντικειμένων τόσο σε ποιότητα όσο και σε ποσότητα. Τα μη ηλεκτρικά φυσικά μεγέθη μπορούν να μετατραπούν σε ηλεκτρικά μεγέθη.

Βολτόμετρα γενικής χρήσης.Τέτοια βολτόμετρα έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν τις τάσεις DC και AC. Ένα γενικευμένο μπλοκ διάγραμμα φαίνεται στο Σχ. 5.4, ​​όπου ΣΕ- διακόπτης. Ανάλογα με τη θέση του διακόπτη ΣΕΤο βολτόμετρο λειτουργεί σύμφωνα με το κύκλωμα ενός βολτόμετρου AC με μετατροπέα Π(θέση 1 ) ή βολτόμετρο DC (θέση 2 ).

Σταθεροποιητές τάσης και ρεύματος Οι σταθεροποιητές είναι κυκλώματα που αντισταθμίζουν αυτόματα τις αλλαγές στην τάση ή το ρεύμα σε ένα φορτίο. Χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται ελάχιστος παλμός ή εάν απαιτούμε σταθερούς παλμούς. Επεξεργασία σημάτων από αισθητήρες. Οι μετατροπείς τιμών διεργασίας, τόσο παθητικοί όσο και ενεργοί, απαιτούν συνήθως έναν μετατροπέα που μετατρέπει το σήμα εξόδου τους σε μια πιο βολική μορφή για περαιτέρω επεξεργασία.

Γενική περιγραφή του μορφοτροπέα μετρητή τάσης 3 Τεχνική περιγραφή του μορφοτροπέα μετρητή τάσης 4. Ένα εξάρτημα ημιαγωγού είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα. Ανορθωτές ημιαγωγών και πηγές Τύποι διόδων Χαρακτηριστικά καλωδίωσης και διόδου Τύποι ανορθωτών Φιλτράρισμα της τάσης εξόδου Σταθεροποίηση της τάσης εξόδου Σύνδεση πηγής τάσης Συμπέρασμα Δίοδος ημιαγωγών.

Ρύζι. 5.4. Μπλοκ διάγραμμα ενός γενικού βολτόμετρου

Τα γενικά βολτόμετρα, που ονομάζονται επίσης συνδυασμένα, παρέχουν συχνά τη δυνατότητα μέτρησης της αντίστασης R Χ. Αυτά τα βολτόμετρα έχουν μετατροπέα Π R, η τάση εξόδου της οποίας εξαρτάται από την άγνωστη αντίσταση: U έξω =φά(R Χ ). Με βάση αυτή την εξάρτηση, η κλίμακα της συσκευής βαθμονομείται σε μονάδες αντίστασης. Κατά τη μέτρηση, μια αντίσταση με άγνωστη αντίσταση συνδέεται στους ακροδέκτες εισόδου του μετατροπέα και ο διακόπτης τίθεται στη θέση 3 .

Αγαπητοί πελάτες, Θα θέλαμε να σας υπενθυμίσουμε ότι αυτή η σημείωση πνευματικών δικαιωμάτων προστατεύεται από πνευματικά δικαιώματα. Αυτό σημαίνει ότι η επίδειξη θα πρέπει να εξυπηρετεί μόνο τις προσωπικές ανάγκες του δυνητικού αγοραστή. Λειτουργικοί ενισχυτές Τα αναλογικά κυκλώματα επεξεργάζονται το σήμα συνεχώς με την πάροδο του χρόνου. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο εξάρτημα στις μέρες μας είναι ο λειτουργικός ενισχυτής.

Μετρήστε το χαρακτηριστικό μετάδοσης του διπολικού τρανζίστορ. Μετρήστε το χαρακτηριστικό εξόδου του διπολικού τρανζίστορ. Εργαστήριο Θεωρίας Ηλεκτρονικών Κυκλωμάτων Πρόβλημα #1 Οδηγίες μέτρησης Ανάδραση και αντιστάθμιση Μετρήστε την απόκριση συχνότητας της μονάδας ενισχυτή αναστροφής που είναι συνδεδεμένη με τον ενισχυτή λειτουργίας.

Παλμικά βολτόμετρα.Τα βολτόμετρα παλμών χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του πλάτους των σημάτων παλμών διαφόρων σχημάτων. Τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των βολτόμετρων παλμών καθορίζονται από τη μικρή διάρκεια τ των μετρούμενων παλμών (από 10-100 ns) και τον σημαντικό κύκλο λειτουργίας

(έως 10 9), όπου Τ– περίοδος επανάληψης παλμών.

Πρόκειται για συσκευές σχεδιασμένες για τη μέτρηση συνεχών, εναλλασσόμενων και παλμικών τάσεων σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Αν και δεν παράγονται πλέον ως μεμονωμένες συσκευές αλλά ως πολυμετρικές επιλογές για τη μέτρηση πολλαπλών μεγεθών, η έρευνά τους είναι σημαντική επειδή η ένταση είναι μια κατηγορία μεγέθους που συχνά παρουσιάζει ενδιαφέρον. Η εξέλιξή τους βασίζεται στη βελτιωμένη απόδοση στα ηλεκτρονικά, με αποτέλεσμα αυξημένη ακρίβεια, εύρος συχνοτήτων και ταχύτητα λειτουργίας. Ταξινόμηση: - σύμφωνα με τον τρόπο επεξεργασίας της μετρούμενης τάσης.

Τα βολτόμετρα παλμών μπορούν να κατασκευαστούν σύμφωνα με το μπλοκ διάγραμμα του Σχ. 5.2, ΕΝΑ, σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται μετατροπείς τιμής πλάτους με ανοιχτή είσοδο (Εικ. 5.3, ΕΝΑ). Ο υψηλός κύκλος λειτουργίας των παλμών και η σύντομη διάρκειά τους επιβάλλουν αυστηρές απαιτήσεις στους μετατροπείς τιμής πλάτους. Επομένως, στα βολτόμετρα παλμών χρησιμοποιούνται κυκλώματα αντιστάθμισης μετατροπέων πλάτους (Εικ. 5.5).

Ακολουθώντας τη φύση της μετρούμενης τάσης. Η ροπή που δημιουργείται στη συσκευή είναι ανάλογη με το ρεύμα που διέρχεται από το κινούμενο πηνίο, επομένως, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, και την τάση στους ακροδέκτες στερέωσης. Επομένως, η κλίμακα της συσκευής μπορεί να βαθμονομηθεί απευθείας στα μπλοκ τάσης.

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του τύπου βολτόμετρου είναι η χαμηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου. Η μέγιστη κατηγορία ακρίβειας δεν υπερβαίνει το 1%. Με απευθείας σύνδεση? - με λείανση. Ο εξασθενητής σάς επιτρέπει να αλλάξετε την ευαισθησία του βολτόμετρου. Το φίλτρο αφαιρεί τυχόν εναλλακτικά επικαλυπτόμενα εξαρτήματα κατά μήκος του συνεχούς σήματος. Μια αρνητική απόκριση παρέχει καλύτερη σταθερότητα των χαρακτηριστικών του ενισχυτή.

Ρύζι. 5.5. Κύκλωμα αντιστάθμισης μετατροπέα πλάτους

Παλμοί εισόδου u εισαγωγήφορτίστε τον πυκνωτή ΜΕ 1 . Η εναλλασσόμενη συνιστώσα της τάσης σε αυτόν τον πυκνωτή, που προκαλείται από την επαναφόρτισή του με μετρούμενους παλμούς και την εκφόρτιση μεταξύ των παλμών (παρόμοια με το Σχ. 5.3, σι), ενισχύεται από έναν ενισχυτή UΕναλλασσόμενο ρεύμα και διορθώνεται με χρήση διόδου ρε 2 . Σταθερά χρόνου κυκλώματος R.C. 2 επιλέγεται αρκετά μεγάλο ώστε η τάση κατά μήκος του πυκνωτή ΜΕ 2 στο διάστημα μεταξύ των παλμών αλλάζει ελαφρά. Από την έξοδο του μετατροπέα χρησιμοποιώντας αντίσταση R ο.σ.ανατροφοδότηση στον πυκνωτή ΜΕ 1 τροφοδοτείται αντισταθμιστική τάση. Με μεγάλο κέρδος του ενισχυτή, αυτό οδηγεί σε σημαντική μείωση της εναλλασσόμενης συνιστώσας της τάσης στον πυκνωτή ΜΕ 1 , ως αποτέλεσμα του οποίου σε σταθερή κατάσταση η τάση στον πυκνωτή είναι σχεδόν ίση με το πλάτος των μετρούμενων παλμών και η τάση εξόδου είναι ανάλογη με αυτό το πλάτος:

.

Ο ενισχυτής μπορεί να είναι τρανζίστορ ή εξοπλισμένος με λειτουργικούς ενισχυτές. Υπάρχουν δεσμοί μεταξύ των πραγματικών, των μέσων και των κορυφαίων τιμών ενός περιοδικού σήματος με ημιτονοειδή διακύμανση. Παράγοντας μορφής. Αυτά τα βολτόμετρα βαθμονομούνται σε πραγματικές τιμές με βάση την αναλογία μεταξύ της μέσης και της πραγματικής τιμής σε ημιτονοειδή λειτουργία. Τα μεσαία βολτόμετρα είναι απλούστερα και φθηνότερα από τις πραγματικές τιμές.

Η εναλλακτική τάση διορθώνεται από μια γέφυρα διόδου, το ρεύμα αλλάζει στη συσκευή, όπως στο σχ. Η κίνηση του δείκτη συμβαίνει υπό τη δράση μιας μέσης ροπής ανάλογης της μέσης τιμής του ανορθωμένου ρεύματος. Το κύκλωμα που χρησιμοποιείται είναι στην πραγματικότητα ένας μετατροπέας τάσης σε ρεύμα με ανορθωτή διπλής μεταβλητής. Η βαθμονόμηση εκτελείται σε rms με βάση τη σχέση μεταξύ μέσου όρου και rms σε διπλή παρεμβολή.

Επιλεκτικά βολτόμετρα.Τέτοια βολτόμετρα έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν την πραγματική τιμή της τάσης σε μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων ή την πραγματική τιμή μεμονωμένων αρμονικών στοιχείων του μετρούμενου σήματος.

Η αρχή λειτουργίας ενός επιλεκτικού βολτόμετρου είναι να απομονώνει μεμονωμένα αρμονικά στοιχεία ενός σήματος ή ενός σήματος στενής ζώνης συχνοτήτων χρησιμοποιώντας ένα ρυθμιζόμενο φίλτρο ζώνης και να μετράει την πραγματική τιμή των απομονωμένων σημάτων.

Η τελευταία επιλογή έχει το πλεονέκτημα της εξάλειψης σφαλμάτων που οφείλονται σε μη ισορροπημένα σήματα. Αυτή η λειτουργία μέτρησης είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε υψηλές συχνότητες. Από τις καθορισμένες τάσεις, η αποτελεσματική είναι μακράν η πιο σημαντική μορφή, αφού είναι η μόνη που προσφέρει άμεση σύνδεση μεταξύ των επιδράσεων των εναλλασσόμενων και συνεχών τάσεων, ανεξάρτητα από την κυματομορφή. Τα βολτόμετρα πραγματικής τιμής μπορεί να είναι: - βολτόμετρα θερμοστοιχείου. - Βολτόμετρα πραγματικής τιμής με ειδικά κυκλώματα με χρήση ανιχνευτή ευρεσιτεχνίας.

Τα σχήματα που χρησιμοποιούν τετραγωνική ανίχνευση είναι παρόμοια με αυτά του Σχ. Ως τετράγωνος ανιχνευτής, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια δίοδο ημιαγωγών με μη γραμμικό χαρακτηριστικό δεύτερης τάξης σε χαμηλή τάση εισόδου - Εικ. Το διάγραμμα φαίνεται στο Σχ. Αυτή η σχέση ισχύει για οποιαδήποτε κυματομορφή. Οι συντελεστές καθορίζονται για μια συγκεκριμένη κυματομορφή, συνήθως ένα ημιτονοειδές κύμα. Εφόσον η κυματομορφή δεν είναι ημιτονοειδής, η συσκευή δεν θα υποδεικνύει την πραγματική τετραγωνική τιμή της μετρούμενης τάσης, αλλά μάλλον την τιμή που οφείλεται στον μέσο όρο της αντίστοιχης κυματομορφής.

Ένα φίλτρο ζώνης που έχει εφαρμοστεί φυσικά δεν έχει αυστηρά ορθογώνια απόκριση πλάτους-συχνότητας (AFC). Αυτό μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι γειτονικά αρμονικά στοιχεία με συγκεκριμένο συντελεστή μετάδοσης θα περάσουν από ένα τέτοιο φίλτρο. Σε αυτήν την περίπτωση, το επιλεκτικό βολτόμετρο μετρά την πραγματική τιμή του αθροίσματος των αρμονικών στοιχείων που διέρχονται από το φίλτρο, λαμβάνοντας υπόψη τους πραγματικούς συντελεστές μετάδοσης για κάθε εξάρτημα.

Ρύζι. 5.6. Μπλοκ διάγραμμα ενός επιλεκτικού βολτόμετρου

Μετρημένο σήμα u ΧΜέσω ενός επιλεκτικού ενισχυτή εισόδου, η VU τροφοδοτείται στον μίκτη Cm, ο οποίος έχει σχεδιαστεί για να μετασχηματίζει το φάσμα συχνοτήτων του μετρούμενου σήματος. Στην έξοδο του μίκτη εμφανίζεται ένα σήμα, ανάλογο με το μετρούμενο σήμα, αλλά με τις συχνότητες του φάσματος

, Οπου - συχνότητα αρμονικών στοιχείων του σήματος εισόδου. - συχνότητα του σήματος της ημιτονοειδούς γεννήτριας σολ(ετερόδυνος). Ενισχυτής ενδιάμεσης συχνότητας HRCσυντονισμένο σε κάποια σταθερή συχνότητα

. Ως εκ τούτου, στην έξοδο HRCΜόνο εκείνο το στοιχείο του σήματος εξόδου του μίκτη του οποίου η συχνότητα θα περάσει

. Αυτό το σήμα αντιστοιχεί στην αρμονική συνιστώσα του μετρούμενου σήματος με συχνότητα

. Η τιμή rms αυτού του αρμονικού στοιχείου μετριέται με ένα βολτόμετρο rms VDZ. Αλλαγή συχνότητας γεννητριών , είναι δυνατό να μετρηθεί η πραγματική τιμή διαφόρων αρμονικών συνιστωσών του σήματος u Χ .

Η λειτουργία του φίλτρου ζώνης σε αυτό το κύκλωμα εκτελείται από HRC. Χάρη σε μια σταθερή (μη συντονισμένη) συχνότητα συντονισμού HRCΑυτός ο ενισχυτής έχει υψηλό κέρδος και στενό εύρος ζώνης, το οποίο εξασφαλίζει υψηλή ευαισθησία και επιλεκτικότητα του επιλεκτικού βολτόμετρου.

Ένα αναλογικό ηλεκτρονικό βολτόμετρο είναι μια συσκευή μέτρησης που είναι ένας συνδυασμός ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα που κατασκευάζεται με χρήση λαμπτήρων, στοιχείων ημιαγωγών, ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και μαγνητοηλεκτρικού μετρητή.

Ανάλογα με το σκοπό, τα αναλογικά ηλεκτρονικά βολτόμετρα χωρίζονται σε: συνεχές ρεύμα, εναλλασσόμενο ρεύμα, παλμικό ρεύμα, ευαίσθητο στη φάση, επιλεκτικό, καθολικό.

Ο κύριος σκοπός των αναλογικών βολτόμετρων είναι η μέτρηση της τάσης σε ραδιοηλεκτρονικά κυκλώματα.

Τα ηλεκτρονικά βολτόμετρα συνεχούς ρεύματος, σε σύγκριση με τα μαγνητοηλεκτρικά βολτόμετρα, έχουν πολύ μεγάλη αντίσταση εισόδου (περίπου 5-10 MΩ) και υψηλή ευαισθησία. Η τιμή της αντίστασης εισόδου παραμένει αμετάβλητη κατά την εναλλαγή των ορίων μέτρησης.

Το βολτόμετρο αποτελείται από μια συσκευή εισόδου - έναν διαιρέτη τάσης υψηλής αντίστασης. ηλεκτρονικός μετατροπέας - ενισχυτής DC. ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας - μαγνητοηλεκτρικός μετρητής.

Ο ενισχυτής DC χρησιμεύει για την αύξηση της ευαισθησίας του βολτόμετρου, είναι ένας ενισχυτής ισχύος απαραίτητος για την οδήγηση του μαγνητοηλεκτρικού μετρητή. Θα πρέπει να έχει υψηλή γραμμικότητα του χαρακτηριστικού πλάτους, τη σταθερότητα του κέρδους και μια μικρή μετατόπιση μηδέν.

Η γραμμικότητα του χαρακτηριστικού πλάτους διασφαλίζεται από τη σωστή επιλογή τρόπων λειτουργίας λαμπτήρων, τρανζίστορ, μικροκυκλωμάτων ενισχυτή. Η αρνητική ανάδραση στους ενισχυτές αυξάνει τη σταθερότητα του κέρδους και βελτιώνει τη γραμμικότητα της απόκρισης πλάτους. Η σταθεροποίηση της τάσης τροφοδοσίας συμβάλλει επίσης στη σταθεροποίηση του κέρδους.

Για να μειωθεί η μετατόπιση του μηδενός, εκτός από τη σταθεροποίηση των τάσεων τροφοδοσίας, ο ενισχυτής κατασκευάζεται σύμφωνα με ένα ισορροπημένο κύκλωμα γέφυρας.

Η επέκταση των ορίων μέτρησης πραγματοποιείται με χρήση διαχωριστή και αντίστασης ανάδρασης.

II AC AEVκατασκευάζονται σύμφωνα με 2 σχήματα:


ΕΝΑ), χαρακτηρίζεται από ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων 20 Hz - 700 MHz, αλλά όχι αρκετά υψηλή ευαισθησία.

Βολτόμετρα κατασκευασμένα σύμφωνα με το κύκλωμα σι), χαρακτηρίζονται από ένα σχετικά στενό εύρος συχνοτήτων 10 Hz - 10 MHz, που καθορίζεται από το εύρος ζώνης του ενισχυτή AC, αλλά από υψηλότερη ευαισθησία.

Universal αναλογικά ηλεκτρονικά βολτόμετρα, που προορίζονται για μετρήσεις σε κυκλώματα DC και AC, υλοποιούνται όπως φαίνεται στο σχήμα:


Τα χαρακτηριστικά των αναλογικών ηλεκτρονικών βολτόμετρων AC και η φύση των κλιμάκων τους καθορίζονται κυρίως από το κύκλωμα του ηλεκτρονικού μετατροπέα (ανιχνευτή). Υπάρχουν μετατροπείς τιμών κορυφής, μέσης διόρθωσης και ριζικού μέσου τετραγώνου που μετατρέπουν την εναλλασσόμενη τάση σε άμεση τάση, ανάλογη με τις τιμές κορυφής (μέγιστη), μέσης διόρθωσης και ριζικού μέσου τετραγώνου του μετρούμενη τάση, αντίστοιχα.

Η είσοδος των μετατροπέων σε σχέση με τη σταθερή συνιστώσα της μετρούμενης τάσης μπορεί να είναι είτε ανοιχτή είτε κλειστή (με πυκνωτή απομόνωσης).

Σύμφωνα με το εύρος συχνοτήτων, τα αναλογικά ηλεκτρονικά βολτόμετρα AC χωρίζονται σε χαμηλής συχνότητας, υψηλής συχνότητας και υπερσυχνότητας.

Κύρια εξαρτήματα αναλογικών ηλεκτρονικών βολτόμετρων

συσκευή εισόδουπαρέχει τις μετρούμενες τιμές τάσης που είναι απαραίτητες για περαιτέρω μετατροπή. Ανάλογα με το εύρος και το εύρος συχνοτήτων της μετρούμενης τάσης, η συσκευή εισόδου είναι είτε μια είσοδος υψηλής σύνθετης αντίστασης του μετατροπέα, είτε ένας διαχωριστής αντίστασης, είτε ένας διαιρέτης αντίστασης-πυκνωτή ή ένας διαιρέτης πυκνωτή.

Σε μετατροπείς τιμής πλάτους (αιχμής).Οι ενδείξεις του μικροαμπερόμετρου είναι ανάλογες με την τιμή κορυφής της μετρούμενης τάσης και (t),. Το σχήμα δείχνει κυκλώματα μετατροπέων τιμής πλάτους, αντίστοιχα, με ανοιχτές και κλειστές εισόδους

Σε έναν μετατροπέα τιμής πλάτους με ανοιχτή είσοδο, η δίοδος συνδέεται σε σειρά με μια αντίσταση R υψηλής αντίστασης και συνδέεται απευθείας με το αντικείμενο μέτρησης. Οι παράμετροι του μετατροπέα επιλέγονται με αυτόν τον τρόπο

(R > Rpr, R = 50 - 100 MOhm, C = 0,02 - 0,05 μF),

έτσι ώστε στο πρώτο θετικό μισό κύμα της μετρούμενης τάσης και (t) = UM sin wt, ένας μεγάλος παλμός ρεύματος i μέσω μιας ανοιχτής διόδου D με αντίσταση Rnp φορτίζει γρήγορα τον πυκνωτή C σε μια ορισμένη τιμή τάσης UC1 (Εικ. 5.6 ) και το εκφορτώνει αργά στην αντίσταση R + R και c στιγμή όταν και (t)< UC, и при отрицательной полуволне напряжения и (t). Постоянные

Ο χρόνος φόρτισης RnpC και εκφόρτισης RC σχετίζονται με τη συνθήκη RC>> RnpC (η αντίσταση R και το μικροαμπερόμετρο δεν λαμβάνονται υπόψη λόγω της μικρής τους τιμής).

Με το δεύτερο θετικό μισό κύμα και