ev elektrikli alet

Voltmetrenin frekans aralığı. elektronik voltmetreler

DERS #5

ELEKTRONİK ANALOG CİHAZLAR VE KONVERTÖRLER

Elektronik analog cihazlar ve dönüştürücüler, ölçüm bilgi sinyallerinin dönüştürülmesinin analog elektronik cihazlar kullanılarak gerçekleştirildiği ölçüm cihazlarıdır. Bu tür araçların çıkış sinyali, ölçülen miktarın sürekli bir fonksiyonudur. Elektronik cihazlar ve dönüştürücüler, neredeyse tüm elektriksel büyüklükleri ölçmek için kullanılır: voltaj, akım, frekans, güç, direnç vb.

Avantajlar elektronik ölçüm aletleri:

amplifikatör kullanımı nedeniyle yüksek hassasiyet;

Yüksek tarafından belirlenen ölçümün yapıldığı devreden düşük enerji tüketimi giriş empedansı enstrüman verileri;

duyarlılığın değişmediği geniş bir frekans aralığı.

Kusurlar:

çok sayıda parça ve eleman nedeniyle karmaşıklık;

cihaza dahil olan elektronik cihazlar için güç kaynağı ihtiyacı;

çok sayıda eleman nedeniyle nispeten düşük güvenilirlik.

ELEKTRONİK VOLTMETRE

Elektronik voltmetrelerde ölçülen voltaj analog kullanılarak dönüştürülür. elektronik aletler voltaj birimlerinde derecelendirilmiş bir ölçek ile bir manyetoelektrik ölçüm mekanizmasına beslenen doğru akıma. Elektronik voltmetreler yüksek hassasiyete ve geniş bir ölçülen voltaj aralığına (doğru akımda onlarca nanovolttan onlarca kilovolta kadar), yüksek giriş direncine (1 MΩ'den fazla) sahiptir ve geniş bir frekans aralığında (doğru akımdan frekanslara kadar) çalışabilir. yüzlerce MHz mertebesinde).

Çok var çeşitli tipler voltmetreler. Amaçlarına ve çalışma prensiplerine göre en yaygın voltmetreler voltmetrelere ayrılabilir. doğru akım, alternatif akım, evrensel, dürtüsel ve seçici.

DC voltmetreler. Bu tür voltmetrelerin basitleştirilmiş bir blok şeması, Şek. 5.1, nerede VD– giriş gerilimi bölücü; UPT– DC amplifikatör; ONLARA– manyetoelektrik ölçüm mekanizması; sen x– ölçülen voltaj.

Pirinç. 5.1. Elektronik bir DC voltmetrenin yapısal şeması

Bir voltaj bölücünün ve bir yükselticinin seri bağlantısı, genel dönüşüm katsayılarını geniş bir aralıkta değiştirerek voltmetreleri son derece hassas ve çok limitli hale getirmeyi mümkün kılar. Kazancı artırarak DC voltmetrelerin hassasiyetini artırmak UPT k UPT işin istikrarsızlığı nedeniyle teknik zorluklarla karşılaşır UPT, bir değişiklik ile karakterize k UPT ve amplifikatörün çıkış sinyalinde kendiliğinden değişiklik ("sıfır" sapma). Bu nedenle, bu tür voltmetrelerde k UPT≈1 ve asıl amaç UPT- voltmetrenin büyük bir giriş direnci sağlar.

Bir DC voltmetrenin bu blok şeması, evrensel voltmetrelerin bir parçası olarak kullanılır, çünkü hafif bir komplikasyonla - AC'den DC'ye dönüştürücü ekleyerek, AC voltajını ölçmek mümkün hale gelir.

AC voltmetreler. Bu tür voltmetreler, bir AC-DC dönüştürücü, bir amplifikatör ve bir manyetoelektrik ölçüm mekanizmasından oluşur. Özelliklerinde farklılık gösteren iki genelleştirilmiş AC voltmetre blok şeması vardır (Şekil 5.2). Şek. 2'deki şemaya göre voltmetrelerde. 5.2, aölçülen voltaj sen X, önce bir DC voltajına dönüştürülür ve daha sonra UPT ve ONLARA esasen bir DC voltmetre olan. Dönüştürücü Vb lineer olmayan bir bağlantıdır, dolayısıyla bu yapıya sahip voltmetreler geniş bir frekans aralığında çalışabilir. Aynı zamanda bu eksiklikler UPT ve doğrusal olmayan elemanların düşük voltajlarda çalışmasının özellikleri, bu tür voltmetrelerin çok hassas olmasına izin vermez.

Pirinç. 5.2. AC voltmetrelerin yapısal diyagramları

Voltmetrelerde, Şek. 5.2, b, ön amplifikasyon nedeniyle hassasiyeti artırmak mümkündür. Bununla birlikte, geniş bir alanda çalışan yüksek kazançlı AC amplifikatörlerin oluşturulması Frekans aralığı, zor bir teknik problemdir. Bu nedenle, bu tür voltmetreler nispeten düşük bir frekans aralığına (1 - 10 MHz) sahiptir.

Genlik, ortalama veya etkin değer voltmetreleri vardır.

Pirinç. 5.3. Açık girişli genlik değerlerinin (tepe dedektörü) dönüştürücüsünün sinyallerinin şeması (a) ve zamanlama şeması

Tepe değer voltmetreleri açık olan genlik değeri dönüştürücülere (tepe dedektörleri) sahip olun (Şekil 5.3, a) girişi, nerede sen içinde ve sen çıkış– dönüştürücünün giriş ve çıkış voltajı. Voltmetre, Şek. 5.3, a, daha sonra dönüştürücü için sen içinde =sen X. Açık girişli genlik dönüştürücülerde, kapasitör neredeyse maksimuma kadar şarj edilir. sen xmax giriş voltajının pozitif (belirli bir diyot dahil) değeri (Şekil 5.3, b). Gerilim dalgalanması sen çıkış kondansatör üzerinde, diyot açıkken şarj edilmesiyle açıklanır, ne zaman sen içinde >sen çıkış ve diyot kapalıyken direnç R üzerinden deşarjı, sen içinde <sen çıkış .

Evrensel voltmetreler. Bu tür voltmetreler, DC ve AC voltajlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Genelleştirilmiş blok diyagram, Şek. 5.4, nerede AT- değiştirmek. Anahtar konumuna bağlı olarak AT voltmetre, dönüştürücülü alternatif akım voltmetresinin şemasına göre çalışır P(durum 1 ) veya DC voltmetre (konum 2 ).

Pirinç. 5.4. Evrensel bir voltmetrenin yapısal şeması

Kombine olarak da adlandırılan evrensel voltmetrelerde, direnci ölçmek genellikle mümkündür. R X. Bu tür voltmetrelerde bir dönüştürücü var P R, çıkış voltajı bilinmeyen dirence bağlı olan: sen çıkış =f(R x ). Bu bağımlılığa dayanarak, cihazın ölçeği direnç birimlerinde kalibre edilir. Ölçüm yaparken, dönüştürücünün giriş terminallerine bilinmeyen dirençli bir direnç bağlanır ve anahtar konumuna ayarlanır. 3 .

Darbe voltmetreleri.Çeşitli şekillerde darbe sinyallerinin genliğini ölçmek için darbe voltmetreleri kullanılır. Darbe voltmetrelerinin çalışmasının özellikleri, ölçülen darbelerin (10-100 ns'den) kısa süresi τ ve önemli bir görev döngüsü ile belirlenir.

(10 9'a kadar), nerede T darbe tekrarlama periyodudur.

Darbe voltmetreleri, Şekil l'deki blok şemaya göre yapılabilir. 5.2, a, açık girişli genlik değerlerinin dönüştürücülerini kullanırken (Şekil 5.3, a). Darbelerin büyük görev döngüsü ve kısa süreleri, genlik değerlerinin dönüştürücülerine sıkı gereksinimler getirir. Bu nedenle darbe voltmetrelerinde genlik dönüştürücülerin kompanzasyon devreleri kullanılır (Şekil 5.5).

Pirinç. 5.5. Genlik dönüştürücünün telafi şeması

Giriş darbeleri sen içinde kondansatörü şarj et İTİBAREN 1 . Bu kapasitör üzerindeki voltajın, ölçülen darbelerinin yeniden şarj edilmesinden ve darbeler arasındaki deşarjdan kaynaklanan değişken bileşeni (Şekil 5.3'e benzer, b), amplifikatör tarafından büyütülür saat alternatif akım ve bir diyot ile doğrultulmuş D 2 . Devre zaman sabiti uzaktan kumanda 2 yeterince büyük seçilir, bu nedenle kapasitör üzerindeki voltaj İTİBAREN 2 darbeler arasındaki aralıkta önemsiz bir şekilde değişir. Bir direnç kullanarak dönüştürücünün çıkışından R işletim sistemi. kondansatör hakkında geri bildirim İTİBAREN 1 kompanzasyon gerilimi uygulanır. Amplifikatörün büyük bir kazancı ile bu, kapasitör boyunca voltajın değişken bileşeninde önemli bir azalmaya yol açar. İTİBAREN 1 bunun bir sonucu olarak, sabit durumda, kapasitör üzerindeki voltaj, ölçülen darbelerin genliğine neredeyse eşittir ve çıkış voltajı bu genlikle orantılıdır:

.

Seçici voltmetreler. Bu tür voltmetreler, belirli bir frekans bandındaki voltajın etkin değerini veya ölçülen sinyalin bireysel harmonik bileşenlerinin etkin değerini ölçmek için tasarlanmıştır.

Fiziksel olarak gerçekleştirilen bir bant geçiren filtre, tam olarak dikdörtgen bir frekans yanıtına (AFC) sahip değildir. Bu, belirli bir kazanıma sahip komşu harmonik bileşenlerin böyle bir filtreden geçmesine neden olabilir. Bu durumda seçici voltmetre, her bir bileşen için gerçek iletim katsayılarını hesaba katarak filtreden geçen harmonik bileşenlerin toplamının etkin değerini ölçer.

Pirinç. 5.6. Seçici bir voltmetrenin blok şeması

Ölçülen sinyal sen X seçici bir giriş amplifikatörü aracılığıyla VU, ölçülen sinyalin frekans spektrumunu dönüştürmek için tasarlanmış karıştırıcıya Cm beslenir. Mikserin çıkışında, ölçülen sinyalle orantılı, ancak spektrumun frekansları ile orantılı bir sinyal belirir.

, nerede - giriş sinyalinin harmonik bileşenlerinin frekansı; - sinüzoidal jeneratörün sinyal frekansı G(heterodin). IF yükseltici İHD bazı sabit frekansa ayarlanmış

. Bu nedenle çıkışta İHD sadece frekansı olan mikser çıkış sinyalinin bileşeni geçecektir.

. Bu sinyal, ölçülen sinyalin frekans ile harmonik bileşenine karşılık gelir.

. Bu harmonik bileşenin efektif değeri, efektif değer voltmetresi ile ölçülür. VDZ. Jeneratörlerin frekansını değiştirerek , sinyalin çeşitli harmonik bileşenlerinin etkin değerini ölçebilirsiniz. sen X .

Bu devrede bant geçiren filtrenin işlevi şu şekilde gerçekleştirilir: İHD. Ayar frekansının sabit (ayarlanamaz) değeri nedeniyle İHD bu amplifikatör, seçici voltmetrenin yüksek hassasiyetini ve seçiciliğini sağlayan yüksek bir kazanç ve dar bir bant genişliğine sahiptir.

Analog elektronik voltmetrelerin genelleştirilmiş blok şeması (Şekil 7.9), bazıları voltmetrenin amacına bağlı olarak bulunmayabilecek maksimum blok sayısını içerir. Yükseltici cihazlarla donatılmış elektronik voltmetrelerde, ölçüm devresinden gelen güç tüketimi ihmal edilebilir. Elektronik voltmetrelerin avantajları şunları içerir: geniş ölçüm limitleri ve frekans aralığı (20 Hz'den 1000 MHz'e kadar), yüksek hassasiyet, iyi aşırı yük kapasitesi.

Şekil 7.9.

1. Giriş cihazı aşağıdakiler için tasarlanmıştır:

a) sinyalin belirli bir sayıda zayıflaması, aralığın büyük ölçülen voltajlara doğru genişletilmesine izin verilmesi;

b) voltmetrenin giriş parametrelerinin sağlanması: 1 - 10 MΩ aralığında giriş direnci, 1 - 30 pF giriş kapasitansı.

AC amplifikatörler aşağıdakiler için kullanılır:

a) duyarlılığı artırmak;

b) dinamik aralığın daha düşük ölçülen voltajlara doğru genişletilmesi.

Bu görevleri gerçekleştirmek için AC yükselteçler, çalışma frekansı ve sıcaklık aralığında belirli ve oldukça kararlı bir kazanç, düşük doğrusal olmayan bozulma, düşük içsel gürültü ve çok aşamalı yükselteçler kullanılarak elde edilen besleme voltajı dalgalanmalarına karşı duyarsız olmalıdır. olumsuz geribildirim kapsamındadır.

3. DC yükselteçler, manyetoelektrik ölçüm mekanizmasının küçük iç direncini, dönüştürücünün büyük yük direnciyle eşleştirmek için kullanılır. DC yükselteçler, kazancın sabitliği ve düşük sıfır kayması, yani girişte bir bilgi sinyalinin yokluğunda çıkış sinyalinde yavaş bir değişiklik ile ilgili katı gereksinimlere tabidir. Negatif geri beslemeli köprü devreleri şeklinde uygulanırlar.

4. AC'yi DC'ye dönüştürmek için dönüştürücüler kullanılır, dedektörler dönüştürücü görevi görür. Dedektörler, giriş voltajını çıkışa dönüştürme işlevine göre şu tiplere sınıflandırılabilir: ikinci dereceden, doğrusal, genlik (tepe). Dedektör tipi, cihazın özelliklerini büyük ölçüde belirler: örneğin, genlik dedektörlü voltmetreler en yüksek frekanstır; ikinci dereceden dedektörlü voltmetreler, herhangi bir biçimdeki voltajı ölçmenize izin verir; lineer dedektörlü voltmetreler sadece harmonik sinyali ölçmek için uygundur, ancak en basit, en güvenilir ve en ucuz olanlardır.

Analog elektronik voltmetreler iki ana şemaya göre oluşturulabilir: amplifikatör - dönüştürücü ve dönüştürücü - amplifikatör. Devrelerin ilki oldukça hassastır, ancak bu tür voltmetrelerin frekans aralığı AC amplifikatörün bant genişliği tarafından belirlenir ve yüzlerce kilohertz'dir; ikinci devre, voltajı önemli bir düzeyde ölçmek için voltmetrelerde kullanılır, çünkü. bir DC amplifikatör kullanarak büyük bir kazanç sağlamak zordur, ancak bu tür amplifikatörlerin ve buna bağlı olarak voltmetrelerin frekans aralığı yüzlerce megahertz olabilir.

Elektronik voltmetreler, ölçülen voltajın DC bileşenine göre açık veya kapalı girişe sahip olabilir. Giriş kapalıyken voltmetre devresi, sinyalin sabit bileşenini geçmeyen bir izolasyon kapasitörü içerir; giriş açıkken böyle bir kapasitör yoktur ve sinyalin hem değişken hem de sabit bileşeni beslenir. voltmetre blokları.

AC voltmetrelerin oluşturulmasında kullanılan temel taban, voltmetrelerin oluşturulduğu tarihteki son teknoloji ile belirlenir (örnek yarı iletkenlerden mikro entegre tasarıma kadar), ancak blokların işlevsel amacı değişmeden kalır.

AC voltmetreler (tip B3)

AC voltmetreler, amplifikatör-dönüştürücü şemasına göre yapılmıştır. Dönüştürücü olarak kuadratik veya lineer dedektörler kullanılabilir.

İkinci dereceden dedektörler kullanılıyorsa, bu tür voltmetrelere rms voltmetreleri denir, blok şemaları şekil 2'de gösterilmiştir. 7.10.

Resim. 7.10.

İkinci dereceden dedektör dönüştürür alternatif akım voltajı(7.5) formülüne göre sabit, orantılı, ölçülen voltajın kök ortalama kare değerinin karesine dönüştürülür. Bu, ortalama kare voltajın ölçümünün üç işlemin performansı ile ilişkili olduğu anlamına gelir: sinyalin anlık değerinin karesini alma, ortalama alma ve ortalama alma sonucundan kök çıkarma (son işlem genellikle kalibrasyon sırasında gerçekleştirilir). voltmetre ölçeği). Anlık voltajın karelenmesi, genellikle, ikinci dereceden bir bağımlılıkla tanımlanan akım-voltaj karakteristiğinin ilk bölümü kullanılarak bir yarı iletken diyot kullanılarak yapılır. Bununla birlikte, özelliğin ikinci dereceden bölümünün uzunluğu genellikle küçüktür (100 mV'den fazla değildir), bu bölümü genişletme yöntemlerinden biri parçalı doğrusal yaklaşım yöntemidir. Bunu yapmak için, dedektör devresine birkaç diyot hücresi dahil edilir ve diyotlar üzerindeki ön gerilimin seçilmesiyle, ikinci dereceden bir eğri şeklinde yaklaşan bir toplam akım-voltaj karakteristiği elde edilir (Şekil 7.11).

Şekil 7.11.

AC voltmetrelerde lineer dedektörler kullanılıyorsa, bu tür voltmetrelere orta rektifiyeli voltmetreler denir, bu tür voltmetrelerin blok şeması Şek. 7.12.

Şekil 7.12

Bu tür voltmetrelerde, alternatif voltajı ölçülen voltajın ortalama doğrultulmuş değeri ile orantılı olarak doğru akıma dönüştüren bir dönüştürücü olarak doğrusal bir dedektör kullanılır. Bu tür dönüştürücüler, tam dalga doğrultma devrelerine göre yapılır ve bir yarı iletken diyotun akım-voltaj karakteristiğinin doğrusal bölümünü kullanır. Bir doğrultucu voltmetre ile karşılaştırıldığında, ortalama doğrultulmuş değerlerin bir analog voltmetresi, ölçüm devresinden daha yüksek bir hassasiyete ve daha düşük güç tüketimine sahiptir. Bu voltmetreler ortalama doğrultulmuş değere yanıt verir, rms değerlerinde kalibre edilir ve kalibrasyon faktörü C=1'dir.

Darbe voltmetreleri (tip B4)

Darbe voltmetreleri, dönüştürücü-amplifikatör şemasına göre yapılır, dönüştürücü olarak, çıkış voltajı ölçülen sinyalin maksimum (genlik) değerine karşılık gelen bir genlik dedektörü kullanılır. Darbe voltmetresinin blok şeması, Şek. 7.13.

Resim. 7.13

Genlik (tepe) dedektörünün ayırt edici bir özelliği, ölçülen voltajın tepe değerini "hatırlayan" bir kapasitör olan bir bellek elemanının varlığıdır.

Genlik dedektörlerinin en basit şemaları:

a) bir diyotun seri bağlantısına sahip bir dedektör (açık girişli dedektör);

b) bir diyotun paralel bağlantılı bir dedektörü (kapalı girişli bir dedektör).

Şekil 7.14

Genlik dedektörü, bir AC sinyalini, giriş sinyalinin değeriyle orantılı olarak DC sinyaline dönüştürür, bu nedenle, bu tür voltmetreler maksimum değerlere yanıt verir, maksimum değerlerde kalibre edilir ve C = 1'e sahiptir.

Evrensel voltmetre (tip B7)

Evrensel voltmetre, hem doğru hem de alternatif akımı ölçmenizi sağlar. AC voltajını ölçerken, voltmetre bir dönüştürücü-amplifikatör devresine sahiptir. Dönüştürücü olarak, çıkış voltajı ölçülen sinyalin maksimum (genlik) değerine karşılık gelen bir genlik (tepe) dedektörü kullanılır. Doğrudan voltajı ölçerken, giriş cihazı aracılığıyla DC yükselticiye beslenir ve manyetoelektrik ölçüm mekanizmasının göstergesinin sapmasını sağlar. Evrensel voltmetrenin blok şeması, Şek. 7.15.

Şekil 7.15 4.12

Bir genlik detektörü, bir AC sinyalini giriş sinyalinin maksimum değeriyle orantılı bir DC sinyaline dönüştürür, bu nedenle bu tür voltmetreler maksimum sinyal değerine yanıt verir ve RMS değerlerinde kalibre edilir. Bu AC voltaj parametreleri, (7.7)'ye göre genlik faktörü ile birbirine bağlanır, bu nedenle evrensel voltmetrenin kalibrasyon faktörü

Dikkate alınan voltmetrelerin özellikleri tablo 7.1'de verilmiştir.

Tablo 7.1

voltmetre tipi	Dönüştürücü tipi	Cevap verdiği voltaj değeri voltmetre, Uotk	Voltmetrenin kalibre edildiği voltaj değeri, Udeg	Kalibrasyon katsayısının değeri, С
Evrensel	Maks. anlam
Nabız	Maks. anlam
Orta doğrultucu değer	Orta vypyam.
RMS değer	RMS değer
Düzleştir.	Orta vypyam.
Termoelektrik	RMS değer
Elektrostat.
Elektrodin.
Elektromag.
manyetoelektrik

B / 1 - yarım dalga doğrultma devreli doğrultucu

B / 1 - tam dalga doğrultma devreli doğrultucu

"Akım ve voltajın ölçülmesi" bölümündeki kurs materyalinde uzmanlaşmak için, çeşitli ölçülen voltaj biçimleri için voltmetre okumalarının belirlenmesi için problemlerin çözümü sağlanır.

Voltmetrelerin okumalarını belirlemek için aşağıdaki işlemleri yapmanız gerekir:

1) Ölçülen voltajın matematiksel modelini yazın;

2) Giriş türünü düşünün; giriş kapalıyken, sabit terimi hesaplayın ve ölçülen voltajdan çıkarın;

3) Uotk voltmetresinin yanıt verdiği voltajı bulun;

4) Voltmetre U=CUotk okumalarını bulun

Bu tür problemleri çözmek için gerekli olan çeşitli sistemlerin voltmetrelerinin özellikleri tablo 7.1'den alınmıştır.

Unutulmamalıdır ki voltmetrelere en yakın ölçü aletleri psofometreler ve seviye ölçerlerdir.

psofometre- Bu, amplifikatörün genlik-frekans karakteristiği, içerdiği psofometrik filtrenin özelliği ile belirlenen, ortalama karekök değerlerinin elektronik bir voltmetresidir. Psofometrik filtre, algı organlarının seçiciliğinin frekans yanıtını yansıtır ve formu, CCITT'nin deneysel çalışmaları ve önerileri temelinde oluşturulur. Tipik olarak cihaz, telefon ve yayın psofometrik özelliklerine sahip iki psofometrik filtre içerir.

Seviye ölçer- Bu, ölçeği logaritmik birimlerde (desibel) derecelendirilmiş ikinci dereceden bir voltmetredir. Seviye ölçere özel, belirli giriş empedansı değerlerini ayarlama yeteneği de vardır: ses frekans kanalının giriş ve çıkış empedanslarına karşılık gelen 600 ohm, grup yolları için 150, 135 ve 75 ohm.

Elektronik voltmetrelerde, ölçülen voltaj analog elektronik cihazlar tarafından doğru akıma dönüştürülür ve bu akım, voltaj birimlerinde derecelendirilmiş bir ölçek ile bir manyetoelektrik ölçüm mekanizmasına beslenir. Elektronik voltmetreler yüksek hassasiyete ve geniş bir ölçülen voltaj aralığına (doğru akımda onlarca nanovolttan onlarca kilovolta kadar), yüksek giriş direncine (1 MΩ'den fazla) sahiptir ve geniş bir frekans aralığında (doğru akımdan frekanslara kadar) çalışabilir. yüzlerce megahertz mertebesinde). Bu avantajlar, elektronik voltmetrelerin yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır.

Çoğu zaman, elektronik voltmetrelerde doğrudan sinyal dönüşümlü devreler kullanılır (bkz. § 4-5). Bu durumda analog elektronik bileşenler önemli hatalara neden olabilir. Bu, özellikle düşük voltajları veya yüksek frekanslı voltajları ölçerken geçerlidir. Bu nedenle, elektronik voltmetreler genellikle nispeten düşük doğruluk sınıflarına sahiptir (1-6). Dengeleme dönüştürme voltmetreleri daha yüksek doğruluk sınıflarına sahip olma eğilimindedir, ancak daha karmaşık ve daha az kullanıcı dostudur.

Şu anda mevcut olan birçok farklı voltmetre türü vardır. Amaçlarına ve çalışma prensiplerine göre en yaygın voltmetreler DC, AC, evrensel, darbeli ve seçici voltmetrelere ayrılabilir.

DC voltmetreler. Bu tür voltmetrelerin basitleştirilmiş bir blok şeması, Şek. 6-1, giriş nerede

Pirinç. 6-1. Elektronik bir DC voltmetrenin yapısal şeması

gerilim bölücü; UPT - DC amplifikatör; IM - manyetoelektrik ölçüm mekanizması. Ölçüm mekanizmasının göstergesinin sapma açısı - burada - sırasıyla VD ve UPT dönüşüm katsayıları (kazanç), - ölçüm mekanizmasının voltaj duyarlılığı; - elektronik voltmetrenin dönüşüm katsayısı; - ölçülen voltaj.

Bir voltaj bölücünün ve bir amplifikatörün seri bağlantısı, tüm elektronik voltmetrelerin yapısının karakteristik bir özelliğidir. Böyle bir yapı, genel dönüşüm katsayılarını geniş bir aralıkta değiştirerek voltmetreleri son derece hassas ve çoklu sınırlayıcı hale getirmeyi mümkün kılar. Bununla birlikte, UPT'nin kazancını artırarak DC voltmetrelerin hassasiyetini arttırmak, amplifikatörün "sıfır" (çıkış sinyalinde kendiliğinden değişiklik) bir değişiklik ve kayma ile karakterize edilen UPT'nin kararsızlığı nedeniyle teknik zorluklarla karşılaşır. Bu nedenle, bu tür voltmetrelerde, kural olarak ve UPT'nin ana amacı, voltmetrenin büyük bir giriş direncini sağlamaktır. Bu bağlamda, bu tür voltmetrelerin ölçümlerinin üst sınırı, onlarca veya milivolt biriminden daha düşük değildir.

Voltmetrelerde UPT kararsızlığının etkisini azaltmak için, ölçümden önce "sıfır" ve amplifikatörün dönüşüm faktörünü ayarlamak mümkündür.

Bir DC voltmetrenin dikkate alınan yapısal şeması, evrensel voltmetrelerin bir parçası olarak kullanılır (aşağıya bakın), çünkü hafif bir komplikasyonla - bir AC'den DC'ye dönüştürücü ekleyerek, AC voltajını ölçmek mümkün hale gelir.

Son derece hassas DC voltmetreler (mikrovoltmetreler) oluşturmak için, Şekil 2'de gösterilen devreye (modülatör - demodülatör) göre oluşturulmuş DC amplifikatörler kullanılır. 6-2, a, burada M bir modülatördür; demodülatör; G - jeneratör; - AC amplifikatör. AC yükselticiler, sinyalin DC bileşenini geçmez ve bu nedenle DCF'nin "sıfır" kayma özelliğine sahip değildirler. Şek. 6-2, 6 basitleştirilmiş bir

bireysel blokların çıkışındaki voltajların zaman diyagramı. Jeneratör, en basit durumda analog anahtarlar olan modülatörün ve demodülatörün çalışmasını kontrol eder (bkz. § 8-3), bunları belirli bir frekansla senkronize olarak kapatır ve açar. Modülatörün çıkışında, genliği ölçülen voltajla orantılı olan tek kutuplu bir darbe sinyali belirir. Bu sinyalin değişken bileşeni, bir amplifikatör tarafından yükseltilir ve daha sonra bir demodülatör tarafından doğrultulur. Kontrollü bir demodülatörün kullanılması, voltmetreyi giriş sinyalinin polaritesine duyarlı hale getirir.

Çıkış sinyali voltajının ortalama değeri, giriş voltajı ile orantılıdır.Böyle bir amplifikatör devresi, "sıfır" sapmayı pratik olarak ortadan kaldırmayı mümkün kıldığı ve sabit bir kazanca sahip olduğu için, katsayı, örneğin bir mikrovoltmetre için büyük değerlere ulaşabilir. Sonuç olarak, mikrovoltmetreler için en yüksek hassasiyette üst ölçüm limiti mikrovolt birimleri olabilir. Böylece, bir DC mikrovoltmetre, ana azaltılmış hata ile üst ölçüm sınırlarına sahiptir.

AC voltmetreler.

Bu tür voltmetreler, bir AC-DC dönüştürücü, bir amplifikatör ve bir manyetoelektrik ölçüm mekanizmasından oluşur. Özelliklerinde farklılık gösteren iki genelleştirilmiş AC voltmetre blok şeması (Şekil 6-3) vardır. Şek. 2'deki şemaya göre voltmetrelerde. 6-3 ve ölçülen voltaj önce bir DC voltajına dönüştürülür, bu daha sonra UPT'ye uygulanır ve özünde bir DC voltmetredir. Dönüştürücü Pr, düşük ataletli doğrusal olmayan bir bağlantıdır (aşağıya bakın), bu nedenle böyle bir yapıya sahip voltmetreler geniş bir frekans aralığında çalışabilir.

Pirinç. 6-2. Amplifikatörlü bir elektronik DC voltmetrenin yapısal diyagramı (a) ve sinyallerin (b) zamanlama diyagramı

Pirinç. 6-3. AC voltmetrelerin yapısal diyagramları

aralığı (onlarca hertz'den MHz'e kadar). Giriş kablosunun dağıtılmış kapasitanslarının ve endüktanslarının etkisini azaltmak ve giriş devresi enstrüman dönüştürücüler genellikle uzak prob birimleri şeklinde yapılır. Aynı zamanda, UPT'lerin bu dezavantajları ve doğrusal olmayan elemanların düşük voltajlarda çalışmasının özellikleri, bu tür voltmetrelerin çok hassas olmasına izin vermemektedir. Tipik olarak, maksimum hassasiyette üst ölçüm limitleri onlarca - milivolt birimidir.

Şema 6-3, b'ye göre yapılan voltmetrelerde, ön amplifikasyon nedeniyle hassasiyeti artırmak mümkündür. Ancak, geniş bir frekans aralığında çalışan yüksek kazançlı AC amplifikatörlerin oluşturulması oldukça zor bir teknik problemdir. Bu nedenle, bu tür voltmetreler nispeten düşük bir frekans aralığına (1 - 10 MHz) sahiptir; maksimum hassasiyette ölçümün üst sınırı onlarca veya yüzlerce mikrovolttur.

AC/DC dönüştürücünün tipine bağlı olarak, voltmetrelerin ölçüm mekanizmasının göstergesindeki sapmalar, ölçülen voltajın genliği (tepe), ortalama (ortalama doğrultulmuş) veya etkin değerleri ile orantılı olabilir. Bu bağlamda voltmetrelere sırasıyla genlik, ortalama veya etkin değer voltmetreleri denir. Bununla birlikte, dönüştürücünün türünden bağımsız olarak, AC voltmetrelerin ölçeği, kural olarak, sinüzoidal voltajın etkin değerlerinde kalibre edilir.

Genlik değeri voltmetreleri, dönüştürücünün giriş ve çıkış voltajlarının bulunduğu açık (Şekil 6-4, a) veya kapalı (Şekil 6-5, a) girişli genlik değeri dönüştürücülerine (tepe dedektörleri) sahiptir. Eğer bir

Pirinç. 6-4. Açık girişli bir genlik değeri dönüştürücüsünün (tepe dedektörü) sinyallerinin (b ve c) şeması (a) ve zamanlama diyagramları

Pirinç. 6-5. Kapalı bir giriş ile genlik değerlerinin dönüştürücüsünün (a) sinyallerinin (b) şeması ve zamanlama diyagramları

voltmetre şek. 6-3, a, daha sonra dönüştürücü için Açık girişli genlik dönüştürücülerde, kapasitör giriş voltajının neredeyse maksimum pozitif (bu diyot açıkken) değerine kadar şarj edilir (bkz. Şekil 6-4, b). Kondansatör üzerindeki voltaj dalgalanmaları, diyot açıkken yeniden şarj edilmesi, diyot kapalıyken direnç üzerinden deşarj olması, dönüştürücünün çıkışındaki voltaj dalgalanmasının önemsiz olduğu durumlarda, nerede sağlanması gerekir - voltmetrenin frekans aralığının üst ve alt sınırları. Bu durumda, çıkış voltajının ortalama değeri, dolayısıyla ölçüm mekanizmasının göstergesinin sapma açısı

voltmetrenin dönüşüm faktörü nerede.

Açık girişli genlik dönüştürücülerin bir özelliği, giriş sinyalinin sabit bileşenini (belirli bir diyot bağlantısı için pozitif) geçirmeleridir. Bu nedenle, (bkz. Şekil 6-4, c) çıkış voltajının ortalama değeri Bu nedenle, Açıkçası, IM'nin hareketli kısmında bu durumda diyot kapalı olduğundan sapma olmayacaktır.

Kapalı girişli dönüştürücülerde (Şekil 6-5, a, b), sabit durumda, direnç üzerinde, giriş sinyalinin sabit bir bileşeninin varlığına bakılmaksızın, 0'dan nereye değişen bir titreşimli voltaj vardır. giriş voltajının değişken bileşeninin genliğidir. Bu voltajın ortalama değeri hemen hemen eşittir Bu tür dönüştürücülerde çıkış voltajı dalgalanmasını azaltmak için

bir alçak geçiren filtre ayarlanır.Bu nedenle, bu durumda voltmetre okumaları, yalnızca giriş voltajının değişken bileşeninin genlik değeri ile belirlenir, yani.

Elektronik voltmetrelerle ölçüm yapılırken açık ve kapalı girişli genlik dönüştürücülerin özellikleri dikkate alınmalıdır.

Voltmetre skalası sinüzoidal voltajın efektif değerlerinde kalibre edildiğinden farklı formdaki voltajları ölçerken ölçülen voltajın genlik faktörü biliniyorsa uygun bir yeniden hesaplama yapmak gerekir. Sinüsoidal olmayan bir formun ölçülen voltajının genlik değeri, burada sinüzoidin genlik faktörü; Cihazın ölçeğinde okunan voltaj değeri. Ölçülen voltajın genlik faktörü olduğu yerde ölçülen voltajın etkin değeri.

Ortalama değer voltmetreleri, doğrultucularda kullanılanlara benzer ac-dc dönüştürücülere sahiptir (bkz. § 5-4). Bu tür voltmetreler genellikle Şekil 2'de gösterilen yapıya sahiptir. 6-3, b. Bu durumda, doğrultucu dönüştürücüye, voltmetrelerin hassasiyetini artıran ve diyotun doğrusal olmama etkisini azaltan önceden güçlendirilmiş bir voltaj uygulanır. Bu tür voltmetreler için ölçüm mekanizmasının hareketli parçasının sapma açısı, ölçülen voltajın ortalama doğrultulmuş değeri ile orantılıdır, yani.

Bu tür voltmetrelerin ölçeği de sinüzoidal voltajın etkin değerlerinde kalibre edilir. Sinüzoidal olmayan bir formun voltajını ölçerken, bu voltajın ve akımın ortalama değeri - nerede - voltmetre okuması; - sinüzoid şekil faktörü; ölçülen voltajın form faktörüdür.

RMS voltmetreler, ikinci dereceden statik dönüştürme özelliğine sahip bir AC voltaj dönüştürücüye sahiptir. Böyle bir dönüştürücü olarak, termal dönüştürücüler, bir parabolün parçalı doğrusal yaklaşımına sahip kare alma cihazları, vakum tüpleri ve diğerleri kullanılır. Ayrıca efektif değer voltmetresi de gösterilen blok şemalara göre yapılırsa

Pirinç. 6-6. Elektronik voltmetre etkin değerinin şeması (tekdüze bir ölçekle)

pilav. 6-3, daha sonra ölçülen voltajın eğrisinin şekline bakılmaksızın, ölçüm mekanizmasının göstergesinin sapması, ölçülen voltajın etkin değerinin karesi ile orantılıdır:

Gördüğünüz gibi, böyle bir voltmetre ikinci dereceden bir ölçeğe sahiptir.

frekans aralığında

5Hz - 5MHz.

Değerlendirilen AC voltmetrelere ek olarak, şu anda diyot kompanzasyonlu voltmetreler de üretilmektedir.

Bu tür voltmetrelerin çalışma prensibi, Şek. 6-7, a, ana unsurları şunlardır: diyot D; son derece hassas manyetoelektrik galvanometre - boş gösterge örnek voltaj bölücü ODN. Diyotun akım-voltaj karakteristiğinin (Şekil 6-7, b) kesikli bir çizgi şeklinde idealize edilmiş temsiline dayanarak, voltmetre girişine uygulanan bir voltajın yokluğunda akımlarının olduğunu varsayabiliriz. diyottan akmaz. Voltaj 'de bağlandığında, diyottan bir miktar akım akmaya başlar ve boş göstergenin sapmasına neden olur. Kompanzasyon voltajını artırarak (modulo), NI üzerinden akımın olmaması sağlanır. NI'deki akımın kaybolduğu anda, ODN tutamacının konumuna göre geri sayım yapılır. NI'nin yüksek hassasiyeti ve UK ayarının yüksek doğruluğu, küçük ölçüm hatalarının (%0,2'ye kadar) elde edilmesini mümkün kılar.

Bu voltmetreler mevcut elektronik voltmetrelerin en doğru olanıdır, yüksek giriş empedansına, geniş bir frekans aralığına (MHz'e kadar) sahiptir. Cihazın dezavantajı, işlemin karmaşıklığıdır.

Diyot kompanzasyon voltmetreleri, sinüzoidal voltajın doğru ölçümü ve elektronik voltmetrelerin doğrulanması ve kalibrasyonu için kullanılabilir. Çeşitli tipler arasında hem periyodik hem de darbeli ölçmek için tasarlanmış voltmetreler vardır.

stresler. Böyle bir cihaz, üst ölçüm limitleri ve 20 Hz frekans aralığında alternatif akımda doğru akımda temel hata olan bir kompanzasyon voltmetresidir.

Alet yapım endüstrisi, voltmetrelerle birlikte, birleşik bir DC sinyaline gerilim (AC ve DC) ve akım (AC ve DC) ölçüm dönüştürücüleri üretir. Bu tür dönüştürücülerin yapım ilkeleri, birçok açıdan elektronik voltmetrelerin yapım ilkelerine benzer. Dönüştürücülerin ayırt edici bir özelliği, çıkışta bir ölçüm mekanizmasının olmamasıdır.

Evrensel voltmetreler.

Bu tür voltmetreler, DC ve AC voltajlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Genelleştirilmiş blok diyagram, Şek. 6-8, burada B bir anahtardır. B anahtarının konumuna bağlı olarak, voltmetre, P dönüştürücülü (konum veya DC voltmetre (konum 2)) bir AC voltmetre şemasına göre çalışır.

Birleşik voltmetreler olarak da adlandırılan evrensel voltmetrelerde, direnci ölçmek genellikle mümkündür. Bu tür voltmetrelerde, çıkış voltajı bilinmeyen bir dirence bağlı olan bir dönüştürücü vardır: (bkz. § 6-5). Bu bağımlılığa dayanarak, cihazın ölçeği direnç birimlerinde kalibre edilir. Ölçüm yaparken, dönüştürücünün giriş terminallerine direnci bilinmeyen bir direnç bağlanır ve anahtar 3 konumuna ayarlanır.

Ölçülen darbeler (10-100 değil) ve önemli görev döngüsü (109'a kadar), burada T darbe tekrarlama periyodudur.

Darbe voltmetreleri, ölçülen darbelerin genlik değerlerinde kalibre edilir.

Darbe voltmetreleri, Şekil l'deki blok şemaya göre yapılabilir. 6-3, a, aynı zamanda, çıkış voltajı ölçülen darbelerin genliğine eşit olması gereken açık girişli genlik değeri dönüştürücüler kullanılır. Darbelerin büyük görev döngüsü ve kısa süreleri, genlik değerlerinin dönüştürücülerine sıkı gereksinimler getirir. Bu nedenle, modern darbe voltmetrelerinde genlik dönüştürücülerin kompanzasyon devreleri kullanılır (Şekil 6-9). Giriş darbeleri kapasitörü şarj eder.Ölçülen darbelerinin yeniden şarj edilmesinden ve darbeler arasındaki deşarjdan kaynaklanan bu kapasitör üzerindeki voltajın değişken bileşeni (Şekil 6-4, c'ye benzer), AC yükseltici U tarafından yükseltilir. ve bir diyot kullanılarak doğrultulur Devrenin zaman sabiti yeterince büyük seçilir, bu nedenle darbeler arasındaki aralıkta kapasitör üzerindeki voltaj biraz değişir. Bir geri besleme direnci kullanılarak dönüştürücünün çıkışından kapasitöre bir dengeleme voltajı uygulanır. Amplifikatörün büyük bir kazancı ile, bu, kapasitör boyunca voltajın değişken bileşeninde önemli bir azalmaya yol açar, bunun bir sonucu olarak, sabit durumda, bu kapasitör üzerindeki voltaj, ölçülen genliğe neredeyse eşittir. darbeler ve çıkış voltajı bu genlikle orantılıdır:

Darbe voltmetreleri için normatif ve teknik belgeler, izin verilen darbe süresi değerlerinin (veya frekanslarının) aralığını ve voltmetre hatalarının normalleştirilmiş değerler içinde olduğu görev döngüsünü gösterir. Bu nedenle, bir darbe voltmetresinin 2.5, 10, 20 V'luk üst ölçüm limitleri ve temel bir hatası vardır.

Pirinç. 6-10. Bazı işaretlerin spektrumu ve ideal bir bant geçiren filtrenin frekans yanıtı

1 Hz - 300 MHz darbe tekrarlama oranı ve 2'den 3'e kadar görev döngüsü ile 108.

Seçici voltmetreler.

Bu tür voltmetreler, belirli bir frekans bandındaki voltajın etkin değerini veya ölçülen sinyalin bireysel harmonik bileşenlerinin etkin değerini ölçmek için tasarlanmıştır.

Seçici bir voltmetrenin çalışma prensibi, ayarlanabilir bir bant geçiren filtre kullanarak bir sinyalin veya dar bant sinyalinin bireysel harmonik bileşenlerini izole etmek ve seçilen sinyallerin etkin değerini ölçmektir. Şek. 6-10 düz dikey çizgi, ölçülen bazı sinyalin spektrumunu gösterir ve kesikli çizgi, kazancı olan bir bant geçiren filtrenin idealize edilmiş frekans yanıtıdır. Leo geçiş bandı, bu sinyalin birkaç harmonik bileşenini hemen geçirecektir. Bu durumlarda seçici voltmetre, her bir bileşen için gerçek kazançları hesaba katarak filtreden geçen harmonik bileşenlerin toplamının etkin değerini ölçer. Bu sinyal bir frekans ile ölçülen sinyalin harmonik bileşenine karşılık gelir.Bu harmonik bileşenin etkin değeri bir efektif değer voltmetresi ile ölçülür.Jeneratörün frekansını değiştirerek çeşitli harmoniklerin etkin değerini ölçmek mümkündür. sinyalin bileşenleri

Bu devrede bant geçiren filtrenin işlevi IF tarafından gerçekleştirilir. IF ayar frekansının sabit (ayarlanamaz) değeri nedeniyle, bu amplifikatör, seçici voltmetrenin yüksek hassasiyetini ve seçiciliğini sağlayan yüksek bir kazanç ve dar bir bant genişliğine sahiptir.

Endüstri, 20 Hz - 100 kHz frekans aralığında ana hata olan üst ölçüm limitlerine sahip seçici bir mikrovoltmetre üretir.

Radyo mühendisliği uygulamasının çeşitli koşullarında, en gerekli cihazlardan biri, geniş bir düşük ve yüksek frekans aralığında büyük bir giriş direnci ve oldukça yüksek bir ölçüm doğruluğu sağlayan çok aralıklı bir AC voltmetredir.

Pirinç. 1. Yüksek frekanslı bir voltmetre girişinin eşdeğer devresi.

AC voltmetrelerin giriş direnci karmaşıktır. Bazı durumlarda, giriş aktif direnci Rv ve giriş kapasitansı Cv (Şekil 1) elemanlarının paralel bir bağlantısı olarak gösterilebilir, bunlardan birincisinin mümkün olduğu kadar büyük olması arzu edilir ve ikinci - küçük. yüksek frekanslarda

voltmetre girişini incelenen devreye bağlayan endüktans L pr tellerinin etkisini de hesaba katmak gerekir. Bağlantı kablolarının uzun olması durumunda, L pr endüktansı üzerindeki voltaj düşüşü, voltmetreye sağlanan voltajda gözle görülür bir düşüşe neden olabilir ve harici elektrik ve manyetik alanlar tellerde önemli bir e indükleyecektir. d.s. Ek olarak, L CR endüktansı, C kapasitansı ile kendi rezonans frekansına sahip bir seri salınım devresi oluşturur.

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

Frekansı fv'ye yakın olan voltajları ölçerken, voltmetre, giriş direncinde keskin bir düşüş olurken, fazla tahmin edilen okumalar verecektir. Bu nedenle, yüksek frekanslı bir voltmetrenin sınırlayıcı çalışma frekansı genellikle değer ile sınırlıdır.

f maks = (0,1...0,2) f inç, (2)

rezonans olayının henüz ölçüm doğruluğunu önemli ölçüde etkilemediği. Yaklaşık 20 cm'lik bir bağlantı teli uzunluğu ve bilinen bir giriş kapasitansı Sv (picofarad cinsinden) ile, voltmetrenin maksimum çalışma frekansı (megahertz cinsinden) yaklaşık olarak ampirik formülle belirlenebilir.

f max ≈ 200/С 2'de .

Örneğin, birkaç birim pikofaradlık bir kapasitans Sv ile, fmax frekansı onlarca megahertz'e ulaşır, ancak Sv> 15 pF ise, 1 MHz'i geçmez.

Elektrostatik, termoelektrik ve elektronik voltmetreler, geniş bir frekans aralığında alternatif voltajları ölçmek için kullanılır.

Elektrostatik voltmetreler, yüklü metal gövdelerin elektrostatik etkileşimi ilkesine dayanır ve 0,5 doğruluk sınıflarıyla gerçekleştirilir; 1.0 ve 1.5. Frekans aralıkları hertz birimlerinden 1-30 MHz'e kadar değişir. İncelenen devre için, yalnızca 10-30 pF'yi aşmayan kapasitif bir yükü temsil ederler. Voltmetrelerin dezavantajları, ölçüm limitini değiştirmenin zorluğudur, bu nedenle cihazlar genellikle tek limitlidir ve yüksek voltajları ölçmek için baskın kullanımlarını belirleyen düşük hassasiyet (üst ölçüm limiti onlarca volttan az değildir). . Elektrostatik voltmetreler ayrıca sabit voltajları, özellikle yüksek olanları, örneğin kineskopların anotlarında ölçmek için de uygundur; aynı zamanda, giriş empedansı pratik olarak sonsuz büyük olarak kabul edilebilir.

Termoelektrik voltmetreler, 20 Hz ila 1-20 MHz arasındaki frekanslarda sınırlı kullanıma sahiptir. Ana dezavantajları, genellikle 10 kOhm'dan fazla olmayan düşük giriş direnci ve düşük aşırı yük kapasitesidir.

En yaygın ve çok yönlü cihazlar elektronik AC voltmetrelerdir. Ana özellikleri şunlardır: amplifikatörler ve voltaj bölücüler kullanıldığında mikrovolt birimlerinden binlerce volta kadar olan voltaj aralığını kapsayan yüksek hassasiyet ve geniş ölçüm sınırları; düşük giriş kapasitansı (birkaç pikofarad) ve yüksek giriş aktif direnci (onlarca megohm'a kadar); geniş çalışma frekansı aralığı (onlarca hertz'den yüzlerce megahertz'e kadar); büyük yüklere dayanma yeteneği. Elektronik voltmetrelerin dezavantajları şunları içerir: kararlı doğrudan veya alternatif voltaj kaynaklarından güç ihtiyacı; ölçümlere başlamadan önce sayaç iğnesini elektriksel olarak sıfıra ayarlama veya voltmetreyi kalibre etme ihtiyacı; nispeten büyük ölçüm hatası (%3-5'e kadar).

Çalışma prensibine göre, elektronik voltmetreler iki ana gruba ayrılır: ölçülen voltajın önce yükseltildiği ve daha sonra bir DC metre ile gösterilmesi amacıyla doğrultulduğu “amplifikatör-dedektör” tipi voltmetreler ve dedektör- ölçülen voltajın doğrultulduğu ve daha sonra doğru akımla güçlendirildiği amplifikatör tipi voltmetreler. Kullanılan aktif elemanların türüne bağlı olarak, transistör ve tüp voltmetreleri ayırt edilir.

“Dedektör-amplifikatör” tipi voltmetreler genellikle evrensel AC ve DC voltmetreler olarak veya AC ve DC voltajlarına ek olarak radyo devre elemanlarının bazı parametrelerinin ölçülmesine izin veren birleşik cihazlar olarak gerçekleştirilir.

Geniş uygulamalı elektronik voltmetreler, kural olarak, ölçülen sinüzoidal voltajın RMS değerlerinde okunan ölçeklere sahiptir. Bazı cihazlar, bağıl iletim seviyesi (desibel cinsinden) cinsinden bir okuma ile ek bir ölçek ile sağlanır.

Elektronik voltmetrelerin özel türleri arasında seçici, darbeli, logaritmik, faza duyarlı, kompanzasyon, dijital voltmetreler bulunur.

Faz duyarlı voltmetreler, çeşitli düşük frekanslı dört terminalli amplifikatörlerin, filtrelerin vb. genlik-frekans ve faz-frekans özelliklerini ölçmek için kullanılır. İncelenen cihazdan gelen giriş Uin ve çıkış Uout voltajları, voltmetreye eş zamanlı olarak sağlanır. Voltmetrenin iki metresi vardır. Bunlardan biri, Uin gerilimi ile aynı fazda olan ölçülen gerilim Uout'un gerçek bileşeni Ud'yi gösterir. İkinci sayaç, Uin gerilimine göre fazda 90° kaydırılan Uout geriliminin hayali bileşeni Umn'yi gösterir. Her iki sayacın okumalarına dayanarak, çıkış voltajının değerini (modülünü) hesaplayabilirsiniz:

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

ve faz kayması:

φ \u003d yay (U mn / U d).

Elektronik AC voltmetrelerin ve ölçüm jeneratörlerinin voltaj kalibrasyon karakteristiği kontrol edilirken, kompanzasyon ölçüm yöntemine dayalı kompanzasyon elektronik voltmetreleri (Doğrudan voltajları ölçmek için diferansiyel ve kompanzasyon yöntemlerine bakın) örnek voltmetreler olarak kullanılır.

Elektronik voltmetrelerin giriş voltajı bölücüleri.

Elektronik voltmetreler, devrelerini karmaşıklaştırmadan, yalnızca girişte dirençli veya kapasitif bir voltaj bölücü açıldığında büyük alternatif voltajları ölçebilir. Giriş voltajı bölücüler (VDN), voltmetreye ayrı bir ek olarak yapılır (Şekil 2) veya onunla yapısal olarak birleştirilir (Şekil 4); ikinci durumda, voltmetre, VDN ile veya VDN olmadan çalışma yeteneği sağlayan bir anahtarla desteklenir.

VDN kullanımı, özellikle çok sayıda bölme adımıyla fark edilen ölçüm hatasında bir artışa yol açar. Bu nedenle, VDN genellikle tek aşamalı olarak gerçekleştirilir, ancak doğru seçim bölme faktörü N, voltmetrenin kendisinin ölçüm limitlerinin sayısını ikiye katlamak mümkündür. Voltmetrenin, devresindeki bir anahtarın ayarıyla belirlenen, 1,3, 10 ve 30 V'luk üst ölçüm sınırlarına sahip olduğunu varsayalım; daha sonra, VDN'yi N = 100 ile bağlarken, 100, 300, 1000 ve 3000 V'luk ek ölçüm sınırları elde edilebilir. ) ve dört konum (1-3-10-30 V) veya artan sayıda bölüm içeren bir ortak anahtar sekiz konum için (1-3-10-30-100-300-1000-3000 V).

Dirençli bir gerilim bölücü, iki seri bağlı endüktif ve kapasitif olmayan dirençten oluşur (Şekil 2, a). Direnç R2'den, ölçülen voltajın kesin olarak tanımlanmış bir oranı, voltmetrenin girişine Ux / N'ye eşit olarak verilir ve bölme faktörü tarafından ayarlanır

N \u003d (R1 + R2v) / R2v,

bu, voltmetre okumalarının bir çarpanıdır ve genellikle 10-100 aralığında alınır. Burada

R2v \u003d R2Rv / (R2 + Rv)

giriş aktif direncinin şönt etkisini hesaba katan VDN'nin ikinci kolunun empedansıdır

voltmetre Eğer Rv >> R2 ise, o zaman R2v ≈ R2'yi düşünebiliriz. Ancak, küçük bir bölme faktörü N ile, Rv ve R2 dirençleri bazen karşılaştırılabilir hale gelir, çünkü esas olarak ölçüm devresinin giriş aktif direncini belirleyen VDN'nin toplam direnci, megohm sırasına göre seçilmelidir. Daha sonra Rv direnci, formülle belirlenen R2 direncinin gerekli değerini önemli ölçüde etkileyecektir.

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

Bu nedenle, her VDN genellikle yalnızca belirli bir voltmetre tipiyle çalışacak şekilde hesaplanır.

Pirinç. 2. Dirençli (a) ve kapasitif (b) tiplerinin giriş voltajı bölücü şemaları.

Dirençli bir VDN'nin dezavantajı, yüksek frekanslarda direnci R2 ve Rv dirençleri ile orantılı olabilen voltmetrenin giriş kapasitansının Cv etkisinden dolayı, bölme oranının ölçülen voltajın frekansına f bağımlılığıdır. . Gerçek bölme faktörü olan kapasitans Sv'yi hesaba katarak

N "≈ (N 2 + (2π * f * Cv * R1) 2) 0,5.

Örneğin, N = 10, R1 = 9mOhm, R2v = 1mOhm ve Sv = 10 pF'de f = 1 kHz frekansında, N "≈ 10, f = 10 kHz'de N" ≈ 11.5 ve f'de = 100 kHz N "≈ 57.5. Artan frekansla, voltmetrelerin giriş direncinin Rv'nin çeşitli nedenlerle azaldığı ve bunun ölçüm hatasını artırdığı da dikkate alınmalıdır. Bu nedenle dirençli VDN'lerin kullanımı, aşağıdakilerle sınırlıdır. düşük frekans aralığı ve ayrıca onlar için geleneksel olan sabit voltaj bölgesi.

Dirençli VDN'lerin üst sınırlayıcı frekansında gözle görülür bir artış iki yolla elde edilebilir. İlk olarak, VDN'nin empedansını azaltarak (ancak bu her zaman kabul edilebilir değildir). Örneğin, Rx = 0.9 mΩ ve R2v = 0.1 mΩ alırsak, o zaman Sv = 10 pF'de ve 1 ve 10 kHz ölçülen voltaj frekanslarında N "≈ 10, f = 100 kHz'de N" ≈ 11 elde ederiz. , 5 ve sadece f \u003d 1 MHz N "≈ 57.5'te. Başka bir yol frekans düzeltmesi uygulamaktır. Kesikli çizgi ile gösterildiği gibi sırasıyla R1 ve R2 bölücü dirençlerini C1 ve C2 kapasitörleriyle şönterek elde edilir. Şekil 2'deki diyagram, a Kondansatörlerin kapasitansı (voltmetrenin giriş verileri dikkate alınarak), her iki VDN bağlantısının da aynı zaman sabitlerine sahip olacağı şekilde seçilir, yani.

R1C1 \u003d R2v (C2 + St).

Bu durumda, C1 kondansatörünün kapasitansı, ölçüm devresinin giriş kapasitansını pratik olarak belirleyecektir; ikinci kondansatörün bir kapasitansı olmalıdır

C2 = C1(N-1)-Cv.

Bu kapasitörlerden biri (genellikle C1), VDN'de hata ayıklamayı kolaylaştıran bir düzeltici olarak alınır. Her iki yöntemin bir arada kullanılmasıyla dirençli VDN'lerin frekans uygulanabilirliğinin üst sınırını 1-10 MHz'e genişletmek mümkündür.

Yüksek frekanslı voltajları ölçerken, kapasitif voltaj bölücüler iyi sonuçlar verir (Şekil 2, b). Bölücü kapasitörlerden biri genellikle kapasitans ayarına izin verir, bu da giriş kapasitansının Sv etkisini telafi etmenizi sağlar; bölme faktörü iken

N = (C1 + C2 + Cv)/C1

Ölçüm devresinin giriş kapasitansını azaltmak için, C1 ve C2 kapasitörlerinin küçük kapasitanslarının olması arzu edilir. Ancak böyle bir VDN, yalnızca yüksek frekans bölgesinde ölçümler için uygun olacaktır, çünkü azalan frekansla, kapasitör C2'nin direnci voltmetrenin direnci R3 ile orantılı olabilir. Bu nedenle, daha düşük frekansların voltajlarını ölçmek için bazen artan kapasitans değerlerine sahip ayrı VDN'ler kullanılır.

Yüksek voltajlı devrelere bağlı VDN'nin tasarımında, aralarında bozulma ve dielektrik kayıplarının artmasını önlemek için giriş terminalleri arasında iyi bir yalıtım sağlanması ve ayrıca çalışma güvenliğini artıran önlemlerin sağlanması gerekir.

Görev 1. Bir elektronik voltmetre, Rv \u003d 5 MΩ ve C3 - 15 pF'de 3, 6, 15 ve 30 V'luk üst ölçüm sınırlarına sahiptir. Giriş aktif direnci = 10 MΩ ile ölçüm aralığını 600 V'a kadar genişleten bir voltmetreye dirençli bir voltaj bölücü hesaplayın. Bölme faktöründeki değişikliğin neden olduğu ek hatanın %5'i geçmediği sınırlama frekansı fmax'ı belirleyin.

Cevap: N = 20; bu durumda, 60, 120, 300 ve 600 V üst değerleriyle ek ölçüm sınırları elde edilecektir. R2v \u003d 500 kOhm; R1 = 9,5 MΩ; R2 = 556 kOhm.

İzin verilen maksimum değer N max \u003d 1.05N \u003d 21 bir frekansta gerçekleşir

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

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

"Amplifikatör-dedektör" tipi elektronik voltmetreler

Doğrultucu voltmetreler, yalnızca nispeten büyük alternatif voltajları ölçmek için uygundur - en az bir voltun onda biri. Onlara sağlanan voltaj ön amplifikasyona tabi tutulursa, küçük alternatif voltajları ölçmek mümkün olur. Bu durumda oluşturulan cihaz, “amplifikatör dedektörü” tipinde bir elektronik milivoltmetredir.

Pirinç. 3. "amplifikatör dedektörü" tipinde çok aralıklı bir elektronik voltmetrenin fonksiyonel şeması.

Küçük ve büyük voltajları ölçmek gerekirse, cihaz çoklu limitlidir; aynı zamanda, tüm ölçüm limitlerinde, giriş voltajları, doğrultucu çıkışına bağlı manyetoelektrik sayacın referans ölçeğine çarpanları belirleyen bölme katsayıları olan kalibre edilmiş voltaj bölücüler kullanılarak ilk (en düşük) sınıra düşürülür. devre. AT Genel davaçok limitli voltmetrenin fonksiyonel diyagramı, şekil l'de gösterilene karşılık gelir. 3.

Voltmetre amplifikatörünü geniş bant yapmaya çalışırlar, yani geniş bir frekans bandında kazancın sabitliğini ve ayrıca besleme voltajının, sıcaklığın ve devre elemanlarının parametrelerinin belirli sınırları içindeki dalgalanmaları sağlamak için özel önlemler alırlar. Bu amaçla, yükseltme aşamalarının yük dirençleri azaltılır, frekans ve sıcaklık kompanzasyon şemaları kullanılır ve çalışma modu stabilize edilir; ikincisi, doğrudan ve alternatif voltajlar için derin negatif geri besleme (o.o.s.) kullanılarak elde edilir. Yükseltme aşamasının artan bant genişliği ile kazancı azaldığı için, geniş bant yükseltici çok aşamalı olmalıdır ve gereken aşama sayısı ne kadar büyükse, frekans aralığı ne kadar genişse ve gerekli kazancı belirleyen başlangıç ölçüm limiti o kadar düşük olur. Pratikte, voltmetre 3-5 amplifikasyon aşaması içerir ve çalışma frekanslarının üst sınırı 1 MHz'i geçmez. Voltmetrenin çalışma aralığı düşük frekans bölgesi ile sınırlandırıldığında, gerekli amplifikasyon aşaması sayısı azalır, buna gerek yoktur. karmaşık şemalar frekans düzeltmesi, işin genel kararlılığını artırır.

Voltmetre tarafından ölçülen voltajların minimum olası değeri, giriş aşaması transistörünün veya lambanın gürültü özelliklerine bağlı olan amplifikatörün kendi gürültüsünün seviyesi ile sınırlıdır. Çeşitli başlatmaların ve AC arka planının etkisini azaltmak için voltmetre dikkatli bir şekilde korunur ve besleme voltajları iyi filtrelenir.

"Amplifikatör-dedektör" tipindeki voltmetrelerin ölçüm blokları, genellikle, Doğrultucu cihazların ölçüm blokları ve Doğrultucu voltmetreler bölümlerinde tartışılanlara benzer şekilde, manyetoelektrik sayaçlara yüklenen doğrultucu devrelerdir. Doğrultucu, bir izolasyon kapasitörü aracılığıyla amplifikatörün çıkışına bağlandığından, girişte ölçülen bir voltaj olmadığında, sayaç devresinde akım olmaz; bu nedenle sayacın “sıfırını” ayarlamaya gerek yoktur.

İncelenen devreler üzerindeki etkiyi azaltmak ve küçük ve büyük voltajları ölçerken okumaların karşılaştırılabilirliğini sağlamak için voltmetre, tüm ölçüm limitlerinde yüksek ve mümkünse sabit bir değer sağlayan bir giriş direncine sahip olmalıdır. Voltmetrenin girişine bir katot takipçisi takıldığında giriş (aktif) direnci birkaç megohm'a ulaşabilir.

Transistörler üzerindeki bir AC voltmetre, bir transistör DC voltmetresine benzer şekilde yapılabilir (bkz. Bununla birlikte, böyle bir voltmetrenin giriş direnci, ölçüm limitine bağlıdır ve düşük ölçülen voltajlarda yeterince büyük olmayabilir; ek olarak, ek dirençlerin reaktif parametreleri, yüksek frekanslarda bir voltmetre kullanma olasılığını sınırlar.

Bipolar transistörler kullanıldığında, en yüksek kararlı giriş direnci (yüzlerce kilo-ohm), verici takipçi devresine göre voltmetrenin girişinde eşleştirme aşaması açıldığında sağlanır. Giriş aşaması bir kaynak takipçisiyse (alan etkili transistörlerde), giriş direnci birkaç megohm'a ulaşır. Kaynak takipçileri (aynı zamanda katot ve yayıcı olanlar), bildiğiniz gibi, küçük bir giriş kapasitansına (birkaç pikofarad) ve düşük bir çıkış empedansına sahiptir, bu nedenle geniş bant oldukları ortaya çıkar. Follower'ın düşük çıkış empedansı, üzerinde çalışabilen sonraki amplifikatör aşamalarının düşük empedans girişi ile eşleşmeyi kolaylaştırır. bipolar transistörler gerekli frekans aralığında kararlı voltaj amplifikasyonu sağlayan şemalara göre.

Çoğu voltmetrede, ana çok kademeli voltaj bölücü, giriş eşleştirme aşamasının (takipçi) doğrudan yüküdür ve bu nedenle düşük empedansa (binlerce veya yüzlerce ohm) sahip olabilir; bu, dirençlerin tam seçimini kolaylaştırır ve birkaç megahertz'lik frekanslara kadar frekans düzeltmesi olmadan yapmanızı sağlar. Giriş voltajı bölücü ya yoktur ya da büyük bir bölme faktörü ve frekans düzeltme elemanları ile tek kademeli olarak gerçekleştirilir (bkz. bölüm).

Şek. Şekil 4, 20 Hz-200 kHz frekans aralığında çalışan ve 10-30-100-300-1000 V alternatif voltajları (rms değerlerinde) ölçmek için üst limitleri olan bir çok limitli transistör voltmetrenin bir diyagramını göstermektedir. Giriş aşaması yükü düşük dirençli bir voltaj bölücü R4-R8 olan transistör T1 üzerinde bir kaynak takipçisidir. Cihazın girişinde ikinci frekans kompanzasyonlu gerilim bölücü R1, C1, R2, C2 bölme faktörü N = 1000 ile açılır. B1 anahtarının ayarına bağlı olarak üst ölçüm limitleri skala üzerinden okunur. B2'yi milivolt veya volt olarak değiştirin. Düşük voltajları ölçerken, giriş voltajı bölücü kullanılmaz ve voltmetrenin giriş direncini düşürmemesi için cihaz devresinden ayrılır.

Ölçülen voltajın ana amplifikasyonu, ortak emitör devresine göre bağlanan bipolar transistörler T2 ve T3'ün yükseltilmesiyle gerçekleştirilir. Önemli bir kazanç sağlamak için, Vst katsayısı yaklaşık 100 olan transistörler seçilmelidir.Voltmetrenin frekans yanıtının genişlemesi, yükseltme aşamaları arasında doğrudan (galvanik) bir bağlantı ve ayrıca girişteki varlığı ile kolaylaştırılır. transistör T2, düşük ve yüksek frekanslar. Amplifikatörün nispeten yüksek çıkış empedansını ölçüm biriminin düşük direnciyle eşleştirmek için çıkışa T4 transistörüne bir emitör takipçisi takılır.

Amplifikatörün çalışma modunun stabilizasyonu o kullanılarak sağlanır. hakkında. İle birlikte. ayarlı bir direnç R11 aracılığıyla transistör T3'ün vericisinden transistör T2'nin tabanına sabit voltaj ile. İkincisi, geri besleme derinliğini ve dolayısıyla voltmetreyi kalibre ederken kullanılan kazancı ayarlamanıza izin verir.

Gerekli frekans bant genişliğini sağlamak ve voltmetredeki ölçeğin doğrusallığını artırmak için güçlü bir o. hakkında. İle birlikte. transistör T4'ün emitöründen transistör T2'nin emitörüne elektrolitik kondansatör C9, ölçüm biriminin doğrultucusu ve direnç R19 aracılığıyla alternatif voltaj ile; cihazı bir ayar direnci R12 ile kurarken geri besleme derecesi ayarlanır. İki doğrultucu diyotun (D3 ve D4) yüksek kapasiteli elektrolitik kapasitörlerle değiştirilmesinin yanı sıra yarım dalga doğrultma devresi kullanılarak ölçeğin doğrusallığında bir miktar iyileştirme sağlanabilir.

Pirinç. 4. "amplifikatör-dedektör" tipi bir transistör voltmetresinin şeması.

Bazı elektronik voltmetreler, cihazın hassasiyetini test etmek ve düzeltmek için kullanılan bir referans alternatif voltaj sağlayan bir kalibratör içerir. Kalibratörün çalışması için sinüzoidal bir voltaj kaynağı gerekir, bu nedenle AC ile çalışan tüp voltmetreleriyle kolayca uyumludur. Transistör voltmetrelerinde, bazen kalibratörün girişini harici bir AC kaynağına bağlamak mümkündür veya voltmetre tasarımına düşük güçlü bir DC-AC dönüştürücü dahildir.

En basit ama oldukça güvenilir olanı bir silikon zener diyot kalibratörüdür (Şekil 5). Anti-paralel olarak bağlanmış iki özdeş zener diyotu D1 ve D2, U > Ust olması koşuluyla, onları karakterize eden Ust stabilizasyon voltajı seviyesinde U alternatif voltajının her iki yarım dalgasının stabilizasyonunu sağlar. Zener diyotlardan geçen akım Imin - Imax içinde değiştiğinde stabilizasyon yapılırsa, sınırlayıcı direnç R1'in bir direnci olmalıdır.

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

Gerilim bölücü R2, R3'ün empedansı, voltmetrenin giriş direncinden onlarca kat daha küçük ve aynı zamanda güç kaynağını gözle görülür şekilde yüklemeyecek kadar büyük olmalıdır. Bölme faktörü, çıkışta düşük voltaj ölçüm limitlerinden biri olan Up'a eşit, stabilize bir voltaj elde edecek şekilde seçilir. Kalibratörü ayarlarken, gerekli voltaj, ayar potansiyometresi R3 tarafından (standart bir voltmetrenin okumalarına göre) tam olarak ayarlanır. Ölçümlere başlamadan önce, bu voltaj, ilgili ölçüm limitine bağlı olarak kalibre edilmiş voltmetrenin girişine verilir ve voltmetre devresinde sağlanan ayar, metresinin okunun ölçeğin sonuna kadar sapmasını sağlamak için kullanılır.

Pirinç. 5. Yarı iletken zener diyotlarda ac voltaj kalibratörünün şeması.

Radyo frekansı aralığında çok düşük voltajları ölçmek için seçici mikrovoltmetreler kullanılır. Genellikle tek veya çift frekans dönüşümlü bir süperheterodin alıcı şemasına göre gerçekleştirilirler. Cihazın yüksek frekanslı kısmı, yüksek ve orta frekanslarda büyük bir kalibre edilmiş kazanç alan ölçülen voltajın frekansına ayarlanmıştır. Dedektörün yükü, ölçülen voltaj değerlerinde kalibre edilmiş bir manyetoelektrik metredir. Ölçümlere başlamadan önce, cihazın girişine gerekli frekansın referans voltajını sağlayan dahili bir kalibrasyon jeneratörünün kullanıldığı kazancın kontrolü ve ayarlanması gerçekleştirilir. Seçici özelliklerinden dolayı, periyodik ve gürültü sinyallerinin spektrumlarını incelemek (bu spektrumların ayrı bileşenlerinin frekanslarını art arda ayarlayarak) ve ayrıca elektromanyetik alanın gücünü ölçmek için (bir anten girişinde açılır) ve diğer yüksek frekanslı ölçümler.

"Dedektör-amplifikatör" tipi elektronik voltmetreler

Geniş bir frekans aralığında (ultra yükseğe kadar) çok küçük olmayan voltajları (bir voltun onda biri veya daha fazlası) ölçmek için ve ayrıca evrensel ve kombine ölçüm cihazlarında kullanım için tasarlanmış elektronik voltmetreler, genellikle “ dedektör-amplifikatör” tipi devre (Şekil 6). Ölçülen voltaj, bir yarı iletken veya lamba dedektörü tarafından doğrultulur ve daha sonra doğrultulmuş voltajın DC bileşeni, dirençli bir voltaj bölücü ve AC bileşenlerini ortadan kaldıran bir RC filtresi aracılığıyla DC amplifikatöre beslenir. Amplifikatörün çıkışında, ölçeği ölçülen voltajın rms veya genlik değerleri olarak kalibre edilen bir manyetoelektrik ölçer VE açılır. Voltaj bölücü, filtre ve ölçülü amplifikatör, esasen tipik olarak yüksek dirençli bir girişe sahip çok aralıklı bir DC voltmetredir. Bu durumda, AC voltmetre aynı zamanda tüm limitlerde yaklaşık olarak aynı ve yüksek giriş direncini korurken çoklu limitleyicidir. Amplifikatör devresinde ölçüm limitlerindeki değişiklik sağlanırsa, voltaj bölücü olmayabilir. Voltmetrenin dezavantajı, sayacın "mermisini" önceden kurma ihtiyacıdır.

Pirinç. 6. "Dedektör-amplifikatör" tipinde çok aralıklı bir elektronik voltmetrenin fonksiyonel şeması.

"Dedektör-amplifikatör" tipindeki voltmetreler için spesifik olan, yalnızca genlik voltmetrelerinin doğrultucu birimlerine benzeyen dedektör bileşenleridir; bazı cihazlarda dedektör, ölçülen voltajın ortalama doğrultulmuş değerini çıkaran bir tam dalga devresi temelinde oluşturulur.

“Dedektör-amplifikatör” tipinde bir elektronik voltmetre, göstergesi elektronik bir DC voltmetre olan bir doğrultucu voltmetre olarak gösterilebilir. Çok çeşitli değer ve frekanslarda alternatif ve sabit voltajları ölçmek için evrensel olarak böyle bir voltmetre kullanmanın mantıklı olduğu açıktır.Böyle bir voltmetrenin düzeni Şekil 2'de iki versiyonda sunulmaktadır. 7. İlk seçeneğin temeli (Şekil 7, a), doğrudan amaçlanan amacı için kullanılabilen tipik bir elektronik DC voltmetredir. Doğrudan voltajları ölçmek için ek bir yüksek voltaj limiti elde etmek gerekirse, bir DC voltmetrenin girişine bağlı, içine seri bağlı bir grup yüksek dirençli Rc monte edilmiş, iyi yalıtılmış bir harici sonda kullanılır. ikincisi belirli bir ölçüm sınırına ayarlanmıştır. Dedektör bileşeni, çoğunlukla kapalı girişli bir genlik dedektörünün şemasına göre gerçekleştirilen bir önek şeklinde yapılır (Şekil 8, b) ve alternatif voltajları ölçmek gerekirse bir voltmetreye bağlanır. D diyotu açmanın polaritesi, DC voltmetre tarafından ölçülen voltajların polaritesi ile tutarlı olmalıdır; giriş bağlantı kablolarından birini ekrana ve cihazın gövdesine bağlama olasılığı, ikincisinin şemasına da bağlıdır.

Pirinç. 7. "Dedektör-amplifikatör" tipi evrensel elektronik voltmetrelerin yerleşim şemaları.

Ölçülen voltajın maksimum genliği için giriş kapasitörü C (ve ayrıca ters voltaj diyotu D) hesaplanmalıdır. Kapasitesi, birbiriyle çelişen iki gereksinimi karşılamalıdır. Bir yandan, çalışma frekanslarının yeterince yüksek bir üst sınırını sağlamak için, yüksek frekanslarda kapasitörün endüktif reaktansını ve içindeki aktif kayıpları azaltmak için küçük bir kapasitans C'ye sahip olmak arzu edilir. Öte yandan, çalışma frekanslarının alt sınırını sağlamak için, kapasitör C'nin kapasitansının diyot D'nin ters direncinden çok daha az olması için büyük bir kapasitans olması istenir. Pratikte, kapasitans C'yi alırlar. \u003d 0,001 ... 0,1 μF, uzlaşma konularına ve belirli sınırlar frekans aralığına dayalı.

Direnç R'nin direnci, AC ve DC voltajların referans ölçeklerinin çakışma koşulundan (aynı ölçüm limitleriyle) seçilir; bu, dedektör bileşeninin seçilen devresi arasında neredeyse doğrusal bir ilişki sağladığı için oldukça ulaşılabilirdir. doğrultulmuş ve giriş voltajları. D diyotunun ters direnci ve göstergenin (DC voltmetre) giriş direnci Rin yeterince büyükse, diyot boyunca sabit voltaj, ölçülen voltajın genliğine Rm yakın olacaktır ve ardından genlikler okunabilir. R = 0'da karşılık gelen DC voltaj ölçeklerini kullanarak. Bununla birlikte, ortalama kare kök değerlerinde göstergeler elde etmek gerekirse U = 0.707 * Um (sinüzoidal voltajla), o zaman sağlanan doğrultulmuş voltaj DC voltmetreye göre buna göre azaltılmalıdır; bu, R ≈ 0.415*Rin direnci ile elde edilir. Cihaz kurulurken direnç R'nin direncinin hassas ayarı yapılır.

En düşük voltaj limitlerinde (yaklaşık 3 V'a kadar), AC voltaj ölçeklerinin doğrusallığı bozulabilir ve diyot tarafından küçük voltajları algılamanın düşük verimliliği nedeniyle ilgili DC voltaj ölçekleriyle tam olarak örtüşmeyebilir ve ayrıca Rin direncindeki bir değişiklik nedeniyle, çünkü bu sınırlarda voltmetre DC'nin giriş voltajı bölücüsü kapalı olabilir veya bir şönt görevi görebilir. Bazı voltmetrelerde düşük voltaj limitlerinde hatayı azaltmak için özel olarak seçilmiş bir diyot D ve direnç R ile özel bir dedektör bileşeni kullanılır veya düzeltme grafikleri veya tabloları kullanılır.

Evrensel voltmetrenin ikinci versiyonu (Şekil 7, b), girişte anahtarların ve değiştirilebilir bileşenlerin olmaması ile karakterize edilir. Devre, her şeyden önce, gerekli ölçüm limitlerinde alternatif voltajları ölçmek için bir bütün olarak hesaplanır. Özellikle, direnç R genellikle çok yüksek bir dirençle (yaklaşık 10 MΩ) alınır, bu da doğrultulmuş voltajın filtrelenmesini iyileştirir ve yanlışlıkla aşırı yüklenmelerin cihaz üzerindeki etkisini sınırlar. Direnç Rc, DC voltaj ölçeklerinin mevcut AC voltaj ölçekleriyle eşleşmesini sağlamalıdır. Alternatif voltajın ölçeklerinde okuma Um'un genlik değerlerinde yapılırsa, Rc ≈ R 2 / (R + Rin) alırlar ve rms voltaj değerlerinde okurken

Rc ≈ (0.7 * R 2 - 0.3 * R * Rin) / (R + R).

Bu seçeneğin dezavantajı, D diyotunun ters direnci değiştiğinde AC ve DC voltaj ölçeklerinin elde edilen çakışmasını ihlal etme olasılığıdır.DC voltajları ölçerken dedektör devresi kapatılırsa bu önlenebilir.

DC voltmetrenin girişinde voltaj bölücü yoksa (örneğin, Şekil 5, a ve 6'daki devrelerde olduğu gibi), o zaman R direnci, Rf giriş filtresinin bir elemanı (Rf) olarak işlev görebilir, Bkz. Filtre kapasitansı, en düşük çalışma frekansındaki direnci Rf direncinden çok daha az olacak şekilde nispeten büyük (mikrofaradın yüzlercesi) olmalıdır.

Dedektör bileşeninin devresine dahil edilen diyot iki ana gereksinimi karşılamalıdır: 0,5 * Urev'i geçmemesi gereken ölçülen alternatif voltajların üst sınırını belirlediğinden, izin verilen maksimum ters voltaj Urev.max'ın yeterince yüksek bir değeri. max ve 0,35*Urev.max; AC voltmetrenin giriş aktif direnci Rv buna bağlı olduğundan, küçük bir ters akım veya eşdeğer olarak muhtemelen daha büyük bir ters direnç Rrev. İkincisi genellikle D diyotunun ters direnci ve Rn \u003d R + Rin yük direnci tarafından oluşturulan paralel devrenin doğru akım direncinin 1/4 ila 1/3'ü arasında değişir, yani.

Rin ≈ 0.3*Rrev*Rn/(Rrev + Rand).

Eğer Rbr<< Rн, то Rв ≈ 0,3*Rобр. И наоборот, при Rобр >> Rn, Rn ≈ 0.3*Rn elde ederiz. Rrev ≈ Rn ise, Rv ≈ 0.15 * Rn.

Yüksek ters voltajlara dayanan ve neredeyse sınırsız ters dirence ve kararlı parametrelere sahip tüp diyotlu dedektörlerde kullanıldığında, bir voltmetre çok yüksek bir giriş direncine (düşük frekanslarda onlarca ve yüzlerce megohm) sahip olabilir ve (giriş voltajı bölücü olmadan) sağlayabilir. önemli alternatif voltajların ölçümü (100-150 V'a kadar). Bununla birlikte, diyot filamanına güç verme ve ilk akımını telafi etme ihtiyacı nedeniyle kullanımları sınırlıdır (Şekil 8, a).

Yarı iletken diyotlar özel güç gerektirmez ve bir başlangıç akımına sahip değildir, boyutları küçüktür, ancak lamba diyotlarına kıyasla çok daha düşük ters voltajlara dayanırlar ve sonlu bir ters dirence sahiptirler; ek olarak, parametreleri, diyota uygulanan sıcaklığa ve voltaja belirgin şekilde bağlıdır ve zamanla biraz değişirler. Bu nedenle, yarı iletken dedektörlü voltmetreler için, ölçülen voltajların giriş direnci ve sınır değeri birkaç kat daha düşüktür ve ölçüm hatası, lamba dedektörlü voltmetrelerden daha yüksektir. Dedektörde küçük bir ters akıma sahip yüksek frekanslı (nokta) diyotlar kullanıldığında, voltmetrenin giriş direnci birkaç megohm'a ulaşabilir ve üst ölçüm limiti onlarca volta ulaşabilir. Hem yarı iletken hem de lamba olan yüksek frekanslı diyotların elektrotları arasındaki kapasitans, genellikle bir pikofaradın birkaç birimi veya onda biri kadardır, bu nedenle, giriş devresinin rasyonel kurulumu ile “dedektör-amplifikatör” tipi voltmetreler olabilir. onlarca hatta birkaç yüz megahertz'e eşit bir çalışma frekansı üst sınırı.

Bazen voltmetreler iki değiştirilebilir veya değiştirilebilir dedektör bileşeniyle birlikte verilir. Bunlardan biri, izin verilen yüksek bir ters voltajlı, ancak önemli bir giriş kapasitansına ve yaklaşık 0.1 μF kapasiteli bir ayırma kapasitörüne sahip bir düzlemsel diyotta, geniş bir değer aralığında nispeten düşük frekanslı voltajları ölçerken açılır. (yüzlerce volta kadar). Bir nokta diyot üzerindeki ve birkaç bin pikofarad kapasiteli bir C kapasitörlü ikinci dedektör, yüksek ve mikrodalga frekanslarının nispeten düşük voltajlarını (onlarca volta kadar) ölçmek için kullanılır.

“Dedektör-yükseltici” tip şemasına göre, darbe voltmetreleri ayrıca çeşitli sürelerdeki ve görev döngülerindeki darbelerin genliklerini ölçmek için tasarlanmıştır. Sırasıyla pozitif ve negatif polarite darbelerini algılamak için genellikle iki noktalı diyot dedektörleri kullanırlar.

Elektronik AC voltmetrelerin tasarım özellikleri ve derecelendirilmesi

Geniş bant voltmetrenin, çeşitli frekanslardaki voltajları ölçerken incelenen devreler üzerindeki etki derecesi, Rv, Sv ve Lpr giriş parametrelerinin değerleri ile belirlenir (Şekil 1).

Giriş kapasitansı Sv, giriş devresinde bulunan bir lamba veya yarı iletken cihazın giriş elektrotları arasındaki kapasitanstan, bu cihazı bağlamak için kullanılan panelin ilgili soketleri arasındaki kapasitanstan ve montaj kapasitansından oluşur. Girişte küçük boyutlu parçalar ve kelepçeler kullanıldığında, rasyonel yerleşimlerinde ve kısa iletkenlerle bağlantı yapıldığında, tesisatın kapasitansı 3-6 pF'dir. Bu durumda, doğru giriş seçimi elektronik cihaz ve doğrudan çıkış pinlerine lehimleme devresi elemanları, voltmetrenin giriş kapasitansını 6-10 pF ile sınırlamanıza izin verir.

Voltmetre Rv'nin giriş aktif direnci, giriş devresinin spesifik devresi ve girişe bağlı elektronik cihazın giriş aktif direnci ile belirlenir. Düşük frekanslarda, birimlere, daha az sıklıkla onlarca megohm'a eşit olduğu ortaya çıkıyor. Yüksek frekanslarda çalışırken, silindir, muhafaza veya elektronik cihazın ve devre kartlarının tabanındaki dielektrik kayıplarının artması nedeniyle direnç Rv bir miktar azalır. Bu kayıpların azaltılması, girişte temelsiz radyo tüpleri kullanılarak, giriş devresinin diğer elemanlarını yüksek frekanslı dielektrik - polistiren, radyo porselen vb.

Metre ve desimetre dalgaları aralığında, lambanın elektrotları arasındaki elektron seyahat süresi, ölçülen voltaj periyodu ile orantılı hale gelir, bunun sonucunda radyo tüplerinin giriş devrelerindeki kayıplar keskin bir şekilde artar. Artan frekansla birlikte, diyotlar için doğrultma katsayısı ve ters dirençte bir azalma ile kendini gösteren yarı iletken kütlelerindeki kayıplar da artar ve transistörler için giriş direnci ve akım transfer katsayısı Vst'de bir azalma olur. Minyatür tüpler ve yarı iletken cihazlar kullanılarak bu kayıplar azaltılır. Pratikte, 100 MHz'lik bir ölçülen voltaj frekansında, bir voltmetrenin giriş aktif direncini onlarca, daha az sıklıkla yüzlerce kilo-ohm mertebesinde elde etmek mümkündür.

Kısa iletkenlerle monte ederken ve küçük boyutlu ve endüktif olmayan bir kuplaj kapasitörü kullanırken, giriş devresinin endüktansı yüzlerce mikrohenry'dir ve kendi rezonans frekansı yüzlerce megahertz'e ulaşır. Uzunluk boyunca dağıtılmış endüktans ve kapasitansa sahip giriş bağlantı telleri, izin verilen ölçüm hatasına karşılık gelen sınırlayıcı çalışma frekansı fmax'ı azaltır. Bu tellerin etkisi, uzunlukları ölçülen voltajın λ dalga boyunun %1'ini geçmiyorsa pratik olarak ihmal edilebilir.

Giriş terminalleri veya soketler cihazın gövdesine monte edilmişse, yüksek frekanslı voltajları ölçerken, kabul edilebilir bir uzunluktaki bağlantı kablolarından vazgeçilebilmesi için voltmetreyi incelenen devreye yaklaştırmak her zaman mümkün değildir. . Bu nedenle birçok elektronik voltmetrede giriş yüksek frekanslı kısım (detektör-amplifikatör voltmetrelerde dedektör bileşeni, yükselteç-dedektör voltmetrelerde kaynak, emitör veya katot takipçisi) ayrı bir küçük boyutlu blendajlı uzak ünite şeklinde yapılır. sonda denir (bkz. Şekil 7a). Prob, voltmetre devresinin geri kalanına esnek bir blendajlı kablo ile bağlanır. Ölçümler sırasında prob incelenen devreye getirilir ve kafasına yerleştirilen potansiyel pimi doğrudan bağlanır veya devrenin gerekli potansiyel noktasına bir kısa iletken bağlanır; çoğu cihazda kasaya bağlanan ikinci kelepçe (genellikle "timsah" tipi) ve voltmetrenin ortak eksisi (asimetrik bir giriş devresi ile), devrenin en düşük potansiyelinin noktasına önceden bağlanır.

Harici elektrik ve manyetik alanların etkisini dışlamak için voltmetre, çalışma sırasında topraklanması önerilen metal bir kasaya yerleştirilir. Test edilen cihazın gövdesi veya ekranı bu kasaya güvenli bir şekilde bağlanmıştır.

Pirinç. 8. AC voltmetrelerin kalibrasyon şeması.

Elektronik (ve diğer) AC voltmetrelerin ayarlanması ve kalibrasyonu, Şekil 2'de gösterilen devre kullanılarak gerçekleştirilebilir. 8. Burada, kalibre edilmiş bir voltmetre tarafından ölçülen voltajın sınır değerine eşit veya biraz daha büyük bir ölçüm sınırına sahip olması gereken bir voltmetre V referans olarak kullanılır. Sürekli ayarlanabilen bir Tr ototransformatörü vasıtasıyla, direnç bölücü R1-R3'e ölçülen limite eşit bir voltaj uygulanır ve B anahtarı "x1" konumuna getirildiğinde, elektronik voltmetrenin elemanları ayarlanarak iğne, iğne metresinin ölçeğinin sonuna kadar saptırılır. Ardından, ototransformatör kaydırıcısını hareket ettirerek, voltaj kademeli olarak düşürülür ve kalibrasyon özelliği, ölçekte bir dizi ara noktada kontrol edilir. Voltaj bölücü, bir elektronik voltmetreyi birkaç ölçüm limitinde kalibre etmek için aynı tek limitli referans voltmetre V'yi kullanmanıza izin verir. Referans voltmetre çok aralıklıysa, kalibrasyon devresi, voltaj bölücü ondan hariç tutularak uygun şekilde basitleştirilir.

Elektronik voltmetreler için güç kaynağı

Şema ve kullanım koşullarına bağlı olarak, elektronik voltmetreler doğrudan veya alternatif akım kaynaklarından beslenir.

Transistör voltmetreler, kural olarak, e. d.s. Devrenin geri kalanından izole edilmiş özel bir bölmede cihazın kasasının içine yerleştirilmiş 4,5 ... 9 V. Biri seçenekler güç kaynağı devresi şek. 9. Düzlemsel diyot D2, pil B yanlış polaritede bağlanırsa cihazı korur.Besleme voltajının parametrik stabilizasyonu, kaynağa R1 direnci üzerinden bağlanan zener diyot D1 tarafından gerçekleştirilir. Gerekli stabilizasyon modu dirençle sağlanır

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

burada Imin ve Imax, zener diyot üzerinden izin verilen maksimum akım değerleridir ve Iн, güç kaynağındaki yük akımının nominal (ortalama) değeridir. Besleme voltajının son derece yüksek bir kararlılığı isteniyorsa, o zaman bir zener diyotun ikinci bir bağlantısı ve bir direnç, birinci bağlantının çıkışından biraz daha düşük bir stabilize voltaj elde etmek için tasarlanmış benzer şekilde bağlanır. Stabilize edici elemanlar terk edilirse, güç kaynağı yaklaşık 100 mikrofarad kapasiteli bir kapasitör ile şöntlenir.

Pirinç. 9. Bir transistör voltmetresinin besleme voltajının parametrik stabilizasyon şeması.

Bazı cihazlarda, gerekirse ek bir direnç aracılığıyla bir güç kaynağına bağlanan bir voltmetre kullanarak besleme voltajının izlenmesini sağlarlar.

Taşınabilir tüp voltmetreleri çoğu durumda dahili olarak pille çalışır. Düşük anot voltajında (5-10 V) çalışan, voltmetrede düşük filaman akımına sahip ekonomik radyo tüpleri kullanarak bir düşük voltajlı pil ile idare etme eğilimindedirler. Bazı durumlarda, anot devrelerine güç sağlamak için bir filament pil tarafından desteklenen düşük güçlü bir transistörlü voltaj dönüştürücü kullanılır.

Tüp voltmetre AC şebekesinden beslendiğinde, devre, lamba ve çalışma modu seçme seçenekleri genişletilir. Bu, giriş direncini arttırırken ve ölçüm limitlerini ve çalışma frekans aralığını genişletirken cihazda daha az hassas bir sayaç kullanılmasına izin verir. Güç devrelerindeki doğru akım 10-20 mA'yı geçmediğinden ve dalgalanma yüksek voltaj voltmetrenin çalışması üzerinde çok az etkisi vardır, daha sonra güç kaynağı doğrultucu genellikle, yüke paralel olarak bağlı birkaç mikrofarad kapasiteli bir kapasitörün bir filtre görevi gördüğü tek dalgalı bir devreye göre gerçekleştirilir. Voltmetrenin kararlılığını besleme voltajındaki olası dalgalanmalarla arttırmak için, lambaların güç kaynağı modunu stabilize etmek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bir güç transformatörünün tüm sekonder sargılarında alternatif voltajların eşzamanlı stabilizasyonunu sağlayan ferrorezonant stabilizatörlerin kullanılmasıyla iyi sonuçlar elde edilir. Besleme ağının kabloları aracılığıyla yayılan yüksek frekanslı parazitin voltmetre üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için, voltmetre kasasından en çıkıştaki güç kabloları, birkaç bin pikofarad kapasiteli kapasitörlerle kasaya bağlanır.

Şek. 86 temelleri gösterir basit transistör DC voltmetre devresi yaklaşık 100 kΩ giriş direnci ve yedi alt aralıkta 0 ila 1000 V arasında bir ölçüm aralığı ile: 0—1; 0-5, 0-10; 0-50; 0-100; 0-500 ve 0-1000 V. Böyle bir cihaz, transistör ve lamba yükseltici aşamalarının çalışma modlarının ölçülmesinde faydalı olabilir.

Cihaz, 1,5 V voltajlı tek bir galvanik hücre ile çalışır. Brezilya radyo amatörlerinin dergisinde açıklanmıştır.

Cihazın kurulumu kolaydır. İlk olarak, giriş açıkken, değişken bir direnç R8 kullanarak, cihazın miliammetre iğnesini sıfıra ayarlayın. Daha sonra teraziler kalibre edilir. Bunu yapmak için, voltmetrenin girişi bir referans voltaj kaynağına, örneğin harici bir galvanik pilin kutuplarına bağlanır, cihazın probları "O" giriş soketlerine ve ilgili ölçüm limitine yerleştirilir, ve değişken direnç R9'u ayarlayarak, referans pilin voltajına karşılık gelen voltmetre okuması elde edilir.

Cihazı sadece bir ölçekte kalibre edebilmek için, R1-R7 dirençlerinin dirençleri çok doğru seçilmelidir (% 1-2'den fazla olmayan bir toleransla).

Bir voltmetre üretimi için, GT108 veya MP41, MP42 gibi herhangi bir harf indeksi ile, ancak her zaman aynı Vst \u003d 50-80 değerleriyle, 0- akım için bir miliammetre gibi transistörler kullanabilirsiniz. 1mA. Güç kaynağı, tek bir eleman 316 veya 343, 373 olabilir.

Çalışma sırasında, bu voltmetrenin yüksek giriş direncinin, parametreleri ortam sıcaklığına büyük ölçüde bağlı olan transistörlerde bir DC yükseltici kullanılması nedeniyle elde edildiği unutulmamalıdır. Bu nedenle, ölçüm yapmadan önce alet iğnesini dikkatli bir şekilde sıfıra ve artırılmış şekilde ayarlamak gerekir. ortam sıcaklığı terazilerini daha da kalibre edin. Bu, geleneksel avometrelere kıyasla açıklanan voltmetrenin bir dezavantajıdır.

DC yükselticinin alan etkili transistörler üzerinde yapıldığı voltmetreler çok daha fazla kararlılığa sahiptir. Şek. 87 DC voltmetrenin şematik diyagramını gösterir 0 ila 1 V arasındaki voltajları ölçmek için, iki alan etkili transistörde toplanmıştır. Cihazın giriş empedansı yaklaşık 4 MΩ'dur. Böyle bir cihaz, açıklamasında önerildiği gibi, alıcıların ve amplifikatörlerin transistör aşamalarının temel devrelerindeki DC voltajının ölçülmesinde çok faydalı olabilir.

Bu voltmetrede KP102E ve KP103K tipi alan etkili transistörler kullanılabilir. Seri bağlı üç adet 3336 L pil güç kaynağı olarak kullanılabilir.Gerektiğinde besleme gerilimi 9 V'a düşürülebilir. 10:1 veya 100:1 katsayı bölmeli direnç gerilim bölücüler. Yüksek dirençli girişli milivoltmetre. Tipik olarak, radyo amatörleri, giriş empedansı düşük olan bir avometre ile AC voltajını ölçer. En iyi sonuçlar, milivolt cinsinden hesaplanan çok düşük düşük frekanslı voltajları ölçmenizi sağlayan standart milivoltmetreler kullanılarak elde edilebilir. Bir otometre en iyi ihtimalle 0,1 V ölçebilir.

Şek. Şekil 88, yaklaşık 2 MΩ'luk bir giriş direncine sahip basit bir düşük frekanslı milivoltmetrenin şematik bir diyagramını göstermektedir. Ölçüm cihazının göstergesinin tam sapması, 15 ila 100 mV giriş voltajına karşılık gelir. Voltmetre 4,5 V'luk bir pil ile çalışır, bu kadar iyi sonuçlar ancak bu cihazın düşük frekanslı amplifikatörünün girişinde alan etkili bir transistör açıldığından elde edilebilir.

Amerikan radyo dergilerinden birinde yayınlanan şemaya göre (Şekil 88), milivoltmetre, alan etkili bir transistör T1 üzerinde bir kaynak takipçisi, ortak bir yayıcı devresine göre bağlanmış bir transistör T2 üzerinde bir voltaj yükselticisi ve bir bir akım ölçer ile yüklenen iki yarım dalga sinyal voltajı doğrultucu - bir mikroammetre . Sinyalin doğrultucuya yükseltilmesi ve bu nedenle cihazın hassasiyeti değişken bir direnç R5 tarafından düzenlenir. Ayrıca değişken direnç sürgüsü şemaya göre alt konumda ise milivoltmetrenin hassasiyeti 100 mV olur. Bu cihazın ölçüm aralığı, girişinde ölçülen sinyalin ek bir voltaj bölücü dahil edilmesiyle önemli ölçüde genişletilebilir. Bu durumda, giriş direnci 10 MΩ'den fazla olan çok aralıklı bir ölçüm cihazı alabilirsiniz.

KP103Zh veya KP103L (T1) ve MP41A (T2) transistörlerinin yanı sıra D9V-D9E (D1, D2) diyotları kullanılarak bir milivoltmetre yapılabilir. 3336L pil, güç kaynağı olarak kullanılabilir. Dış müdahaleyi önlemek için milivoltmetrenin parçalarının metal bir kasaya yerleştirilmesi arzu edilir.

Doğrusal ölçekli milivoltmetre. Çoğu avometrenin ve alternatif akımın milivoltmetresinin (yukarıda açıklananlar dahil) dezavantajı, diyot doğrultucu kazancının küçük bir sinyalle doğrusal olmamasından kaynaklanan sıfıra yakın ölçeğin tekdüze olmamasıdır. Bu tür cihazların ölçeğini doğrusallaştırmanın çeşitli yolları vardır, ancak çoğunlukla amatör radyo tasarımları için zordur. Bu bağlamda, bir İngiliz amatör radyo dergisinin sayfalarında açıklanan AC voltmetre, şematik diyagramı Şek. 89. Bu voltmetre, D1-D4 diyotları üzerinde, bir köşegeni 0-500 μA ölçekli ve 500 ohm'luk bir iç dirence sahip bir miliammetre ile yüklenmiş, diğeri ise kollektör ile kollektör arasına bağlanan bir köprü doğrultucudan oluşur. ortak bir vericiye sahip bir devreye göre bağlanmış bir transistör T1 üzerine monte edilmiş amplifikatör aşamasının tabanı. Diğer benzer voltmetrelerde, ikinci diyagonal kollektör ve emitör arasına bağlanır. Burada bir hata mı var? Numara. Bu cihazda, seri bağlı bir köprü doğrultucu ve kapasitör C2 aracılığıyla, kollektörden T1 transistörünün tabanına doğrusal olmayan bir negatif akım geri beslemesi meydana gelir.

Düşük sinyal voltajında diyotlardan geçen akım da küçük olduğundan, negatif geri beslemenin etkisi önemsiz olacaktır ve kaskad tarafından verilen kazanç büyüktür (60-100). Sinyal voltajı arttıkça diyotların iletkenliği artar ve bununla birlikte negatif geri besleme akımı artar ve bu da sahnenin kazancını azaltır. Ve girişteki sinyal ne kadar büyük olursa, sinyal doğrultucuya o kadar az yükseltilir. Sonuç olarak, voltmetre ölçeğinin ilk bölümü hizalanır (doğrusallaştırılır) ve voltmetre okumaları, mikroammetre ölçeğinin bölümleriyle tamamen çakışabilir. Bu cihaz tarafından ölçülen alternatif voltajın maksimum değeri, mikroammetrenin maksimum okumasının kiloohm cinsinden R3 direncinin direncine bölünmesine sayısal olarak eşittir. Örneğin, Şekil 2'deki şemada belirtildiğinde. 89 direnç R3 voltmetre, 0-5 V aralığında alternatif voltajı ölçebilir.

Bu voltmetrenin imalatında, Vst \u003d 80-120 ile KT315G tipi bir transistör kullanılması tavsiye edilir. Transistörün kollektör devresinde akan doğru akım miktarı, direnç R1'in direnci seçilerek düzenlenir. Diyotlar D18 veya D20, D9D, D9I tipinde olabilir. Şekilde belirtildiğinde. 89 kapasitör ile voltmetre, 20 Hz'den 600 kHz'e kadar olan frekans bandındaki voltajı ölçebilir. Cihaza güç sağlamak için bir Krona-VTs pil veya seri olarak bağlanmış iki adet 3336L pil kullanılır.

Vasiliev V.A. Yabancı amatör radyo tasarımları. M., "enerji", 1977.