Gama e frekuencës së voltmetrit. Voltmetra elektronikë

LEKTURA Nr. 5

PAJISJET DHE KONVERTERËT ANALOG ELEKTRONIKE

Pajisjet dhe konvertuesit analoge elektronike janë instrumente matëse në të cilat konvertimi i sinjaleve të informacionit të matjes kryhet duke përdorur pajisje elektronike analoge. Sinjali i daljes së mjeteve të tilla është një funksion i vazhdueshëm i sasisë së matur. Pajisjet dhe konvertuesit elektronikë përdoren për të matur pothuajse të gjitha sasitë elektrike: tensionin, rrymën, frekuencën, fuqinë, rezistencën, etj.

Përparësitë instrumente matëse elektronike:

ndjeshmëri e lartë për shkak të përdorimit të amplifikatorëve;

konsumi i ulët i energjisë nga qarku në të cilin bëhet matja, e cila përcaktohet nga e larta impedanca e hyrjes të dhënat e instrumenteve;

një gamë të gjerë frekuence në të cilën ndjeshmëria është e pandryshuar.

Të metat:

kompleksiteti për shkak të një numri të madh të pjesëve dhe elementeve;

nevoja për furnizim me energji elektrike për pajisjet elektronike të përfshira në pajisje;

besueshmëri relativisht e ulët për shkak të numrit të madh të elementeve.

VOLTMETER ELEKTRONIK

Në voltmetrat elektronikë, voltazhi i matur konvertohet duke përdorur analoge pajisjet elektronike në rrymë të drejtpërdrejtë, e cila futet në një mekanizëm matës magnetoelektrik me një shkallë të shkallëzuar në njësi të tensionit. Voltmetrat elektronikë kanë ndjeshmëri të lartë dhe një gamë të gjerë tensionesh të matura (nga dhjetëra nanovolt në rrymë direkte në dhjetëra kilovolt), rezistencë të lartë në hyrje (më shumë se 1 MΩ) dhe mund të funksionojnë në një gamë të gjerë frekuencash (nga rryma direkte në frekuenca të rendit të qindra MHz).

Ka shume lloje të ndryshme voltmetra. Sipas qëllimit të tyre dhe parimit të funksionimit, voltmetrat më të zakonshëm mund të ndahen në voltmetra rrymë e vazhdueshme, rrymë alternative, universale, impulsive dhe selektive.

Voltmetra DC. Një bllok diagram i thjeshtuar i voltmetrave të tillë është paraqitur në fig. 5.1, ku VD– ndarës i tensionit në hyrje; UPT– Përforcues DC; ATA– mekanizmi matës magnetoelektrik; U x- tensioni i matur.

Oriz. 5.1. Diagrami strukturor i një voltmetri elektronik DC

Lidhja serike e një ndarësi tensioni dhe një amplifikatori bën të mundur që voltmetrat të bëhen shumë të ndjeshëm dhe me shumë kufij duke ndryshuar koeficientin e tyre të përgjithshëm të konvertimit në një gamë të gjerë. Rritja e ndjeshmërisë së voltmetrave DC duke rritur fitimin UPT k UPT has në vështirësi teknike për shkak të paqëndrueshmërisë së punës UPT, karakterizuar nga një ndryshim k UPT dhe ndryshim spontan në sinjalin e daljes së amplifikatorit (drift "zero"). Prandaj, në voltmetra të tillë k UPT≈1, dhe qëllimi kryesor UPT- të sigurojë një rezistencë të madhe hyrëse të voltmetrit.

Ky bllok diagram i një voltmetri DC përdoret si pjesë e voltmetrave universalë, pasi me një ndërlikim të lehtë - duke shtuar një konvertues AC në DC, bëhet e mundur të matet tensioni AC.

Voltmetra AC. Voltmetra të tillë përbëhen nga një konvertues AC-në-DC, një përforcues dhe një mekanizëm matës magnetoelektrik. Ekzistojnë dy bllok-diagrame të përgjithësuara të voltmetrave AC (Fig. 5.2), të cilat ndryshojnë në karakteristikat e tyre. Në voltmetra sipas skemës së fig. 5.2, a tensioni i matur u X, fillimisht konvertohet në një tension DC, i cili më pas aplikohet në UPT dhe ATA, të cilat janë në thelb një voltmetër DC. Konvertuesi etjështë një lidhje jolineare, kështu që voltmetrat me këtë strukturë mund të funksionojnë në një gamë të gjerë frekuencash. Në të njëjtën kohë, këto mangësi UPT dhe veçoritë e funksionimit të elementeve jolinearë në tensione të ulëta nuk lejojnë bërjen e voltmetrave të tillë shumë të ndjeshëm.

Oriz. 5.2. Diagramet strukturore të voltmetrave AC

Në voltmetrat e bërë sipas skemës së Fig. 5.2, b, për shkak të para-amplifikimit është e mundur të rritet ndjeshmëria. Megjithatë, krijimi i amplifikatorëve AC me fitim të lartë që operojnë në një gjerësi diapazoni i frekuencës, është një problem teknik i vështirë. Prandaj, voltmetra të tillë kanë një gamë relativisht të ulët të frekuencës (1 - 10 MHz).

Ekzistojnë voltmetra me amplitudë, vlerë mesatare ose efektive.

Oriz. 5.3. Skema (a) dhe diagrami i kohës së sinjaleve të konvertuesit të vlerave të amplitudës (detektori i pikut) me një hyrje të hapur

Voltmetrat e vlerës së pikut kanë konvertues të vlerës së amplitudës (detektorë të pikut) me një të hapur (Fig. 5.3, a) hyrje, ku u në dhe u dalje– tensioni i hyrjes dhe i daljes së konvertuesit. Nëse voltmetri ka strukturën e fig. 5.3, a, pastaj për konvertuesin u në =u X. Në transduktorët e amplitudës me një hyrje të hapur, kondensatori ngarkohet pothuajse në maksimum u xmax pozitive (me një përfshirje të caktuar të diodës) vlera e tensionit të hyrjes (Fig. 5.3, b). Grumbullim i tensionit u dalje në kondensator shpjegohen me rimbushjen e tij me diodë të hapur, kur u në >u dalje, dhe shkarkimi i tij përmes rezistencës R me diodë të mbyllur, kur u në <u dalje .

Voltmetra universalë. Voltmetra të tillë janë krijuar për të matur tensionet DC dhe AC. Blloku i përgjithësuar është paraqitur në fig. 5.4, ​​ku AT- kaloni. Në varësi të pozicionit të çelësit AT voltmetri punon sipas skemës së një voltmetri të rrymës alternative me një konvertues P(pozicioni 1 ) ose voltmetër DC (pozicioni 2 ).

Oriz. 5.4. Diagrami strukturor i një voltmetri universal

Në voltmetrat universalë, të quajtur edhe të kombinuar, shpesh është e mundur të matet rezistenca R X. Në voltmetra të tillë ekziston një konvertues P R, voltazhi i daljes i të cilit varet nga rezistenca e panjohur: U dalje =f(R x ). Bazuar në këtë varësi, shkalla e instrumentit kalibrohet në njësi të rezistencës. Gjatë matjes, një rezistencë me rezistencë të panjohur lidhet me terminalet hyrëse të konvertuesit dhe çelësi vendoset në pozicionin 3 .

Voltmetrat e pulsit. Për të matur amplituda e sinjaleve të pulsit të formave të ndryshme, përdoren voltmetra pulsi. Karakteristikat e funksionimit të voltmetrave të pulsit përcaktohen nga kohëzgjatja e shkurtër τ e pulseve të matura (nga 10-100 ns) dhe një cikël i rëndësishëm pune

(deri në 10 9), ku Tështë periudha e përsëritjes së pulsit.

Voltmetrat e pulsit mund të bëhen sipas bllok diagramit të fig. 5.2, a, gjatë përdorimit të konvertuesve të vlerave të amplitudës me një hyrje të hapur (Fig. 5.3, a). Cikli i madh i punës së impulseve dhe kohëzgjatja e tyre e shkurtër imponojnë kërkesa të rrepta për konvertuesit e vlerave të amplitudës. Prandaj, në voltmetrat e pulsit përdoren qarqet kompensuese të konvertuesve të amplitudës (Fig. 5.5).

Oriz. 5.5. Skema e kompensimit të konvertuesit të amplitudës

Impulset hyrëse u në ngarkoni kondensatorin NGA 1 . Komponenti i ndryshueshëm i tensionit në këtë kondensator, i shkaktuar nga rimbushja e impulseve të matura të tij dhe shkarkimi midis pulseve (i ngjashëm me Fig. 5.3, b), i përforcuar nga përforcuesi Në rrymë alternative dhe korrigjohet nga një diodë D 2 . Konstante e kohës së qarkut RC 2 zgjidhet mjaft i madh, kështu që tensioni në kondensator NGA 2 ndryshime të parëndësishme në intervalin ndërmjet pulseve. Nga dalja e konvertuesit duke përdorur një rezistencë R o.s. reagime për kondensatorin NGA 1 aplikohet tension kompensues. Me një fitim të madh të amplifikatorit, kjo çon në një rënie të konsiderueshme të komponentit të ndryshueshëm të tensionit në të gjithë kondensatorin NGA 1 , si rezultat i së cilës, në gjendje të qëndrueshme, voltazhi në kondensator është pothuajse i barabartë me amplituda e pulseve të matura, dhe voltazhi i daljes është proporcional me këtë amplitudë:

.

Voltmetra selektivë. Voltmetra të tillë janë krijuar për të matur vlerën efektive të tensionit në një brez të caktuar frekuence ose vlerën efektive të përbërësve individualë harmonikë të sinjalit të matur.

Parimi i funksionimit të një voltmetri selektiv është të izolojë komponentët harmonikë individualë të një sinjali ose të një sinjali me brez të ngushtë duke përdorur një filtër të kalimit të brezit të sintonizueshëm dhe të matë vlerën efektive të sinjaleve të zgjedhura.

Një filtër brezi i realizuar fizikisht nuk ka një përgjigje rreptësisht drejtkëndore të frekuencës (AFC). Kjo mund të çojë në faktin se përbërësit harmonikë fqinjë me një fitim të caktuar do të kalojnë nëpër një filtër të tillë. Në këtë rast, voltmetri selektiv mat vlerën efektive të shumës së përbërësve harmonikë që kanë kaluar nëpër filtër, duke marrë parasysh koeficientët aktual të transmetimit për secilin komponent.

Oriz. 5.6. Blloku i një voltmetri selektiv

Sinjali i matur u X përmes një përforcuesi të hyrjes selektive, VU futet në mikser Cm, i projektuar për të kthyer spektrin e frekuencës së sinjalit të matur. Në daljen e mikserit shfaqet një sinjal proporcional me sinjalin e matur, por me frekuencat e spektrit

, ku - frekuenca e komponentëve harmonikë të sinjalit hyrës; - frekuenca e sinjalit të gjeneratorit sinusoidal G(heterodine). Përforcues IF HRO akorduar në një frekuencë fikse

. Prandaj, në rrugëdalje HRO do të kalojë vetëm ai komponent i sinjalit dalës të mikserit, frekuenca e të cilit

. Ky sinjal korrespondon me komponentin harmonik të sinjalit të matur me frekuencë

. Vlera efektive e këtij komponenti harmonik matet me një voltmetër me vlerë efektive VDZ. Me ndryshimin e frekuencës së gjeneratorëve , mund të matni vlerën efektive të komponentëve të ndryshëm harmonikë të sinjalit u X .

Funksioni i filtrit brez-pass në këtë qark kryhet nga HRO. Për shkak të vlerës fikse (jo të sintonizueshme) të frekuencës së akordimit HRO ky përforcues ka një fitim të lartë dhe një gjerësi bande të ngushtë, gjë që siguron ndjeshmëri dhe selektivitet të lartë të voltmetrit selektiv.

Blloku i përgjithësuar i voltmetrave elektronikë analogë (Fig. 7.9) përmban numrin maksimal të blloqeve, disa prej të cilëve, në varësi të qëllimit të voltmetrit, mund të mungojnë. Në voltmetrat elektronikë të pajisur me pajisje amplifikuese, konsumi i energjisë nga qarku matës është i papërfillshëm. Përparësitë e voltmetrave elektronikë përfshijnë: kufijtë e gjerë të matjes dhe diapazonin e frekuencës (nga 20 Hz në 1000 MHz), ndjeshmëri të lartë, kapacitet të mirë të mbingarkesës.

Figura 7.9.

1. Pajisja hyrëse është menduar për:

a) zbutja e sinjalit me një numër të caktuar herë, duke lejuar zgjerimin e diapazonit drejt tensioneve të mëdha të matura;

b) sigurimi i parametrave të hyrjes së voltmetrit: rezistenca e hyrjes brenda 1 - 10 MΩ, kapaciteti i hyrjes 1 - 30 pF.

Përforcuesit AC përdoren për:

a) rrit ndjeshmërinë;

b) zgjerimi i diapazonit dinamik drejt tensioneve më të ulëta të matura.

Për të kryer këto detyra, amplifikatorët AC duhet të kenë një fitim të caktuar dhe shumë të qëndrueshëm në frekuencën e funksionimit dhe intervalin e temperaturës, shtrembërim të ulët jolinear, zhurmë të ulët të brendshme dhe të jenë të pandjeshëm ndaj luhatjeve të tensionit të furnizimit, gjë që arrihet duke përdorur amplifikatorë me shumë faza. mbuluar nga reagimet negative.

3. Përforcuesit DC përdoren për të përshtatur rezistencën e vogël të brendshme të mekanizmit matës magnetoelektrik me rezistencën e madhe të ngarkesës së konvertuesit. Përforcuesit DC u nënshtrohen kërkesave të rrepta në lidhje me qëndrueshmërinë e fitimit dhe zhvendosjen e ulët zero, d.m.th., një ndryshim të ngadaltë në sinjalin e daljes në mungesë të një sinjali informacioni në hyrje. Ato zbatohen në formën e qarqeve të urës me reagime negative.

4. Konvertuesit përdoren për të kthyer AC në DC, detektorët shërbejnë si konvertues. Detektorët mund të klasifikohen sipas funksionit të konvertimit të tensionit të hyrjes në dalje në llojet e mëposhtme: kuadratik, linear, amplitudë (pik). Lloji i detektorit përcakton kryesisht vetitë e pajisjes: për shembull, voltmetrat me detektorë amplitudë janë frekuenca më e lartë; voltmetrat me detektorë kuadratikë ju lejojnë të matni tensionet e çdo forme; voltmetrat me detektorë linearë janë të përshtatshëm vetëm për matjen e një sinjali harmonik, por janë më të thjeshtët, më të besueshëm dhe më të lirë.

Voltmetrat elektronikë analogë mund të ndërtohen sipas dy skemave kryesore: përforcues - konvertues dhe konvertues - amplifikues. I pari nga qarqet është shumë i ndjeshëm, por diapazoni i frekuencës së voltmetrave të tillë përcaktohet nga gjerësia e brezit të amplifikatorit AC dhe është qindra kilohertz; qarku i dytë përdoret në voltmetra për të matur tensionin në një nivel të konsiderueshëm, pasi. është e vështirë të sigurohet një fitim i madh duke përdorur një përforcues DC, por diapazoni i frekuencës së amplifikatorëve të tillë dhe, në përputhje me rrethanat, voltmetrat mund të jetë qindra megahertz.

Voltmetrat elektronikë mund të kenë një hyrje të hapur ose të mbyllur në lidhje me komponentin DC të tensionit të matur. Kur hyrja është e mbyllur, qarku i voltmetrit përmban një kondensator ndarës që nuk e kalon komponentin konstant të sinjalit; kur hyrja është e hapur, nuk ka një kondensator të tillë dhe si ndryshorja ashtu edhe komponenti konstant i sinjalit furnizohen me blloqet e voltmetrit.

Baza elementare e përdorur në krijimin e voltmetrave AC përcaktohet nga gjendja e artit në kohën kur u krijuan voltmetrat (nga gjysmëpërçuesit e mostrës deri te dizajni i mikrointegruar), megjithatë, qëllimi funksional i blloqeve mbetet i pandryshuar.

Voltmetra AC (lloji B3)

Voltmetrat AC janë ndërtuar sipas skemës amplifikator-konvertues. Detektorë kuadratikë ose linearë mund të përdoren si transduktorë.

Nëse përdoren detektorë kuadratikë, atëherë voltmetra të tillë quhen voltmetra rrënjë-mesatar katror, ​​bllok diagrami i tyre është paraqitur në fig. 7.10.

Foto. 7.10.

Detektor kuadratik konvertohet Tensioni AC në një konstante, proporcionale, sipas formulës (7.5), me katrorin e rrënjës vlerën katrore mesatare të tensionit të matur. Kjo do të thotë që matja e tensionit rrënjë-mesatar-katror shoqërohet me kryerjen e tre operacioneve: kuadrimi i vlerës së menjëhershme të sinjalit, mesatarizimi dhe nxjerrja e rrënjës nga rezultati mesatar (operacioni i fundit zakonisht kryhet kur kalibrohet shkalla e voltmetrit). Shtrirja katrore e tensionit të menjëhershëm zakonisht bëhet duke përdorur një diodë gjysmëpërçuese, duke përdorur seksionin fillestar të karakteristikës së tensionit aktual të përshkruar nga një varësi kuadratike. Sidoqoftë, gjatësia e seksionit kuadratik të karakteristikës është zakonisht e vogël (jo më shumë se 100 mV), një nga metodat për zgjerimin e këtij seksioni është metoda e përafrimit linear pjesë-pjesë. Për ta bërë këtë, disa qeliza diodë përfshihen në qarkun e detektorit dhe duke zgjedhur tensionin e paragjykimit në dioda, fitohet një karakteristikë totale e rrymës-tensionit, duke iu afruar në formë një kurbë kuadratike (Fig. 7.11).

Figura 7.11.

Nëse në voltmetrat AC përdoren detektorë linearë, atëherë voltmetra të tillë quhen voltmetra të korrigjuar mesatar, bllok diagrami i voltmetrave të tillë është paraqitur në fig. 7.12.

Figura 7.12

Në voltmetra të tillë, si konvertues përdoret një detektor linear, i cili konverton tensionin e alternuar në rrymë të vazhdueshme, proporcionale me vlerën mesatare të korrigjuar të tensionit të matur. Konvertuesit e tillë bëhen sipas qarqeve të korrigjimit me valë të plotë dhe përdorin seksionin linear të karakteristikës së tensionit aktual të një diode gjysmëpërçuese. Krahasuar me një voltmetër ndreqës, një voltmetër analog me vlera mesatare të korrigjuara ka një ndjeshmëri më të lartë dhe konsum më të ulët të energjisë nga qarku matës. Këta voltmetra i përgjigjen vlerës mesatare të korrigjuar, janë të kalibruar në vlera rms dhe kanë një faktor kalibrimi C=1.

Voltmetrat e pulsit (lloji B4)

Voltmetrat e pulsit janë ndërtuar sipas skemës së konvertuesit-përforcues, një detektor amplitudë përdoret si konvertues, voltazhi i daljes i të cilit korrespondon me vlerën maksimale (amplitudë) të sinjalit të matur. Blloku i voltmetrit të pulsit është paraqitur në fig. 7.13.

Foto. 7.13

Një tipar dallues i detektorit të amplitudës (pikës) është prania e një elementi memorie, i cili është një kondensator që "kujton" vlerën e pikut të tensionit të matur.

Skemat më të thjeshta të detektorëve të amplitudës:

a) një detektor me një lidhje serike të një diode (detektor me një hyrje të hapur);

b) një detektor me lidhje paralele të një diode (një detektor me një hyrje të mbyllur).

Figura 7.14

Një detektor amplitudë konverton një sinjal AC në një DC, në proporcion me vlerën e sinjalit të hyrjes, prandaj, voltmetra të tillë i përgjigjen vlerave maksimale, janë të kalibruar në vlerat maksimale dhe kanë C = 1.

Voltmetër universal (lloji B7)

Voltmetri universal ju lejon të matni rrymën direkte dhe alternative. Kur matni tensionin AC, voltmetri ka një qark konvertues-përforcues. Një detektor amplitudë (pik) përdoret si konvertues, voltazhi në dalje i të cilit korrespondon me vlerën maksimale (amplitudë) të sinjalit të matur. Kur matni tensionin e drejtpërdrejtë, ai furnizohet përmes pajisjes hyrëse në amplifikatorin DC dhe siguron një devijim të treguesit të mekanizmit matës magnetoelektrik. Diagrami bllok i voltmetrit universal është paraqitur në fig. 7.15.

Figura 7.15 4.12

Detektori i amplitudës konverton një sinjal AC në një sinjal DC proporcional me vlerën maksimale të sinjalit të hyrjes, prandaj, voltmetra të tillë i përgjigjen vlerës maksimale të sinjalit dhe janë të kalibruar në vlerat rms. Këta parametra të tensionit AC janë të ndërlidhur në përputhje me (7.7) nga faktori i amplitudës, kështu që faktori i kalibrimit të voltmetrit universal është

Karakteristikat e voltmetrave të konsideruar janë dhënë në tabelën 7.1.

Tabela 7.1

Lloji i voltmetrit	Lloji i konvertuesit	Vlera e tensionit të cilës i përgjigjet voltmetër, Uotk	Vlera e tensionit në të cilën është kalibruar voltmetri, Udeg	Vlera e koeficientit të kalibrimit, С
Universale	Maks. kuptimi
Pulsi	Maks. kuptimi
Ndreqës mesatar vlerë	Vypyam i mesëm.
RMS vlerë	RMS vlerë
Drejtoni.	Vypyam i mesëm.
Termoelektrike	RMS vlerë
Elektrostati.
Elektrodinë.
Elektromag.
Magnetoelektrike

B / 1 - ndreqës me një qark ndreqje gjysmë valë

B / 1 - ndreqës me një qark korrigjimi me valë të plotë

Për të zotëruar lëndën e lëndës në rubrikën "Matja e rrymës dhe tensionit", ofrohet zgjidhja e problemeve për përcaktimin e leximeve të voltmetrave për forma të ndryshme të tensioneve të matura.

Për të përcaktuar leximet e voltmetrave, duhet të kryeni veprimet e mëposhtme:

1) Shkruani modelin matematikor të tensionit të matur;

2) Merrni parasysh llojin e hyrjes; me hyrjen e mbyllur, llogaritni termin konstant dhe hiqeni atë nga tensioni i matur;

3) Gjeni tensionin të cilit i përgjigjet voltmetri Uotk;

4) Gjeni leximet e voltmetrit U=CUotk

Karakteristikat e voltmetrave të sistemeve të ndryshme të nevojshme për zgjidhjen e problemeve të tilla janë marrë nga tabela 7.1.

Duhet të theksohet se instrumentet matëse më të afërta me voltmetrat janë psofometrat dhe matësit e nivelit.

Psofometër- Ky është një voltmetër elektronik i vlerave rrënjësore-mesatare-katrore, karakteristika amplitudë-frekuencë e amplifikatorit të të cilit përcaktohet nga karakteristikat e filtrit psofometrik të përfshirë në të. Filtri psofometrik pasqyron përgjigjen e frekuencës së selektivitetit të organeve të perceptimit, dhe forma e tij përcaktohet në bazë të studimeve eksperimentale dhe rekomandimeve të CCITT. Në mënyrë tipike, pajisja përfshin dy filtra psofometrikë - me karakteristika psofometrike telefonike dhe transmetimi.

Matësi i nivelit- Ky është një voltmetër kuadratik, shkalla e të cilit është e graduar në njësi logaritmike (decibel). Specifike për matësin e nivelit është gjithashtu aftësia për të vendosur vlera të caktuara të rezistencës së hyrjes: 600 ohmë, që korrespondon me impedancat hyrëse dhe dalëse të kanalit të frekuencës së zërit, 150, 135 dhe 75 ohmë për shtigjet e grupit.

Në voltmetrat elektronikë, voltazhi i matur konvertohet nga pajisjet elektronike analoge në rrymë direkte, e cila futet në një mekanizëm matës magnetoelektrik me një shkallë të graduar në njësi tensioni. Voltmetrat elektronikë kanë ndjeshmëri të lartë dhe një gamë të gjerë tensionesh të matura (nga dhjetëra nanovolt në rrymë direkte në dhjetëra kilovolt), rezistencë të lartë në hyrje (më shumë se 1 MΩ) dhe mund të funksionojnë në një gamë të gjerë frekuencash (nga rryma direkte në frekuenca të rendit të qindra megaherz). Këto avantazhe kanë çuar në përdorimin e gjerë të voltmetrave elektronikë.

Më shpesh, qarqet me konvertim të sinjalit të drejtpërdrejtë përdoren në voltmetrat elektronikë (shih § 4-5). Në këtë rast, komponentët elektronikë analogë mund të shkaktojnë gabime të rëndësishme. Kjo është veçanërisht e vërtetë kur matni tensione të ulëta ose tensione me frekuencë të lartë. Prandaj, voltmetrat elektronikë zakonisht kanë klasa relativisht të ulëta të saktësisë (1-6). Voltmetrat e konvertimit balancues priren të kenë klasa më të larta saktësie, por ato janë më komplekse dhe më pak miqësore për përdoruesit.

Aktualisht ekzistojnë shumë lloje të ndryshme voltmetrash. Sipas qëllimit dhe parimit të funksionimit të tyre, voltmetrat më të zakonshëm mund të ndahen në voltmetra DC, AC, universale, impulse dhe selektive.

Voltmetra DC. Një bllok diagram i thjeshtuar i voltmetrave të tillë është paraqitur në fig. 6-1, ku është hyrja

Oriz. 6-1. Diagrami strukturor i një voltmetri elektronik DC

ndarës i tensionit; UPT - përforcues DC; IM - mekanizëm matës magnetoelektrik. Këndi i devijimit të treguesit të mekanizmit matës ku - koeficientët e konvertimit (përfitimit), përkatësisht VD dhe UPT, - ndjeshmëria e tensionit të mekanizmit matës; - koeficienti i shndërrimit të voltmetrit elektronik; - tensioni i matur.

Lidhja serike e një ndarësi të tensionit dhe një përforcuesi është një tipar karakteristik i ndërtimit të të gjithë voltmetrave elektronikë. Një strukturë e tillë bën të mundur bërjen e voltmetrave shumë të ndjeshëm dhe shumëkufizues duke ndryshuar koeficientin e tyre të përgjithshëm të konvertimit në një gamë të gjerë. Megjithatë, rritja e ndjeshmërisë së voltmetrave DC duke rritur fitimin e UPT has vështirësi teknike për shkak të paqëndrueshmërisë së UPT, e karakterizuar nga një ndryshim dhe zhvendosje e "zeros" (ndryshim spontan në sinjalin e daljes) të amplifikatorit. Prandaj, në voltmetra të tillë, si rregull, dhe qëllimi kryesor i UPT është të sigurojë një rezistencë të madhe hyrëse të voltmetrit. Në këtë drejtim, kufiri i sipërm i matjeve të voltmetrave të tillë nuk është më i ulët se dhjetëra ose njësi milivolt.

Për të zvogëluar ndikimin e paqëndrueshmërisë së UPT në voltmetra, është e mundur të rregulloni "zero" dhe faktorin e konvertimit të amplifikatorit përpara matjes.

Diagrami bllok i konsideruar i një voltmetri DC përdoret si pjesë e voltmetrave universalë (shih më poshtë), pasi me një ndërlikim të lehtë - duke shtuar një konvertues AC në DC, bëhet e mundur të matet tensioni AC.

Për të krijuar voltmetra DC shumë të ndjeshme (mikrovoltmetra), përdoren amplifikatorët DC, të ndërtuar sipas qarkut (modulator - demodulator) i paraqitur në Fig. 6-2, a, ku M është një modulator; demodulator; G - gjenerator; - Përforcues AC. Përforcuesit AC nuk e kalojnë komponentin DC të sinjalit, dhe për këtë arsye ata nuk kanë karakteristikën e lëvizjes "zero" të DCF. Në fig. 6-2, 6 tregon një të thjeshtuar

diagrami kohor i tensioneve në dalje të blloqeve individuale. Gjeneratori kontrollon funksionimin e modulatorit dhe demodulatorit, të cilët në rastin më të thjeshtë janë çelsat analoge (shih § 8-3), duke i mbyllur dhe hapur ato në mënyrë sinkrone me një frekuencë të caktuar. Në daljen e modulatorit, shfaqet një sinjal pulsi unipolar, amplituda e të cilit është proporcionale me tensionin e matur. Komponenti i ndryshueshëm i këtij sinjali përforcohet nga një përforcues dhe më pas korrigjohet nga një demodulator. Përdorimi i një demodulatori të kontrolluar e bën voltmetrin të ndjeshëm ndaj polaritetit të sinjalit të hyrjes.

Vlera mesatare e tensionit të sinjalit të daljes është proporcionale me tensionin e hyrjes. Meqenëse një qark i tillë përforcues bën të mundur heqjen praktike të lëvizjes "zero" dhe ka një fitim të qëndrueshëm, koeficienti mund të arrijë vlera të mëdha, për shembull, për një mikrovoltmetër. Si rezultat, për mikrovoltmetrat, kufiri i sipërm i matjes në ndjeshmërinë më të lartë mund të jetë njësi mikrovolt. Kështu, një mikrovoltmetër DC ka kufijtë e sipërm të matjes me gabimin kryesor të reduktuar

Voltmetra AC.

Voltmetra të tillë përbëhen nga një konvertues AC-në-DC, një përforcues dhe një mekanizëm matës magnetoelektrik. Ekzistojnë dy bllok-diagrame të përgjithësuara të voltmetrave AC (Fig. 6-3), të cilët ndryshojnë në karakteristikat e tyre. Në voltmetra sipas skemës së fig. 6-3, dhe tensioni i matur fillimisht konvertohet në një tension DC, i cili më pas aplikohet në UPT dhe është, në thelb, një voltmetër DC. Konvertuesi Pr është një lidhje jolineare me inerci të ulët (shih më poshtë), kështu që voltmetrat me një strukturë të tillë mund të funksionojnë në një gamë të gjerë frekuence.

Oriz. 6-2. Diagrami strukturor (a) dhe diagrami i kohës së sinjaleve (b) të një voltmetri elektronik DC me një përforcues

Oriz. 6-3. Diagramet strukturore të voltmetrave AC

diapazoni (nga dhjetëra herc në MHz). Për të zvogëluar ndikimin e kapaciteteve të shpërndara dhe induktancave të kabllit të hyrjes dhe qarku i hyrjes konvertuesit e instrumenteve zakonisht bëhen në formën e njësive të sondës në distancë. Në të njëjtën kohë, këto disavantazhe të UPT-ve dhe tiparet e funksionimit të elementeve jolinearë në tensione të ulëta nuk lejojnë që voltmetra të tillë të bëhen shumë të ndjeshëm. Në mënyrë tipike, kufiri i tyre i sipërm i matjes në ndjeshmërinë maksimale është dhjetëra - njësi milivolt.

Në voltmetrat e bërë sipas skemës 6-3, b, për shkak të amplifikimit paraprak, është e mundur të rritet ndjeshmëria. Sidoqoftë, krijimi i amplifikatorëve AC me fitim të lartë që funksionojnë në një gamë të gjerë frekuencash është një problem teknik mjaft i vështirë. Prandaj, voltmetra të tillë kanë një gamë relativisht të ulët të frekuencës (1 - 10 MHz); kufiri i sipërm i matjes në ndjeshmërinë maksimale është dhjetëra ose qindra mikrovolt.

Në varësi të llojit të konvertuesit AC/DC, devijimet e treguesit të mekanizmit matës të voltmetrave mund të jenë proporcionale me amplituda (pika), mesatare (mesatare e korrigjuar) ose vlerat efektive të tensionit të matur. Në këtë drejtim, voltmetrat quhen përkatësisht voltmetra të amplitudës, mesatare ose efektive. Sidoqoftë, pavarësisht nga lloji i konvertuesit, shkalla e voltmetrave AC, si rregull, kalibrohet në vlerat efektive të tensionit sinusoidal.

Voltmetrat e vlerës së amplitudës kanë konvertues të vlerës së amplitudës (detektorë të pikut) me hyrje të hapura (Fig. 6-4, a) ose të mbyllura (Fig. 6-5, a), ku janë tensionet hyrëse dhe dalëse të konvertuesit. Nese nje

Oriz. 6-4. Skema (a) dhe diagramet e kohës së sinjaleve (b dhe c) të një konverteri të vlerës së amplitudës (detektori i pikut) me një hyrje të hapur

Oriz. 6-5. Skema (a) dhe diagramet e kohës së sinjaleve (b) të konvertuesit të vlerave të amplitudës me një hyrje të mbyllur

voltmetri ka strukturën e fig. 6-3, a, pastaj për konvertuesin Në konvertuesit amplitudë me hyrje të hapur, kondensatori ngarkohet pothuajse në vlerën maksimale pozitive (me këtë diodë të ndezur) të tensionit të hyrjes (shih Fig. 6-4, b). Grumbullimet e tensionit në kondensator shpjegohen me rimbushjen e tij kur dioda është e hapur, kur dhe nga shkarkimi i saj përmes rezistencës kur dioda është e mbyllur, kur valëzimi i tensionit në daljen e konvertuesit ishte i parëndësishëm, është e nevojshme të sigurohet se ku - kufijtë e sipërm dhe të poshtëm të diapazonit të frekuencës së voltmetrit. Në këtë rast, vlera mesatare e tensionit të daljes, pra, këndi i devijimit të treguesit të mekanizmit matës

ku është faktori i konvertimit të voltmetrit.

Një tipar i konvertuesve të amplitudës me një hyrje të hapur është se ata kalojnë komponentin konstant të sinjalit të hyrjes (pozitiv për një lidhje të caktuar diodë). Pra, në (shih Fig. 6-4, c) vlera mesatare e tensionit të daljes Prandaj, natyrisht, në pjesën e lëvizshme të IM nuk do të devijojë, pasi në këtë rast dioda është e mbyllur.

Në konvertuesit me hyrje të mbyllur (Fig. 6-5, a, b), në gjendje të qëndrueshme, ekziston një tension pulsues në rezistencë, pavarësisht nga prania e një komponenti konstant të sinjalit të hyrjes, që varion nga 0 në atë vend. është amplituda e komponentit të ndryshueshëm të tensionit të hyrjes. Vlera mesatare e këtij tensioni është pothuajse e barabartë Për të zvogëluar valëzimin e tensionit të daljes në konvertues të tillë

vendoset një filtër me kalim të ulët Kështu, leximet e voltmetrit në këtë rast përcaktohen vetëm nga vlera e amplitudës së komponentit të ndryshueshëm të tensionit të tyre në hyrje, d.m.th.

Gjatë matjes me voltmetra elektronikë duhet të merren parasysh veçoritë e konvertuesve të amplitudës me hyrje të hapura dhe të mbyllura.

Meqenëse shkalla e voltmetrave është e kalibruar në vlerat efektive të tensionit sinusoidal, atëherë kur matni tensionet e një forme tjetër, është e nevojshme të bëhet një rillogaritje e duhur nëse dihet faktori i amplitudës së tensionit të matur. Vlera e amplitudës së tensionit të matur të një forme jo sinusoidale ku është faktori i amplitudës së sinusoidit; vlera e tensionit e lexuar në shkallën e pajisjes. Vlera efektive e tensionit të matur ku është faktori i amplitudës së tensionit të matur.

Voltmetrat me vlerë mesatare kanë konvertues ac-në-dc të ngjashëm me ata të përdorur në ndreqës (shih § 5-4). Voltmetra të tillë zakonisht kanë strukturën e treguar në Fig. 6-3, b. Në këtë rast, një tension i para-amplifikuar aplikohet në konvertuesin ndreqës, i cili rrit ndjeshmërinë e voltmetrave dhe zvogëlon efektin e jolinearitetit të diodës. Këndi i devijimit të pjesës lëvizëse të mekanizmit matës për voltmetra të tillë është proporcional me vlerën mesatare të korrigjuar të tensionit të matur, d.m.th.

Shkalla e voltmetrave të tillë është gjithashtu e kalibruar në vlerat efektive të tensionit sinusoidal. Kur matni tensionin e një forme jo sinusoidale, vlera mesatare e këtij tensioni dhe rryma - ku - leximi i voltmetrit; - faktori i formës sinusoidale; është faktori i formës së tensionit të matur.

Voltmetrat RMS kanë një konvertues të tensionit AC me një karakteristikë të konvertimit statik kuadratik. Si një konvertues i tillë, përdoren konvertues termikë, pajisje katrore me një përafrim linear pjesë-pjesë të një parabole, tuba vakum dhe të tjerë. Për më tepër, nëse vlera efektive e voltmetrit bëhet sipas diagrameve të bllokut të treguar në

Oriz. 6-6. Skema e vlerës efektive të voltmetrit elektronik (me një shkallë uniforme)

oriz. 6-3, atëherë pavarësisht nga forma e kurbës së tensionit të matur, devijimi i treguesit të mekanizmit matës është proporcional me katrorin e vlerës efektive të tensionit të matur:

Siç mund ta shihni, një voltmetër i tillë ka një shkallë kuadratike.

Në diapazonin e frekuencës

5 Hz - 5 MHz.

Përveç voltmetrave të konsideruar AC, aktualisht po prodhohen voltmetra të kompensuar me diodë.

Parimi i funksionimit të voltmetrave të tillë ilustrohet nga diagrami në Fig. 6-7, a, elementet kryesore të së cilës janë: dioda D; galvanometër magnetoelektrik shumë i ndjeshëm - treguesi null, ndarës shembullor i tensionit ODN. Bazuar në paraqitjen e idealizuar të karakteristikës së rrymës-tensionit të diodës (Fig. 6-7, b) në formën e një linje të thyer, mund të supozojmë se në mungesë të një tensioni të aplikuar në hyrjen e voltmetrit, rryma e tyre bën nuk rrjedh nëpër diodë. Kur voltazhi lidhet në , një pjesë e rrymës fillon të rrjedhë nëpër diodë, duke shkaktuar devijimin e treguesit null. Duke rritur (modulo) tensionin e kompensimit, arrihet mungesa e rrymës përmes NI. Në momentin kur rryma në NI zhduket, numërimi mbrapsht merret sipas pozicionit të dorezës ODN. Ndjeshmëria e lartë e NI dhe saktësia e lartë e cilësimeve në MB bëjnë të mundur marrjen e gabimeve të vogla në matje (deri në 0.2%).

Këta voltmetra janë më të saktët nga voltmetrat elektronikë ekzistues, kanë një rezistencë të lartë hyrëse, një gamë të gjerë frekuence (deri në MHz). Disavantazhi i pajisjes është kompleksiteti i funksionimit.

Voltmetrat e kompensimit të diodës mund të përdoren për matjen e saktë të tensionit sinusoidal, si dhe për verifikimin dhe kalibrimin e voltmetrave elektronikë. Midis llojeve të ndryshme ka voltmetra të projektuar për të matur si periodik ashtu edhe pulsues

thekson. Një pajisje e tillë është një voltmetër kompensimi me kufijtë e sipërm të matjes dhe një gabim bazë në rrymën direkte në rrymë alternative në intervalin e frekuencës prej 20 Hz.

Së bashku me voltmetrat, industria e prodhimit të instrumenteve prodhon konvertues matës të tensionit (AC dhe DC) dhe rrymës (AC dhe DC) në një sinjal të unifikuar DC. Parimet e ndërtimit të konvertuesve të tillë janë në shumë aspekte të ngjashme me parimet e konsideruara të ndërtimit të voltmetrave elektronikë. Një tipar dallues i konvertuesve është mungesa e një mekanizmi matës në dalje.

Voltmetra universalë.

Voltmetra të tillë janë krijuar për të matur tensionet DC dhe AC. Blloku i përgjithësuar është paraqitur në fig. 6-8, ku B është një ndërprerës. Në varësi të pozicionit të çelësit B, voltmetri funksionon sipas skemës së një voltmetri AC me një konvertues P (pozicioni ose voltmetri DC (pozicioni 2).

Në voltmetrat universalë, të quajtur edhe të kombinuar, shpesh është e mundur të matet rezistenca. Në voltmetra të tillë ekziston një konvertues, voltazhi i daljes së të cilit varet nga një rezistencë e panjohur: (shih § 6-5). Bazuar në këtë varësi, shkalla e instrumentit kalibrohet në njësi të rezistencës. Gjatë matjes, një rezistencë me rezistencë të panjohur lidhet me terminalet hyrëse të transduktorit dhe çelësi vendoset në pozicionin 3.

Impulset e matura (nga 10-100 jo) dhe cikli i rëndësishëm i punës (deri në 109), ku T është periudha e përsëritjes së pulsit.

Voltmetrat e pulsit janë të kalibruar në vlerat e amplitudës së impulseve të matura.

Voltmetrat e pulsit mund të bëhen sipas bllok diagramit të fig. 6-3, a, në të njëjtën kohë, përdoren konvertuesit e vlerës së amplitudës me një hyrje të hapur, voltazhi në dalje i të cilit duhet të jetë i barabartë me amplituda e pulseve të matura. Cikli i madh i punës së impulseve dhe kohëzgjatja e tyre e shkurtër imponojnë kërkesa të rrepta për konvertuesit e vlerave të amplitudës. Prandaj, në voltmetrat modern të impulsit përdoren qarqet kompensuese të konvertuesve të amplitudës (Fig. 6-9). Impulset e hyrjes ngarkojnë kondensatorin Komponenti i tensionit të ndryshueshëm në këtë kondensator, i shkaktuar nga rimbushja e pulseve të matura dhe shkarkimi ndërmjet pulseve (i ngjashëm me Fig. 6-4, c), përforcohet nga amplifikatori AC U dhe korrigjohet duke përdorur një diodë Konstanta kohore e qarkut zgjidhet mjaft e madhe, kështu që tensioni në kondensator në intervalin ndërmjet pulseve ndryshon pak. Një tension kompensues aplikohet në kondensator nga dalja e konvertuesit duke përdorur një rezistencë reagimi. Me një fitim të madh të amplifikatorit, kjo çon në një rënie të ndjeshme të komponentit të ndryshueshëm të tensionit në të gjithë kondensatorin, si rezultat i të cilit, në gjendje të qëndrueshme, voltazhi në këtë kondensator është pothuajse i barabartë me amplituda e matur. impulset, dhe voltazhi i daljes është proporcional me këtë amplitudë:

Dokumentacioni normativ dhe teknik për voltmetrat e pulsit tregon gamën e vlerave të lejuara për kohëzgjatjen e pulseve (ose frekuencën e tyre) dhe ciklin e punës në të cilin gabimet e voltmetrave janë brenda vlerave të normalizuara. Pra, një voltmetër pulsi ka kufijtë e sipërm të matjes prej 2.5, 10, 20 V dhe një gabim bazë

Oriz. 6-10. Spektri i disa sinjaleve dhe përgjigja e frekuencës së një filtri ideal të kalimit të brezit

Me një ritëm të përsëritjes së pulsit prej 1 Hz - 300 MHz dhe ciklin e punës nga 2 në 3 108.

Voltmetra selektivë.

Voltmetra të tillë janë krijuar për të matur vlerën efektive të tensionit në një brez të caktuar frekuence ose vlerën efektive të përbërësve individualë harmonikë të sinjalit të matur.

Parimi i funksionimit të një voltmetri selektiv është të izolojë komponentët harmonikë individualë të një sinjali ose të një sinjali me brez të ngushtë duke përdorur një filtër të kalimit të brezit të sintonizueshëm dhe të matë vlerën efektive të sinjaleve të zgjedhura. Në fig. 6-10 vija të forta vertikale tregojnë spektrin e disa sinjaleve të matura dhe vija e ndërprerë është përgjigja e idealizuar e frekuencës së një filtri brezkalimi që ka një fitim - për Përveç kësaj, spektri i sinjalit të matur mund të jetë i tillë që filtri i brezit brenda Shiriti i kalimit të Leos do të kalojë menjëherë disa komponentë harmonikë të këtij sinjali. Në këto raste, voltmetri selektiv mat vlerën efektive të shumës së përbërësve harmonikë që kanë kaluar nëpër filtër, duke marrë parasysh fitimet aktuale për secilin komponent. Ky sinjal korrespondon me komponentin harmonik të sinjalit të matur me një frekuencë.Vlera efektive e këtij komponenti harmonik matet me një voltmetër me vlerë efektive.Duke ndryshuar frekuencën e gjeneratorit, është e mundur të matet vlera efektive e harmonikëve të ndryshëm. komponentët e sinjalit.

Funksioni i filtrit brez-pass në këtë qark kryhet nga IF. Për shkak të vlerës fikse (jo të sintonizueshme) të frekuencës së akordimit IF, ky amplifikues ka një fitim të lartë dhe një gjerësi të ngushtë brezi, gjë që siguron ndjeshmëri dhe selektivitet të lartë të voltmetrit selektiv.

Industria prodhon një mikrovoltmetër selektiv me kufijtë e sipërm të matjes, gabimi kryesor në diapazonin e frekuencës 20 Hz - 100 kHz.

Në kushte të ndryshme të praktikës së inxhinierisë radio, një nga pajisjet më të nevojshme është një voltmetër AC me shumë rreze, i cili ruan një rezistencë të madhe hyrëse dhe një saktësi mjaft të lartë matjeje në një gamë të gjerë frekuencash të ulëta dhe të larta.

Oriz. 1. Qarku ekuivalent i hyrjes së një voltmetri me frekuencë të lartë.

Rezistenca e hyrjes së voltmetrave AC është komplekse. Në disa raste, ajo mund të përfaqësohet si një lidhje paralele e elementeve të rezistencës aktive hyrëse Rv dhe kapacitetit të hyrjes Cv (Fig. 1), nga të cilat është e dëshirueshme që e para të jetë sa më e madhe dhe e dyta si të vogla. Në frekuenca të larta

është gjithashtu e nevojshme të merret parasysh ndikimi i telave të induktivitetit L pr që lidhin hyrjen e voltmetrit me qarkun në studim. Me një gjatësi të madhe të telave lidhës, rënia e tensionit në induktivitetin L pr mund të çojë në një rënie të dukshme të tensionit të furnizuar në voltmetër dhe fushat e jashtme elektrike dhe magnetike do të shkaktojnë e të konsiderueshme në tela. d.s. Përveç kësaj, induktiviteti L CR me kapacitetin C formohet në një qark oscilues seri me frekuencën e tij rezonante.

f in \u003d 1 / (2π * (L pr * C in) 0,5). (një)

Kur matni tensione, frekuenca e të cilave është afër fv, voltmetri do të japë lexime të mbivlerësuara ndërsa një rënie të mprehtë në rezistencën e tij hyrëse. Prandaj, frekuenca kufizuese e funksionimit të një voltmetri me frekuencë të lartë zakonisht kufizohet nga vlera

f max = (0,1...0,2) f in, (2)

në të cilën dukuritë e rezonancës ende nuk ndikojnë dukshëm në saktësinë e matjes. Me një gjatësi të telave lidhës prej rreth 20 cm dhe një kapacitet të njohur hyrës Sv (në picofarads), frekuenca maksimale e funksionimit të voltmetrit (në megahertz) mund të përcaktohet afërsisht nga formula empirike

f max ≈ 200/С në 2 .

Për shembull, me një kapacitet Sv prej disa njësive pikofaradësh, frekuenca fmax arrin dhjetëra megahertz, por nëse Sv > 15 pF, atëherë nuk kalon 1 MHz.

Voltmetrat elektrostatikë, termoelektrikë dhe elektronikë përdoren për të matur tensionet alternative në një gamë të gjerë frekuencash.

Voltmetrat elektrostatikë bazohen në parimin e ndërveprimit elektrostatik të trupave metalikë të ngarkuar dhe kryhen me klasa saktësie prej 0,5; 1.0 dhe 1.5. Gama e tyre e frekuencës varion nga njësitë herc në 1-30 MHz. Për qarkun në studim, ato përfaqësojnë vetëm një ngarkesë kapacitore që nuk i kalon 10-30 pF. Disavantazhet e voltmetrave janë vështirësia e ndryshimit të kufirit të matjes, kjo është arsyeja pse pajisjet janë zakonisht me një kufi dhe ndjeshmëri të ulët (kufiri i sipërm i matjes nuk është më pak se dhjetëra volt), gjë që përcakton përdorimin e tyre mbizotërues për matjen e tensioneve të larta. . Voltmetrat elektrostatikë janë gjithashtu të përshtatshëm për matjen e tensioneve konstante, veçanërisht ato të larta, për shembull, në anodat e kineskopëve; në të njëjtën kohë, impedanca e tyre hyrëse praktikisht mund të konsiderohet pafundësisht e madhe.

Voltmetrat termoelektrikë janë me përdorim të kufizuar në frekuenca nga 20 Hz deri në 1-20 MHz. Disavantazhet e tyre kryesore janë rezistenca e ulët e hyrjes, zakonisht jo më shumë se 10 kOhm, dhe kapaciteti i ulët i mbingarkesës.

Pajisjet më të zakonshme dhe të gjithanshme janë voltmetrat elektronikë AC. Veçoritë e tyre kryesore janë: ndjeshmëria e lartë dhe kufijtë e gjerë të matjes, të cilat, kur përdoren amplifikatorët dhe ndarësit e tensionit, mbulojnë diapazonin e tensionit nga njësitë e mikrovolteve deri në mijëra volt; kapacitet i ulët i hyrjes (disa pikofarad) dhe rezistencë aktive e lartë e hyrjes (deri në dhjetëra megohm); diapazoni i gjerë i frekuencës së funksionimit (nga dhjetëra herc në qindra megahertz); aftësia për të përballuar ngarkesa të mëdha. Disavantazhet e voltmetrave elektronikë përfshijnë: nevojën për energji nga burime të qëndrueshme të tensionit të drejtpërdrejtë ose të alternuar; nevoja për të vendosur elektrikisht gjilpërën e njehsorit në zero ose për të kalibruar voltmetrin përpara fillimit të matjeve; gabim relativisht i madh në matje (deri në 3-5%).

Sipas parimit të funksionimit, voltmetrat elektronikë ndahen në dy grupe kryesore: voltmetra të tipit "përforcues-detektor", në të cilët tensioni i matur fillimisht amplifikohet dhe më pas korrigjohet me qëllim të tregimit të njehsorit DC, dhe detektor-përforcues. voltmetra të tipit, në të cilët korrigjohet tensioni i matur dhe më pas amplifikohet me rrymë të vazhdueshme. Në varësi të llojit të elementëve aktivë të përdorur, dallohen voltmetrat e tranzistorit dhe tubit.

Voltmetrat e tipit "detektor-amplifikues" shpesh kryhen si voltmetra universale AC dhe DC ose si instrumente të kombinuara që lejojnë matjen, përveç tensioneve AC dhe DC, të disa parametrave të elementeve të qarkut radio.

Voltmetrat elektronikë me përdorim të gjerë kanë, si rregull, shkallë, të cilat lexohen në vlerat RMS të tensionit të matur sinusoidal. Disa pajisje furnizohen me një shkallë shtesë me një lexim për sa i përket nivelit relativ të transmetimit (në decibel).

Llojet e veçanta të voltmetrave elektronikë përfshijnë voltmetra selektivë, pulsorë, logaritmikë, të ndjeshëm ndaj fazës, kompensues, dixhitalë.

Voltmetrat e ndjeshëm ndaj fazës përdoren për të matur karakteristikat e frekuencës amplitudë dhe frekuencës fazore të amplifikatorëve të ndryshëm me katër terminale me frekuencë të ulët, filtrave, etj. Tensionet Uin hyrëse dhe dalëse Uout nga pajisja në studim i furnizohen voltmetrit njëkohësisht. Voltmetri ka dy metra. Njëra prej tyre tregon komponentin real Ud të tensionit të matur Uout, i cili është në fazë me tensionin Uin. Matësi i dytë tregon komponentin imagjinar Umn të tensionit Uout, i zhvendosur në fazë në raport me tensionin Uin me 90°. Bazuar në leximet e të dy njehsorëve, mund të llogarisni vlerën (modulin) e tensionit të daljes:

Uout \u003d (U d 2 + U mn 2) 0,5

dhe ndërrimi i fazës:

φ \u003d arctg (U mn / U d).

Voltmetrat elektronikë të kompensimit bazuar në metodën e matjes së kompensimit (shiko Metodat diferenciale dhe kompensuese për matjen e tensioneve direkte) përdoren si voltmetra shembullorë kur kontrolloni karakteristikën e kalibrimit të tensionit të voltmetrave elektronikë AC dhe gjeneratorëve matës.

Ndarësit e tensionit në hyrje të voltmetrave elektronikë.

Voltmetrat elektronikë, pa e komplikuar qarkun e tyre, mund të matin tensione të mëdha alternative vetëm nëse një ndarës tensioni rezistent ose kapacitiv është i ndezur në hyrje. Ndarësit e tensionit të hyrjes (VDN) bëhen si një bashkëngjitje e veçantë për voltmetrin (Fig. 2) ose janë të kombinuara strukturisht me të (Fig. 4); në rastin e fundit, voltmetri plotësohet me një ndërprerës që siguron aftësinë për të punuar me ose pa VDN.

Përdorimi i VDN çon në një rritje të gabimit të matjes, i cili është veçanërisht i dukshëm me një numër të madh hapash të ndarjes. Prandaj, VDN zakonisht kryhen si njëfazore, por me zgjedhja e duhur faktori i ndarjes N, rezulton të jetë e mundur të dyfishohet numri i kufijve të matjes së vetë voltmetrit. Supozoni se voltmetri ka kufijtë e sipërm të matjes prej 1.3, 10 dhe 30 V, të përcaktuar nga vendosja e disa ndërprerësve në qarkun e tij; atëherë, kur lidhni VDN me N = 100, mund të merren kufij shtesë të matjes prej 100, 300, 1000 dhe 3000 V. ) dhe katër pozicione (1-3-10-30 V) ose një ndërprerës të përbashkët me një numër të shtuar të seksioneve për tetë pozicione (1-3-10-30-100-300-1000-3000 V).

Një ndarës rezistent i tensionit përbëhet nga dy rezistorë jo-induktivë dhe jo-kapacitorë të lidhur në seri (Fig. 2, a). Nga rezistenca R2, një pjesë e përcaktuar rreptësisht e tensionit të matur furnizohet në hyrjen e voltmetrit, e barabartë me Ux / N dhe e vendosur nga faktori i ndarjes

N \u003d (R1 + R2v) / R2v,

i cili është një shumëzues i leximeve të voltmetrit dhe zakonisht merret në intervalin 10-100. Këtu

R2v \u003d R2Rv / (R2 + Rv)

është impedanca e krahut të dytë të VDN, duke marrë parasysh efektin e lëvizjes së rezistencës aktive të hyrjes

voltmetër Rv. Nëse Rv >> R2, atëherë mund të konsiderojmë R2v ≈ R2. Por me një faktor të vogël ndarjeje N, rezistencat Rv dhe R2 ndonjëherë rezultojnë të krahasueshme, pasi rezistenca totale e VDN, e cila në thelb përcakton rezistencën aktive hyrëse të qarkut matës, duhet të zgjidhet në rendin e megohm. Atëherë rezistenca Rv do të ndikojë ndjeshëm në vlerën e kërkuar të rezistencës R2, të përcaktuar nga formula

R2 = RvR1/((N-1)Rv - R1) = RvR2v/(Rv-R2v)

Prandaj, çdo VDN zakonisht llogaritet të punojë vetëm me një lloj specifik të voltmetrit.

Oriz. 2. Skemat e ndarësve të tensionit hyrës të llojeve rezistente (a) dhe kapacitore (b).

Disavantazhi i një VDN rezistente është varësia e faktorit të ndarjes nga frekuenca f e tensionit të matur për shkak të ndikimit të kapacitetit të hyrjes Cv të voltmetrit, rezistenca e të cilit në frekuenca të larta mund të jetë e krahasueshme me rezistencat R2 dhe Rv. . Duke marrë parasysh kapacitetin Sv, faktori aktual i ndarjes

N "≈ (N 2 + (2π * f * Cv * R1) 2) 0.5.

Për shembull, në N = 10, R1 = 9mOhm, R2v = 1mOhm dhe Sv = 10 pF në një frekuencë f = 1 kHz, marrim N "≈ 10, në f = 10 kHz kemi N" ≈ 11,5 dhe në f = 100 kHz N" ≈ 57.5. Duhet gjithashtu të merret parasysh se me rritjen e frekuencës, rezistenca hyrëse e voltmetrave Rv zvogëlohet për një sërë arsyesh, gjë që rrit gabimin e matjes. Prandaj, përdorimi i VDN-ve rezistente kufizohet në diapazoni i frekuencës së ulët, si dhe rajoni i tensioneve konstante tradicionale për ta.

Një rritje e dukshme në frekuencën e sipërme kufizuese të VDN-ve rezistente mund të arrihet në dy mënyra. Së pari, duke reduktuar rezistencën e rezistencës së VDN (e cila, megjithatë, nuk është gjithmonë e pranueshme). Nëse, për shembull, marrim Rx = 0,9 mΩ dhe R2v = 0,1 mΩ, atëherë në Sv = 10 pF dhe frekuenca të tensionit të matur prej 1 dhe 10 kHz marrim N "≈ 10, në f = 100 kHz kemi N" ≈ 11 , 5 dhe vetëm në f \u003d 1 MHz N "≈ 57.5. Një mënyrë tjetër është të aplikoni korrigjimin e frekuencës. Arritet duke shantazhuar rezistorët ndarës R1 dhe R2, përkatësisht, me kondensatorët C1 dhe C2, siç tregohet nga vija e ndërprerë në diagrami në figurën 2, a Kapaciteti i kondensatorëve (duke marrë parasysh të dhënat hyrëse të voltmetrit) zgjidhet i tillë që të dy lidhjet VDN të kenë të njëjtat konstante kohore, d.m.th.

R1C1 \u003d R2v (C2 + St).

Në këtë rast, kapaciteti i kondensatorit C1 do të përcaktojë praktikisht kapacitetin hyrës të qarkut matës; kondensatori i dytë duhet të ketë një kapacitet

C2 = C1(N-1)-Cv.

Një nga këta kondensatorë (zakonisht C1) merret si prerës, gjë që e bën më të lehtë korrigjimin e VDN-së. Duke përdorur të dyja metodat e konsideruara në kombinim, është e mundur të zgjerohet kufiri i sipërm i zbatueshmërisë së frekuencës së VDN-ve rezistente në 1-10 MHz.

Gjatë matjes së tensioneve me frekuencë të lartë, ndarësit e tensionit kapacitiv japin rezultate të mira (Fig. 2, b). Një nga kondensatorët ndarës zakonisht lejon rregullimin e kapacitetit, i cili ju lejon të kompensoni ndikimin e kapacitetit të hyrjes Sv; ndërsa faktori i ndarjes

N = (C1 + C2 + Cv)/C1

Për të zvogëluar kapacitetin e hyrjes së qarkut matës, është e dëshirueshme që të ketë kapacitete të vogla të kondensatorëve C1 dhe C2. Por një VDN e tillë do të jetë e përshtatshme për matje vetëm në rajonin me frekuencë të lartë, pasi me ulje të frekuencës, rezistenca e kondensatorit C2 mund të rezultojë të jetë në përpjesëtim me rezistencën R3 të voltmetrit. Prandaj, për të matur tensionet e frekuencave më të ulëta, ndonjëherë përdoren VDN të veçanta me vlera të rritura të kapacitetit.

Në hartimin e VDN të lidhur me qarqet e tensionit të lartë, është e nevojshme të sigurohet izolim i mirë midis terminaleve të hyrjes në mënyrë që të shmanget prishja midis tyre dhe një rritje e humbjeve dielektrike, si dhe të parashikohen masa që rrisin sigurinë e funksionimit.

Detyra 1. Një voltmetër elektronik ka kufijtë e sipërm të matjes prej 3, 6, 15 dhe 30 V në Rv \u003d 5 MΩ dhe C3 - 15 pF. Llogaritni një ndarës rezistent të tensionit në një voltmetër që zgjeron diapazonin e matjes në 600 V me rezistencë aktive hyrëse = 10 MΩ. Përcaktoni frekuencën kufizuese fmax në të cilën gabimi shtesë i shkaktuar nga ndryshimi në faktorin e ndarjes nuk kalon 5%.

Përgjigje: N = 20; në këtë rast, kufijtë shtesë të matjes do të merren me vlerat e sipërme prej 60, 120, 300 dhe 600 V. R2v \u003d 500 kOhm; R1 = 9,5 MΩ; R2 = 556 kOhm.

Vlera maksimale e lejuar N max \u003d 1.05N \u003d 21 zhvillohet në një frekuencë

fmax = (N max 2 -N 2) 0,5 / (2πCvR1) = 7,15 kHz.

Përgjigje: C1 ≈ C "v \u003d 5 pF; C2 \u003d 80 pF.

Voltmetra elektronikë të tipit "përforcues-detektor".

Voltmetrat ndreqës janë të përshtatshëm për të matur vetëm tensione alternative relativisht të mëdha - të paktën të dhjetat e voltit. Nëse voltazhi i furnizuar me to i nënshtrohet amplifikimit paraprak, atëherë bëhet e mundur të maten tensione të vogla alternative. Pajisja e formuar në këtë rast është një milivoltmetër elektronik i llojit "përforcues-detektor".

Oriz. 3. Diagrami funksional i një voltmetri elektronik me shumë rreze të tipit "përforcues-detektor".

Nëse është e nevojshme të maten tensione të vogla dhe të mëdha, pajisja është me shumë kufi; në të njëjtën kohë, në të gjitha kufijtë e matjes, tensionet e hyrjes zvogëlohen në kufirin fillestar (më të ulët) duke përdorur ndarës të kalibruar të tensionit, koeficientët e ndarjes së të cilëve përcaktojnë shumëzuesit në shkallën e referencës së njehsorit magnetoelektrik të lidhur në daljen e ndreqësit. qarku. AT rast i përgjithshëm diagrami funksional i voltmetrit me shumë kufij korrespondon me atë të paraqitur në fig. 3.

Ata përpiqen ta bëjnë amplifikatorin e voltmetrit me brez të gjerë, domethënë marrin masa të veçanta për të siguruar qëndrueshmërinë e fitimit brenda një brezi të gjerë frekuence, si dhe luhatjet brenda kufijve të caktuar të tensionit të furnizimit, temperaturës dhe parametrave të elementeve të qarkut. Për këtë qëllim, reduktohen rezistencat e ngarkesës së fazave amplifikuese, përdoren skemat e kompensimit të frekuencës dhe temperaturës dhe stabilizohet mënyra e funksionimit; kjo e fundit arrihet duke përdorur reagime të thella negative (o.o.s.) për tensione të drejtpërdrejta dhe të alternuara. Meqenëse me rritjen e gjerësisë së brezit të fazës amplifikuese fitimi i tij zvogëlohet, amplifikuesi me brez të gjerë duhet të jetë shumëfazor dhe numri i kërkuar i fazave është sa më i madh, aq më i gjerë është diapazoni i frekuencës dhe aq më i ulët është kufiri fillestar i matjes që përcakton fitimin e kërkuar. Në praktikë, voltmetri përmban 3-5 faza të amplifikimit, dhe kufiri i sipërm i frekuencave të tij të funksionimit nuk kalon 1 MHz. Kur diapazoni i funksionimit të voltmetrit është i kufizuar në rajonin me frekuencë të ulët, numri i kërkuar i fazave të amplifikimit zvogëlohet dhe nuk ka nevojë për skema komplekse korrigjimi i frekuencës, rrit stabilitetin e përgjithshëm të punës.

Vlera minimale e mundshme e tensioneve të matura nga voltmetri kufizohet nga niveli i zhurmës së vetë amplifikatorit, i cili varet nga vetitë e zhurmës së transistorit ose llambës së fazës hyrëse. Për të reduktuar ndikimin e kapëseve të ndryshme dhe sfondit AC, voltmetri mbrohet me kujdes dhe tensionet e furnizimit filtrohen mirë.

Blloqet matëse të voltmetrave të tipit "përforcues-detektor" janë zakonisht qarqe ndreqës të ngarkuar në matës magnetoelektrikë, të ngjashëm me ato të diskutuara në seksionet Blloqet matëse të pajisjeve ndreqës dhe voltmetrat ndreqës. Meqenëse ndreqësi është i lidhur me daljen e amplifikatorit përmes një kondensatori izolues, atëherë në mungesë të një tensioni të matur në hyrje, nuk ka rrymë në qarkun e njehsorit; prandaj, nuk ka nevojë të vendosni "zero" të njehsorit.

Për të zvogëluar efektin në qarqet në studim dhe për të siguruar krahasueshmërinë e leximeve gjatë matjes së tensioneve të vogla dhe të mëdha, voltmetri duhet të ketë një rezistencë hyrëse që ruan një vlerë të lartë dhe, nëse është e mundur, e qëndrueshme mbi të gjitha kufijtë e matjes. Rezistenca e hyrjes (aktive) mund të arrijë disa megohm kur një ndjekës katodë është instaluar në hyrjen e voltmetrit.

Një voltmetër AC në transistorë mund të bëhet i ngjashëm me një voltmetër DC të tranzitorit (shih voltmetrat e tranzitorit DC), domethënë, bazuar në një mikroampermetër AC të ndjeshëm të transistorit të lidhur në seri me rezistorë shtesë. Megjithatë, rezistenca e hyrjes së një voltmetri të tillë varet nga kufiri i matjes dhe në tensione të ulëta të matura mund të mos jetë mjaft e madhe; Përveç kësaj, parametrat reaktivë të rezistorëve shtesë kufizojnë mundësinë e përdorimit të një voltmetri në frekuenca të larta.

Kur përdorni transistorë bipolarë, rezistenca më e lartë e qëndrueshme e hyrjes (qindra kilo-ohmë) sigurohet kur faza e përputhjes ndizet në hyrjen e voltmetrit sipas qarkut pasues të emetuesit. Nëse faza e hyrjes është një ndjekës i burimit (në transistorët me efekt në terren), atëherë rezistenca e hyrjes arrin disa megohm. Ndjekësit e burimit (si dhe ata katodë dhe emetues) kanë, siç e dini, një kapacitet të vogël hyrje (disa pikofarad) dhe një rezistencë të ulët të daljes, kështu që ata rezultojnë të jenë me brez të gjerë. Impedanca e ulët e daljes së ndjekësit e bën të lehtë përputhjen me hyrjen me rezistencë të ulët të fazave të mëpasshme të amplifikatorit, të cilat mund të funksionojnë në tranzistorë bipolarë sipas skemave që ofrojnë përforcim të qëndrueshëm të tensionit në intervalin e kërkuar të frekuencës.

Në shumicën e voltmetrave, ndarësi kryesor i tensionit me shumë faza është ngarkesa direkte e fazës së përputhjes së hyrjes (pasuesit) dhe për këtë arsye mund të ketë rezistencë të ulët (mijëra ose qindra ohmë); kjo lehtëson zgjedhjen e saktë të rezistorëve dhe ju lejon të bëni pa korrigjim të frekuencës deri në frekuencat prej disa megahertz. Ndarësi i tensionit të hyrjes ose mungon, ose kryhet si një fazë me një faktor të madh ndarjeje dhe elemente të korrigjimit të frekuencës (shih seksionin).

Në fig. 4 tregon një diagram të një voltmetri tranzistor me shumë kufij që funksionon në intervalin e frekuencës 20 Hz-200 kHz dhe ka kufij të sipërm për matjen e tensioneve alternative (në vlera rms) prej 10-30-100-300-1000 V. Faza e hyrjes është një ndjekës burimi në tranzistorin T1, ngarkesa e të cilit është një ndarës i tensionit me rezistencë të ulët R4-R8. Në hyrje të pajisjes ndizet ndarësi i dytë i tensionit të kompensuar nga frekuenca R1, C1, R2, C2 me një faktor ndarjeje N = 1000. Në varësi të vendosjes së çelësit B1, kufijtë e sipërm të matjes lexohen në shkallën e çelësi B2 në milivolt ose volt. Gjatë matjes së tensioneve të ulëta, ndarësi i tensionit të hyrjes nuk përdoret dhe, në mënyrë që të mos zvogëlojë rezistencën e hyrjes së voltmetrit, ai shkëputet nga qarku i pajisjes.

Amplifikimi kryesor i tensionit të matur kryhet me faza amplifikuese në transistorët bipolarë T2 dhe T3, të lidhur sipas qarkut të emetuesit të përbashkët. Për të siguruar fitim të konsiderueshëm, duhet të zgjidhen tranzistorë me një koeficient Vst prej afërsisht 100. Zgjerimi i përgjigjes së frekuencës së voltmetrit lehtësohet nga një lidhje direkte (galvanike) midis fazave amplifikuese, si dhe prania në hyrje të tranzistor T2.frekuenca të ulëta dhe të larta. Për të përputhur rezistencën relativisht të lartë të daljes së amplifikatorit me rezistencën e ulët të njësisë matëse, në dalje është instaluar një përcjellës emetues në transistorin T4.

Stabilizimi i mënyrës së funksionimit të amplifikatorit arrihet duke përdorur o. rreth. Me. me tension konstant nga emetuesi i tranzitorit T3 në bazën e tranzitorit T2 përmes një rezistori të akorduar R11. Kjo e fundit ju lejon të rregulloni thellësinë e reagimit, dhe rrjedhimisht fitimin, i cili përdoret kur kalibroni voltmetrin.

Për të siguruar gjerësinë e kërkuar të brezit të frekuencave dhe për të rritur linearitetin e shkallës në voltmetër, një o i fortë. rreth. Me. duke alternuar tensionin nga emetuesi i tranzitorit T4 në emetuesin e tranzitorit T2 përmes kondensatorit elektrolitik C9, ndreqësit të njësisë matëse dhe rezistencës R19; shkalla e reagimit rregullohet kur konfiguroni pajisjen me një rezistencë akorduese R12. Njëfarë përmirësimi në linearitetin e shkallës mund të arrihet duke zëvendësuar dy dioda ndreqës (D3 dhe D4) me kondensatorë elektrolitikë me kapacitet të lartë, si dhe duke përdorur një qark korrigjues gjysmë-valë.

Oriz. 4. Skema e një voltmetri tranzistor të tipit "përforcues-detektor".

Disa voltmetra elektronikë përfshijnë një kalibrator që prodhon një tension të alternuar referencë që përdoret për të testuar dhe korrigjuar ndjeshmërinë e pajisjes. Kalibratori kërkon një burim tensioni sinusoidal për të funksionuar, kështu që është lehtësisht i pajtueshëm me voltmetrat e tubave me energji AC. Në voltmetrat e tranzistorit, ndonjëherë është e mundur të lidhni hyrjen e kalibratorit me një burim të jashtëm AC, ose një konvertues me fuqi të ulët DC-në-AC përfshihet në dizajnin e voltmetrit.

Më e thjeshta, por mjaft e besueshme, është një kalibrator me diodë zener silikoni (Fig. 5). Dy dioda zener identike D1 dhe D2, të lidhura në mënyrë antiparalele, sigurojnë stabilizimin e të dy gjysmëvalëve të tensionit alternativ U në nivelin e tensionit të stabilizimit Ust që i karakterizon, me kusht që U > Ust. Nëse stabilizimi kryhet kur rryma përmes diodave zener ndryshon brenda Imin - Imax, atëherë rezistenca kufizuese R1 duhet të ketë një rezistencë

R1 = (U-Ust)/((Imax-Imin)/2 + Ust/(R2 + R3)).

Rezistenca e rezistencës së ndarësit të tensionit R2, R3 duhet të jetë dhjetë herë më e vogël se rezistenca e hyrjes së voltmetrit dhe në të njëjtën kohë mjaft e madhe për të mos ngarkuar dukshëm burimin e energjisë. Faktori i tij i ndarjes është zgjedhur në mënyrë që të merret një tension i stabilizuar në dalje, i barabartë me një nga kufijtë e matjes së tensionit të ulët Up. Kur rregulloni kalibratorin, voltazhi i kërkuar përcaktohet saktësisht nga potenciometri akordues R3 (sipas leximeve të një voltmetri standard). Para fillimit të matjeve, ky tension furnizohet në hyrjen e voltmetrit të kalibruar, i lidhur me kufirin përkatës të matjes dhe rregullimi i parashikuar në qarkun e voltmetrit përdoret për të arritur devijimin e shigjetës së njehsorit të tij deri në fund të shkallës.

Oriz. 5. Skema e kalibratorit të tensionit AC në diodat zener gjysmëpërçuese.

Mikrovoltmetrat selektivë përdoren për të matur tensione shumë të ulëta në diapazonin e radiofrekuencave. Zakonisht ato kryhen sipas skemës së një marrësi superheterodin me konvertim të një frekuence të vetme ose të dyfishtë. Pjesa me frekuencë të lartë të pajisjes është akorduar në frekuencën e tensionit të matur, i cili merr një fitim të madh të kalibruar në frekuenca të larta dhe të ndërmjetme. Ngarkesa e detektorit është një matës magnetoelektrik i kalibruar në vlerat e tensionit të matur. Para fillimit të matjeve, kryhet kontrolli dhe rregullimi i fitimit, për të cilin përdoret një gjenerator i brendshëm i kalibrimit, i cili furnizon një tension referimi të frekuencës së kërkuar në hyrjen e pajisjes. Për shkak të vetive të tij selektive, një mikrovoltmetër selektiv mund të përdoret për të studiuar spektrat e sinjaleve periodike dhe të zhurmës (duke akorduar në mënyrë të njëpasnjëshme në frekuencat e përbërësve individualë të këtyre spektrave), si dhe për të matur forcën e fushës elektromagnetike (kur një antena është e ndezur në hyrjen e saj) dhe matje të tjera me frekuencë të lartë.

Voltmetra elektronikë të tipit "detektor-amplifikues".

Voltmetrat elektronikë të krijuar për të matur tensione jo shumë të vogla (nga të dhjetat e voltit ose më shumë) në një gamë të gjerë frekuence (deri në ultra të lartë), si dhe për përdorim në instrumente matëse universale dhe të kombinuara, zakonisht kryhen sipas " qark i tipit detektor-amplifikues” (Fig. 6). Tensioni i matur korrigjohet nga një gjysmëpërçues ose detektor llambë, dhe më pas komponenti DC i tensionit të korrigjuar futet në amplifikatorin DC përmes një ndarësi tensioni rezistent dhe një filtri RC që eliminon përbërësit AC. Në daljen e amplifikatorit, ndizet një matës magnetoelektrik AND, shkalla e të cilit është e kalibruar në vlerat rms ose amplituda të tensionit të matur. Ndarësi i tensionit, filtri dhe amplifikuesi i matur janë në thelb një voltmetër DC me shumë rreze me një hyrje tipike me rezistencë të lartë. Në këtë rast, voltmetri AC gjithashtu rezulton të jetë shumë-kufizues duke ruajtur afërsisht të njëjtën rezistencë dhe rezistencë të lartë hyrëse në të gjitha kufijtë. Nëse ndryshimi në kufijtë e matjes është parashikuar në qarkun e amplifikatorit, atëherë ndarësi i tensionit mund të mungojë. Disavantazhi i voltmetrit është nevoja për të instaluar paraprakisht "plumbin" e njehsorit.

Oriz. 6. Diagrami funksional i një voltmetri elektronik me shumë rreze të tipit "detektor-amplifikues".

Specifike për voltmetrat e tipit "detektor-amplifikues" janë vetëm përbërësit e tyre detektor, të cilët më së shpeshti janë të ngjashëm me njësitë ndreqëse të voltmetrave amplitudë; në disa pajisje, detektori formohet në bazë të një qarku me valë të plotë që nxjerr vlerën mesatare të korrigjuar të tensionit të matur.

Një voltmetër elektronik i llojit "detektor-amplifikues" mund të përfaqësohet si një voltmetër ndreqës, treguesi i të cilit është një voltmetër elektronik DC. Natyrisht, është racionale të përdoret një voltmetër i tillë si universal për matjen e tensioneve alternative dhe konstante në një gamë të gjerë vlerash dhe frekuencash. Paraqitja e një voltmetri të tillë është paraqitur në dy versione në fig. 7. Baza e opsionit të parë (Fig. 7, a) është një voltmetër tipik elektronik DC, i cili mund të përdoret drejtpërdrejt për qëllimin e tij të synuar. Nëse është e nevojshme të merret një kufi shtesë i tensionit të lartë për matjen e tensioneve direkte, përdoret një sondë e jashtme e izoluar mirë me një grup rezistencash me rezistencë të lartë të lidhur në seri Rc të montuar në të, të lidhur me hyrjen e një voltmetri DC kur kjo e fundit vendoset në një kufi të caktuar matjeje. Komponenti i detektorit është bërë në formën e një prefiksi, më së shpeshti kryhet sipas skemës së një detektor amplitudë me hyrje të mbyllur (Fig. 8, b), dhe lidhet me një voltmetër nëse është e nevojshme të maten tensionet alternative. Polariteti i ndezjes së diodës D duhet të jetë në përputhje me polaritetin e tensioneve të matura nga voltmetri DC; mundësia e lidhjes së një prej telave lidhës të hyrjes me ekranin dhe trupin e pajisjes varet gjithashtu nga skema e kësaj të fundit.

Oriz. 7. Diagramet e paraqitjes së voltmetrave elektronikë universalë të tipit "detektor-përforcues".

Kondensatori i hyrjes C duhet të llogaritet (si dhe dioda e tensionit të kundërt D) për amplitudën maksimale të tensionit të matur. Kapaciteti i tij duhet të plotësojë dy kërkesa kontradiktore. Nga njëra anë, për të siguruar një kufi mjaft të lartë të sipërm të frekuencave të funksionimit, është e dëshirueshme që të kemi një kapacitet të vogël C në mënyrë që të zvogëlohet reaksioni induktiv i kondensatorit dhe humbjet aktive në të në frekuenca të larta. Nga ana tjetër, për të siguruar kufirin e poshtëm të frekuencave të funksionimit, është e dëshirueshme që të ketë një kapacitet të madh në mënyrë që kapaciteti i kondensatorit C të jetë shumë më i vogël se rezistenca e kundërt e diodës D. Në praktikë, ata marrin kapacitetin C \u003d 0,001 ... 0,1 μF, bazuar në konsideratat e kompromisit dhe diapazonin e frekuencës së kufijve specifikë.

Rezistenca e rezistencës R zgjidhet nga kushti i rastësisë (me të njëjtat kufij matjesh) të shkallëve të leximit të tensioneve AC dhe DC, e cila është mjaft e arritshme, pasi qarku i zgjedhur i komponentit të detektorit siguron një marrëdhënie pothuajse lineare midis tensionet e korrigjuara dhe të hyrjes. Nëse rezistenca e kundërt e diodës D dhe rezistenca e hyrjes Rin e treguesit (voltmetri DC) janë mjaft të mëdha, atëherë voltazhi konstant në diodë do të jetë afër amplitudës Rm të tensionit të matur, dhe më pas amplitudat mund të lexohen duke përdorur shkallët përkatëse të tensionit DC në R = 0. Nëse, megjithatë, kërkohet të merren indikacione në vlerat rms U = 0,707 * Um (me një tension sinusoidal), atëherë tensioni i korrigjuar i furnizuar në voltmetrin DC duhet të reduktohet në përputhje me rrethanat; kjo arrihet me një rezistencë R ≈ 0,415*Rin. Rregullimi i saktë i rezistencës së rezistencës R bëhet gjatë vendosjes së pajisjes.

Në kufijtë më të ulët të tensionit (deri në rreth 3 V), lineariteti i shkallëve të tensionit AC mund të shkelet dhe ato mund të mos përkojnë plotësisht me shkallët përkatëse të tensionit DC për shkak të efikasitetit të ulët të zbulimit të tensioneve të ulëta nga dioda, dhe gjithashtu për shkak të ndryshimeve në rezistencën Rin, meqenëse ndarësi i tensionit të hyrjes së voltmetrit është në këto kufij DC mund të jetë i fikur ose të veprojë si një devijim. Për të reduktuar gabimin në disa voltmetra në kufijtë e tensionit të ulët, përdoret një komponent i posaçëm detektor me një diodë të zgjedhur posaçërisht D dhe rezistencë R, ose përdoren grafikët ose tabelat e korrigjimit.

Versioni i dytë i voltmetrit universal (Fig. 7, b) karakterizohet nga mungesa e çelsave dhe komponentëve të zëvendësueshëm në hyrje. Qarku llogaritet si një i tërë për të matur, para së gjithash, tensionet alternative në kufijtë e kërkuar të matjes. Në veçanti, rezistenca R zakonisht merret me një rezistencë shumë të lartë (rreth 10 MΩ), e cila përmirëson filtrimin e tensionit të korrigjuar dhe kufizon ndikimin e mbingarkesave aksidentale në pajisje. Rezistenca Rc duhet të sigurojë që shkallët e tensionit DC të përputhen me shkallët e disponueshme të tensionit AC. Nëse leximi në shkallët e tensionit të alternuar bëhet në vlerat e amplitudës Um, atëherë ata marrin Rc ≈ R 2 / (R + Rin), dhe kur lexojnë në vlerat e tensionit rms

Rc ≈ (0,7 * R 2 - 0,3 * R * Rin) / (R + R).

Disavantazhi i këtij opsioni është mundësia e shkeljes së rastësisë së arritur të shkallëve të tensioneve AC dhe DC kur ndryshon rezistenca e kundërt e diodës D. Kjo mund të shmanget nëse qarku i detektorit është i fikur gjatë matjes së tensioneve DC.

Nëse nuk ka ndarës të tensionit në hyrjen e voltmetrit DC (si, për shembull, në qarqet në Fig. 5, a dhe 6), atëherë rezistenca R mund të shërbejë si një element (Rf) i filtrit të hyrjes Rf, Cf. Kapaciteti i filtrit duhet të jetë relativisht i madh (të qindtat e mikrofaradit) në mënyrë që rezistenca e tij në frekuencën më të ulët të funksionimit të jetë dukshëm më e vogël se rezistenca Rf.

Dioda e përfshirë në qarkun e komponentit të detektorit duhet të plotësojë dy kërkesa kryesore: një vlerë mjaft të lartë të tensionit maksimal të lejueshëm të kundërt Uobr.max, pasi përcakton kufirin e sipërm të tensioneve alternative të matura, i cili nuk duhet të kalojë 0,5 * Uoar në amplituda ose vlera rms, respektivisht max dhe 0.35*Urev.max; një rrymë e vogël e kundërt ose, ekuivalente, një rezistencë e kundërt ndoshta më e madhe Rrev, sepse rezistenca aktive e hyrjes Rv e një voltmetri AC varet nga ajo. Kjo e fundit zakonisht varion nga 1/4 në 1/3 e rezistencës së rrymës direkte të qarkut paralel të formuar nga rezistenca e kundërt e diodës D dhe rezistenca e saj e ngarkesës Rn \u003d R + Rin, d.m.th.

Rin ≈ 0.3*Rrev*Rn/(Rrev + Rand).

Nëse Rbr<< Rн, то Rв ≈ 0,3*Rобр. И наоборот, при Rобр >> Rn marrim Rn ≈ 0.3*Rn. Nëse Rrev ≈ Rn, atëherë Rv ≈ 0,15 * Rn.

Kur përdoret në detektorë me dioda tubash që i rezistojnë tensioneve të kundërta të larta dhe kanë rezistencë të kundërt pothuajse të pakufizuar dhe parametra të qëndrueshëm, voltmetri mund të ketë një rezistencë shumë të lartë hyrëse (dhjetëra e qindra megohm në frekuenca të ulëta) dhe të sigurojë (pa një ndarës të tensionit të hyrjes) matja e tensioneve të rëndësishme alternative (deri në 100-150 V). Megjithatë, përdorimi i tyre është i kufizuar për shkak të nevojës për të fuqizuar filamentin e diodës dhe për të kompensuar rrymën e tij fillestare (Fig. 8, a).

Diodat gjysmëpërçuese nuk kërkojnë fuqi të veçantë dhe nuk kanë një rrymë fillestare, dimensionet e tyre janë të vogla, megjithatë, në krahasim me diodat e llambave, ato i rezistojnë tensioneve të kundërt shumë më të ulëta dhe kanë një rezistencë të kufizuar të kundërt; për më tepër, parametrat e tyre varen dukshëm nga temperatura dhe voltazhi i aplikuar në diodë, dhe me kalimin e kohës ato ndryshojnë disi. Prandaj, për voltmetrat me detektorë gjysmëpërçues, rezistenca e hyrjes dhe vlera kufizuese e tensioneve të matura janë disa herë më të ulëta, dhe gabimi i matjes është më i lartë se në voltmetrat me detektorë llambash. Kur përdoren dioda me frekuencë të lartë (pikë) me një rrymë të vogël të kundërt në detektor, rezistenca e hyrjes së voltmetrit mund të arrijë disa megohm, dhe kufiri i sipërm i matjes mund të arrijë dhjetëra volt. Kapaciteti midis elektrodave të diodave me frekuencë të lartë, si ato gjysmëpërçuese ashtu edhe ato të llambave, zakonisht arrin në disa njësi ose të dhjetat e një pikofarad, prandaj, voltmetrat e llojit "detektor-amplifikues", me instalim racional të qarkut të hyrjes, mund të kenë një kufi i sipërm i frekuencave operative të barabartë me dhjetëra apo edhe disa qindra megaherz.

Ndonjëherë voltmetrat furnizohen me dy komponentë detektorë të zëvendësueshëm ose të ndërrueshëm. Njëra prej tyre në një diodë planare me një tension të kundërt të lartë të lejueshëm, por një kapacitet hyrës të konsiderueshëm, dhe me një kondensator shkëputës C me një kapacitet afërsisht 0,1 μF, ndizet kur matni tensione të frekuencave relativisht të ulëta në një gamë të gjerë vlerash. (deri në qindra volt). Detektori i dytë në një diodë me pikë dhe me një kondensator C me një kapacitet prej disa mijëra pikofaradësh përdoret për të matur tensionet relativisht të ulëta (deri në dhjetëra volt) të frekuencave të larta dhe mikrovalëve.

Sipas skemës së tipit "detektor-amplifikues", voltmetrat e pulsit janë krijuar gjithashtu për të matur amplitudat e pulseve të kohëzgjatjeve dhe cikleve të ndryshme të punës. Ata zakonisht përdorin detektorë diodë me dy pika për të zbuluar pulset me polaritet pozitiv dhe negativ, respektivisht.

Karakteristikat e projektimit dhe gradimi i voltmetrave elektronikë AC

Shkalla e ndikimit të një voltmetri me brez të gjerë në qarqet në studim gjatë matjes së tensioneve të frekuencave të ndryshme përcaktohet nga vlerat e parametrave të tij të hyrjes Rv, Sv dhe Lpr (Fig. 1).

Kapaciteti i hyrjes Sv përbëhet nga kapaciteti midis elektrodave hyrëse të një llambë ose pajisjeje gjysmëpërçuese të përfshirë në qarkun e hyrjes, kapaciteti midis prizave përkatëse të panelit të përdorur për të lidhur këtë pajisje dhe kapacitetin e montimit. Kur përdorni pjesë dhe kapëse me përmasa të vogla në hyrje, vendosjen racionale të tyre dhe lidhjet me përçues të shkurtër, kapaciteti i instalimit është 3-6 pF. Në këtë rast, zgjedhja e saktë e hyrjes Pajisje elektronike dhe elementët e qarkut të bashkimit direkt në kunjat e tij të daljes ju lejojnë të kufizoni kapacitetin e hyrjes së voltmetrit në 6-10 pF.

Rezistenca aktive e hyrjes së voltmetrit Rv përcaktohet nga qarku specifik i qarkut të hyrjes dhe rezistenca aktive e hyrjes së pajisjes elektronike të lidhur në hyrje. Në frekuenca të ulëta, rezulton të jetë e barabartë me njësi, më rrallë dhjetëra, megohm. Kur punoni në frekuenca të larta, rezistenca Rv zvogëlohet disi për shkak të një rritje të humbjeve dielektrike në cilindër, strehim ose bazë të pajisjes elektronike dhe tabelave të qarkut. Zvogëlimi i këtyre humbjeve arrihet duke përdorur radio tuba pa bazë në hyrje, montimin e kapëseve hyrëse dhe elementëve të tjerë të qarkut të hyrjes në panele prej dielektrike me frekuencë të lartë - polistiren, radio porcelani etj.

Në rangun e valëve metër dhe decimetër, koha e udhëtimit të elektroneve midis elektrodave të llambës bëhet në përpjesëtim me periudhën e tensionit të matur, si rezultat i së cilës humbjet në qarqet hyrëse të tubave të radios rriten ndjeshëm. Me rritjen e frekuencës, humbjet rriten gjithashtu në masat e gjysmëpërçuesve, të cilat për diodat manifestohen në një ulje të koeficientit të korrigjimit dhe rezistencës së kundërt, dhe për transistorët në një ulje të rezistencës së hyrjes dhe koeficientit të transferimit të rrymës Vst. Këto humbje zvogëlohen duke përdorur tuba miniaturë dhe pajisje gjysmëpërçuese. Në praktikë, është e mundur të merret, në një frekuencë të tensionit të matur prej 100 MHz, rezistenca aktive hyrëse e një voltmetri të rendit të dhjetëra, më rrallë qindra, kilo-ohmë.

Kur montoni me përçues të shkurtër dhe përdorni një kondensator bashkues me përmasa të vogla dhe jo-induktiv, induktiviteti i qarkut të hyrjes është të qindtat e mikrohenrit dhe frekuenca e tij rezonante arrin qindra megaherz. Telat lidhës të hyrjes, që kanë induktivitetin dhe kapacitetin e shpërndarë përgjatë gjatësisë, zvogëlojnë frekuencën kufizuese të funksionimit fmax, që korrespondon me gabimin e lejuar të matjes. Ndikimi i këtyre telave praktikisht mund të neglizhohet nëse gjatësia e tyre nuk kalon 1% të gjatësisë valore λ të tensionit të matur.

Nëse terminalet ose prizat e hyrjes janë montuar në trupin e pajisjes, atëherë kur matni tensionet me frekuencë të lartë, nuk është gjithmonë e mundur të afroni voltmetrin më afër qarkut në studim në mënyrë që telat lidhës me një gjatësi të pranueshme të shpërndahen . Prandaj, në shumë voltmetra elektronikë, pjesa e hyrjes me frekuencë të lartë (komponenti i detektorit në voltmetrat e detektorit-përforcues, burimi, emetuesi ose pasuesi i katodës në voltmetrat e detektorit përforcues) është bërë në formën e një njësie të veçantë në distancë të mbrojtur me madhësi të vogël. quhet sondë (shih Fig. 7a). Sonda është e lidhur me pjesën tjetër të qarkut të voltmetrit me një kabllo fleksibël të mbrojtur. Gjatë matjeve, sonda sillet në qarkun në studim dhe kunja e mundshme e vendosur në kokën e saj lidhet drejtpërdrejt ose një përcjellës i shkurtër lidhet me pikën e kërkuar të mundshme të qarkut; kapësja e dytë (zakonisht e tipit "krokodili"), e lidhur në shumicën e pajisjeve me kutinë dhe minusi i përbashkët i voltmetrit (me një qark hyrje asimetrike), lidhet paraprakisht në pikën e potencialit më të ulët të qarkut.

Për të përjashtuar ndikimin e fushave të jashtme elektrike dhe magnetike, voltmetri vendoset në një shtresë metalike, e cila rekomandohet të tokëzohet gjatë funksionimit. Trupi ose ekrani i pajisjes në provë është i lidhur mirë me këtë kasë.

Oriz. 8. Skema e kalibrimit të voltmetrave AC.

Rregullimi dhe kalibrimi i voltmetrave elektronikë (dhe të tjerë) AC mund të kryhet duke përdorur qarkun e treguar në fig. 8. Këtu, si referencë përdoret një voltmetër V, i cili duhet të ketë një kufi matës të barabartë ose pak më të madh se vlera kufi e tensionit të matur nga një voltmetër i kalibruar. Me anë të një autotransformatori Tr të rregullueshëm vazhdimisht, një tension i barabartë me kufirin e matur aplikohet në ndarësin rezistent R1-R3 dhe kur çelësi B vendoset në pozicionin "x1", duke rregulluar elementët e voltmetrit elektronik, gjilpërën. i njehsorit të tij është devijuar deri në fund të shkallës. Më pas, duke lëvizur rrëshqitësin e autotransformatorit, voltazhi zvogëlohet gradualisht dhe karakteristika e kalibrimit kontrollohet në një numër pikash të ndërmjetme në shkallë. Ndarësi i tensionit ju lejon të përdorni të njëjtin voltmetër referencë V me një kufi për kalibrimin e një voltmetri elektronik në disa kufij matjeje. Nëse voltmetri i referencës është me shumë rreze, qarku i kalibrimit thjeshtohet në përputhje me rrethanat duke përjashtuar ndarësin e tensionit prej tij.

Furnizimi me energji elektrike për voltmetrat elektronikë

Në varësi të skemës dhe kushteve të përdorimit, voltmetrat elektronikë mundësohen nga burime të rrymës direkte ose alternative.

Voltmetrat e tranzistorit, si rregull, ushqehen nga bateri të thata ose të ringarkueshme me madhësi të vogël me e. d.s. 4.5 ... 9 V, të cilat vendosen brenda kutisë së pajisjes në një ndarje të veçantë të izoluar nga pjesa tjetër e qarkut. Nje nga opsione qarku i furnizimit me energji është paraqitur në fig. 9. Dioda planare D2 mbron pajisjen nëse bateria B është e lidhur në polaritet të gabuar.Stabilizimi parametrik i tensionit të furnizimit kryhet nga dioda zener D1, e cila lidhet me burimin përmes rezistencës R1. Mënyra e kërkuar e stabilizimit është e pajisur me rezistencë

R1 = (U-Ust) / ((Imax - Imin) / 2 + In),

ku Imin dhe Imax janë vlerat maksimale të lejueshme të rrymës përmes diodës zener, dhe In është vlera nominale (mesatare) e rrymës së ngarkesës në burimin e energjisë. Nëse dëshirohet një stabilitet jashtëzakonisht i lartë i tensionit të furnizimit, atëherë një lidhje e dytë e diodës zener dhe një rezistence ndizet në mënyrë të ngjashme, e krijuar për të marrë një tension të stabilizuar disi më të ulët se në daljen e lidhjes së parë. Nëse elementët stabilizues braktisen, burimi i energjisë shuhet me një kondensator me një kapacitet afërsisht 100 mikrofarad.

Oriz. 9. Skema e stabilizimit parametrik të tensionit të furnizimit të një voltmetri tranzistor.

Në disa pajisje, ato parashikojnë monitorimin e tensionit të furnizimit duke përdorur një matës voltmetër, i cili, nëse është e nevojshme, lidhet me një burim energjie përmes një rezistence shtesë.

Në shumicën e rasteve, voltmetrat portativë me tuba furnizohen me bateri. Ata priren të kalojnë me një bateri të tensionit të ulët duke përdorur radio tuba ekonomikë me një rrymë të ulët filamenti në voltmetër, që funksionojnë me një tension të ulët anodë (5-10 V). Në disa raste, një konvertues i tensionit të tranzistorizuar me fuqi të ulët i mundësuar nga një bateri filamenti përdoret për të fuqizuar qarqet e anodës.

Kur voltmetri i tubit mundësohet nga rrjeti AC, opsionet për zgjedhjen e qarkut, llambave dhe mënyrës së funksionimit zgjerohen. Kjo lejon përdorimin e një matësi më pak të ndjeshëm në pajisje duke rritur rezistencën e hyrjes dhe duke zgjeruar kufijtë e matjes dhe diapazonin e frekuencës së funksionimit. Meqenëse rryma e drejtpërdrejtë në qarqet e fuqisë nuk kalon 10-20 mA, dhe valëzimi tension të lartë kanë pak efekt në funksionimin e voltmetrit, atëherë ndreqësi i furnizimit me energji zakonisht kryhet sipas një qarku me një valë, në të cilin një kondensator me një kapacitet prej disa mikrofaradësh, i lidhur paralelisht me ngarkesën, shërben si filtër. Për të rritur qëndrueshmërinë e voltmetrit me luhatje të mundshme në tensionin e furnizimit, përdoren metoda të ndryshme për të stabilizuar mënyrën e furnizimit me energji të llambave. Rezultate të mira merren nga përdorimi i stabilizatorëve ferroezonantë, të cilët sigurojnë stabilizim të njëkohshëm të tensioneve alternative në të gjitha mbështjelljet dytësore të një transformatori të fuqisë. Për të eliminuar ndikimin në voltmetrin e ndërhyrjes me frekuencë të lartë që përhapet përmes telave të rrjetit të furnizimit, telat e energjisë në vetë daljen nga kutia e voltmetrit lidhen me kasën me kondensatorë me një kapacitet prej disa mijëra pikofaradësh.

Në fig. 86 tregon themelorin qark i thjeshtë i voltmetrit DC i transistorit me një rezistencë hyrëse prej rreth 100 kΩ dhe një diapazon matjeje nga 0 në 1000 V në shtatë nënrangje: 0-1; 0-5, 0-10; 0-50; 0-100; 0-500 dhe 0-1000 V. Një pajisje e tillë mund të jetë e dobishme në matjen e mënyrave të funksionimit të fazave të transistorit dhe amplifikatorit të llambës.

Pajisja mundësohet nga një qelizë e vetme galvanike me një tension prej 1.5 V. Përshkruhet në revistën e radio amatorëve brazilian.

Vendosja e pajisjes është e lehtë. Së pari, me hyrjen e hapur, duke përdorur një rezistencë të ndryshueshme R8, vendosni gjilpërën e miliammetrit të pajisjes në zero. Pastaj peshoret janë kalibruar. Për ta bërë këtë, hyrja e voltmetrit është e lidhur me një burim të tensionit të referencës, për shembull, në polet e një baterie të jashtme galvanike, sondat e pajisjes futen në prizat e hyrjes "O" dhe kufirin përkatës të matjes, dhe duke rregulluar rezistencën e ndryshueshme R9, fitohet leximi i voltmetrit që korrespondon me tensionin e baterisë referente.

Për të qenë në gjendje të kalibroni pajisjen vetëm në një shkallë, rezistencat e rezistorëve R1-R7 duhet të zgjidhen me shumë saktësi (me një tolerancë jo më të lartë se 1-2%).

Për prodhimin e një voltmetri, mund të përdorni transistorë të tillë si GT108 ose MP41, MP42 me çdo indeks shkronjash, por gjithmonë me të njëjtat vlera të Vst \u003d 50-80, një miliammetër për një rrymë prej 0- 1 mA. Burimi i energjisë mund të jetë një element i vetëm 316 ose 343, 373.

Gjatë funksionimit, duhet të mbahet mend se rezistenca e lartë e hyrjes së këtij voltmetri arrihet për shkak të përdorimit të një amplifikuesi DC në transistorë, parametrat e të cilit varen shumë nga temperatura e ambientit. Prandaj, para se të bëni matjet, është e nevojshme të vendosni me kujdes gjilpërën e instrumentit në zero, dhe me rritje temperatura e ambientit kalibroni më tej shkallët e saj. Ky është një disavantazh i voltmetrit të përshkruar në krahasim me avometrat konvencionalë.

Voltmetrat, në të cilët amplifikuesi DC është bërë në transistorë me efekt në terren, kanë stabilitet shumë më të madh. Në fig. 87 tregon një diagram skematik të një voltmetri DC për matjen e tensioneve nga 0 në 1 V, të mbledhura në dy transistorë me efekt në terren. Impedanca e hyrjes së pajisjes është rreth 4 MΩ. Një pajisje e tillë mund të jetë shumë e dobishme në matjen e tensionit DC në qarqet bazë të fazave të transistorit të marrësve dhe amplifikatorëve, siç rekomandohet në përshkrimin e tij.

Në këtë voltmetër mund të përdoren transistorë me efekt në terren të llojeve KP102E dhe KP103K. Tre bateri 3336 L të lidhura në seri mund të përdoren si burim energjie. Nëse është e nevojshme, tensioni i furnizimit mund të reduktohet në 9 V. Për të matur tensionet e larta, për shembull, brenda 0–10 V ose 0–100 V, të jashtëm të lartë Ndarësit e tensionit të rezistencës me një koeficient të ndarjes 10:1 ose 100:1. Milivoltmetër me hyrje me rezistencë të lartë. Në mënyrë tipike, radio amatorët matin tensionin AC me një avometër, impedanca hyrëse e të cilit është e ulët. Rezultatet më të mira mund të merren duke përdorur milivoltmetra standardë, të cilët ju lejojnë të matni tensione shumë të ulëta me frekuencë të ulët, të llogaritur në milivolt. Një autometër mund të masë 0,1 V në rastin më të mirë.

Në fig. 88 tregon një diagram skematik të një milivoltmetri të thjeshtë me frekuencë të ulët me një rezistencë hyrëse prej rreth 2 MΩ. Devijimi i plotë i treguesit të pajisjes matëse korrespondon me një tension të hyrjes prej 15 deri në 100 mV. Voltmetri furnizohet me energji nga një bateri 4,5 V. Rezultate të tilla të mira mund të arrihen vetëm sepse një transistor me efekt në terren është ndezur në hyrjen e amplifikatorit me frekuencë të ulët të kësaj pajisjeje.

Sipas skemës (Fig. 88), botuar në një nga revistat radio amerikane, milivoltmetri përmban një përcjellës burimi në një transistor me efekt në terren T1, një përforcues tensioni në një transistor T2 të lidhur sipas një qarku të përbashkët emetues dhe një ndreqës i tensionit të sinjalit me dy gjysmë valësh të ngarkuar me një matës aktual - një mikroampermetër . Përforcimi i sinjalit në ndreqës, dhe për këtë arsye, ndjeshmëria e pajisjes rregullohet nga një rezistencë e ndryshueshme R5. Për më tepër, nëse rrëshqitësi i rezistencës së ndryshueshme është në pozicionin më të ulët sipas diagramit, atëherë ndjeshmëria e milivoltmetrit është 100 mV. Gama e matjes së kësaj pajisjeje mund të zgjerohet ndjeshëm duke përfshirë një ndarës shtesë të tensionit të sinjalit të matur në hyrjen e tij. Në këtë rast, mund të merrni një pajisje matëse me shumë rreze me një rezistencë hyrëse prej më shumë se 10 MΩ.

Një milivoltmetër mund të bëhet duke përdorur transistorët KP103Zh ose KP103L (T1,) dhe MP41A (T2), si dhe diodat D9V-D9E (D1, D2). Një bateri 3336L mund të shërbejë si burim energjie. Për të shmangur ndërhyrjet e jashtme, është e dëshirueshme që pjesët e milivoltmetrit të vendosen në një kuti metalike.

Milivoltmetër me shkallë lineare. Disavantazhi i shumicës së avometrave dhe milivoltmetrave të rrymës alternative (përfshirë ato të përshkruara më sipër) është jo uniformiteti i shkallës afër zeros, i cili është për shkak të jolinearitetit të fitimit të ndreqësit të diodës me një sinjal të vogël. Ka mënyra të ndryshme për të linearizuar shkallën e pajisjeve të tilla, por në pjesën më të madhe ato janë të vështira për modelet amatore të radios. Në këtë drejtim, voltmetri AC, i përshkruar në faqet e një reviste radio amatore angleze, dallohet nga thjeshtësia dhe besueshmëria e funksionimit, diagrami skematik i të cilit është paraqitur në Fig. 89. Ky voltmetër përbëhet nga një ndreqës ure në diodat D1-D4, njëra diagonale e së cilës ngarkohet me një miliammetër me shkallë 0-500 μA dhe rezistencë të brendshme 500 ohms, dhe tjetra lidhet midis kolektorit dhe baza e fazës së amplifikatorit, e montuar në një transistor T1, i lidhur sipas një qarku me një emetues të përbashkët. Në voltmetra të tjerë të ngjashëm, diagonalja e dytë lidhet midis kolektorit dhe emetuesit. A ka ndonjë gabim këtu? Nr. Në këtë pajisje, nëpërmjet një ndreqësi të urës së lidhur në seri dhe kondensatorit C2, ndodh një reagim jolinear i rrymës negative nga kolektori në bazën e tranzitorit T1.

Meqenëse rryma përmes diodave është gjithashtu e vogël në një tension të ulët të sinjalit, efekti i reagimeve negative do të jetë i parëndësishëm, dhe fitimi i dhënë nga kaskada është i madh (60-100). Me rritjen e tensionit të sinjalit, përçueshmëria e diodave rritet, dhe me të, rritet rryma e reagimit negativ, dhe kjo zvogëlon fitimin e fazës. Dhe sa më i madh të jetë sinjali në hyrje, aq më pak sinjali përforcohet në ndreqës. Si rezultat, seksioni fillestar i shkallës së voltmetrit është i rreshtuar (linearizuar), dhe leximet e voltmetrit mund të përkojnë plotësisht me ndarjet e shkallës së mikroametrit. Vlera maksimale e tensionit të alternuar e matur nga kjo pajisje është numerikisht e barabartë me raportin e leximit maksimal të mikroametrit të ndarë me rezistencën e rezistencës R3 në kiloohms. Për shembull, kur tregohet në diagramin në Fig. Rezistenca 89 voltmetër R3 mund të masë tensionin e alternuar në intervalin 0-5 V.

Në prodhimin e këtij voltmetri, rekomandohet të përdorni një transistor të llojit KT315G me Vst \u003d 80-120. Sasia e rrymës direkte që rrjedh në qarkun kolektor të tranzitorit rregullohet duke zgjedhur rezistencën e rezistencës R1. Diodat mund të jenë të tipit D18 ose D20, D9D, D9I. Kur tregohet në Fig. Me 89 kondensatorë, voltmetri mund të masë tensionin në brezin e frekuencës nga 20 Hz në 600 kHz. Për të fuqizuar pajisjen, përdoret një bateri Krona-VTs ose dy bateri 3336L të lidhura në seri.

Vasiliev V.A. Hartime të huaja radio amatore. M., "Energjia", 1977.