книги из ГПНТБ / Соркин И.М. Основы радиоизмерительной техники

■2240

$

Рис. 2-24. Принципиальная схема универсального комбинированного прибора.

При измерении постоянного тока прибор работает по схеме ам­

прибор включается как милливольтметр постоянного тока с добавоч­ ным сопротивлением R33.

Для измерения постоянного напряжения магнитоэлектрический микроамперметр включается последовательно с добавочными сопро­ тивлениями —R7 по схеме вольтметра постоянного тока. Преде­ лы измерений: 1—3—10—30—100—300 и 1 000 в. Измерение напря­ жения переменного тока выполняется по схеме вольтметра с обрат­ ным выпрямителем.

При измерении сопротивлений прибор включается по схеме ом­ метра с декадно-кратными пределами измерений. В положении пере­ ключателя, соответствующем множителю 1, пределы измерений со­ противлений составляют от 1 ом до 2 ком и соответственно расши­ ряются в 10, 100, 1 000 и 10 000 раз при других положениях пере­ ключателя.

За последние годы в радиоизмерительной технике на­ ряду с диодами получают все большее применение полу­ проводниковые триоды — транзисторы, обладающие вы­ сокими техническими и эксплуатационными качествами: малыми габаритами, большим сроком службы и малой потребляемой мощностью. Применение транзисторов в радиоизмерительной технике является весьма перспек­ тивным, так как позволяет создавать высокочувстви­ тельные малогабаритные приборы с малой потребляемой мощностью порядка единиц милливатт. Такие приборы с питанием от малогабаритных сухих батарей являются особо ценными при эксплуатации в условиях отсутствия сети переменного тока.

На рис. 2-25 приведена принципиальная схема измерителя вы­ хода приемников с пределами измерений от 50 мв до 150 в, пере­ крываемыми четырьмя шкалами с поддиапазонами 0,3; 1,5; 15 и 150 в. В приборе для повышения чувствительности на шкале 0,3 в применен усилитель на транзисторе по схеме с заземленным коллек­ тором. Питание усилителя производится от сухой батареи типа ФМЦ-0,7 напряжением 4,5 в. Потребляемая мощность составляет около 2,5 мет. На остальных шкалах прибор работает без источни­ ков питания. Применение транзистора в данной схеме повышает чувствительность вольтметра в 10 раз, что дает возможность изме­ рять не только выходной сигнал, но и уровень шумов приемника.

2-7. ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Принцип действия электронных вольтметров основан на детектировании измеряемого высокочастотного на­ пряжения электронной лампой и измерении выпрямлен­ ного тока магнитоэлектрическим микроамперметром,

50

шкала которого градуирована непосредственно в еди­ ницах измеряемого напряжения.

В зависимости от рода детектирования измеряемого

Рис. 2-25. Принципиальная схема измерителя выхода на полупроводниковом триоде.

пазон частот и точность показаний. Согласно ГОСТ 9781-61, электронные вольтметры делятся по точности на классы: 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0 и 10,0, определяемые величиной основной погрешности.

По сравнению с вольтметрами других систем элек­ тронные вольтметры обладают рядом преимуществ, главными из которых являются большое входное сопро­ тивление и широкий диапазон частот. Эти свойства электронного вольтметра являются особенно ценными при измерении напряжений в цепях высокой частоты и режимов ламп в радиосхемах, так как позволяют про­ изводить измерение напряжения без потребления за-

Таким образом, в электронном вольтметре с анодным детектированием на небольшие пределы измерений по­ рядка 5—10 в шкала будет квадратичной.

Входное сопротивление электронного вольтметра с анодным детектированием составляет несколько ме­ гом, а диапазон частот — порядка 100 Мгц.

Лучшие результаты дает мостовая схема электрон­ ного вольтметра с анодным детектированием (рис. 2-28).

Рис. 2-27, Детектирование измеряемого напряжения на сеточной характеристике анодного тока.

В этой схеме электронная лампа включена в одно плечо моста, а в три остальных включены сопротивления R\, R2, R3. Перед измерением входные зажимы замыкаются, и изменением сопротивления Rt прибор устанавливается на нуль. Измеряемое напряжение, будучи приложено к сетке лампы, вызывает приращение анодного тока и, следовательно, уменьшает сопротивление лампы посто­ янному току. Это приводит к нарушению баланса моста, вследствие чего микроамперметр, включенный в его

53

ДИаГоНаЛи, Дает Показание, соответствующее величине приложенного измеряемого напряжения.

В о л ь т м е т р с с е т о ч н ы м д е т е к т и р о в а н и е м . Принципиальная схема электронного вольтметра с сеточ­ ным детектированием приведена на рис. 2-29. В этой схе­ ме происходит детектирование измеряемого напряжения в сеточной цепи электронной лампы с последующим уси-

*А

в режиме, при котором имеется некоторый начальный се­ точный ток /со (рис. 2-30), величина которого определит­ ся точкой пересечения нагрузочной прямой 0.4, проведен-

, 1

ной под углом a = arctgp— к горизонтальной оси и стаАС

тической характеристики сеточного тока. Падение напря­

нии утечки /Усо= гсо • R c, определит положение начальной рабочей точ­ ки А на характеристи­ ке сеточного тока. При детектировании пода­ ваемого на сетку изме-

Рис. 2-30. Детектирование измеряемого напряжения на характеристике сеточного тока.

54

ряемого переменного напряжения U=''Umsmeit на харак­ теристике сеточного тока I c = f2 (Uc) происходит прира­ щение сеточного тока А/с. Падение напряжения, созда­ ваемое этим током на нагрузочном сопротивлении AUc = = AICRC, вызовет уменьшение анодного тока А/а (на прямолинейной части характеристики / а= Д(Нс)), соот­ ветствующее величине измеряемого напряжения Um.

Характер шкалы электронного вольтметра с сеточным детектированием определится динамической характери­ стикой его сеточного тока. Начальная часть шкалы, со­ ответствующая детектированию малых напряжений, бу­ дет иметь квадратичный характер. Для измеряемых на­

Электронные вольтметры с сеточным детектировани­ ем по сравнению с вольтметрами с анодным детектиро­ ванием обладают большей чувствительностью и поэтому применяются для измерения малых напряжений. Однако

диодного вольтметра (рис. 2-31) состоит из последова­ тельно соединенных диода, нагрузочного сопротивления и магнитоэлектрического микроамперметра, шунтирован­ ного емкостью. Подаваемое на вход прибора измеряемое переменное напряжение детектируется, и показания ми­ кроамперметра будут соответствовать среднему значе­ нию выпрямленного тока / ср. Характер шкалы электрон­ ного вольтметра, определяемый динамической характе­ ристикой диода, зависит от величины нагрузочного со­ противления R. При надлежащем подборе величины на­ грузочного сопротивления зависимость выпрямленного

55

гока от амплитуды приложенного напряжения носит квадратичный характер:

Следовательно, показание прибора будет соответство­ вать эффективным значениям измеряемого напряжения. Такой вольтметр называется к в а д р а т и ч н ы м и при­ меняется в тех случаях, когда необходимо измерять эф­ фективное значение напряжения независимо от его фор­ мы, например среднеквадратичное напряжение гармо­ ник или напряжение шумов.

При дальнейшем увеличении нагрузочного сопротив­ ления динамическая характеристика диода приближа-

с

ется к линейной, и показания прибора будут пропорцио­ нальны средним значениям измеряемого напряжения в первой степени:

шого начального квадратичного участка, соответствую­ щего детектированию малых измеряемых напряжений.

А м п л и т у д н ы й д и о д н ы й в о л ь т м е т р , прин­ ципиальная схема которого показана на рис. 2-32, рабо­ тает следующим образом. При подаче измеряемого переменного напряжения U=Ums\nat к зажимам вольт­ метра ток, проходящий через диод в положительные полупериоды, будет заряжать конденсатор до напряже­ ния Uc, близкого к максимальному значению измеряе-

56

кого переменного напряжения Uc ~ U m. В интервале времени t\—12, когда мгновенные значения измеряемого напряжения становятся меньше напряжения на конден­ саторе, последний будет разряжаться через сопротив­ ление R и миироамнерметр. Так как сопротивление диода значительно меньше, чем сопротивление нагруз­ ки R, то за;ряд конденсатора будет происходить быстро, а разряд — медленно, по пологой экспоненциальной кри­ вой (рис. 2-33). В результате напряжение на конденса­ торе, измеряемое микроамперметром, практически остается постоянным и примерно равно амплитуде изме­ ряемого напряжения. Показание прибора определится проходящим через него средним постоянным током / ор = = UdR. Так как для достаточно большого R Uс ~ Uт, то

(2-44)

Таким образом, такой вольтметр имеет линейную шка­ лу и дает показания, соответствующие амплитудным значениям измеряемого напряжения независимо от его формы.

Д и о д н ы й в о л ь т м е т р с у с и л и т е л е м по­ с т о я н н о г о т о к а . В диодном амплитудном вольт­ метре получение высокого входного сопротивления и ли­ нейности шкалы за счет увеличения нагрузочного сопротивления диода приводит к понижению чувстви­ тельности вольтметра. Повышение чувствительности диодного вольтметра при одновременном сохранении его высокого входного сопротивления и линейности шкалы может быть достигнуто применением усилителя постоян­ ного тока (рис. 2-34).

В этой схеме первый каскад является диодным амплитудным вольтметром, а второй представляет со­ бой усилитель постоянного тока с отрицательной обрат­ ной связью, в катодной цепи которого включен магнито­ электрический микроамперметр по мостовой компенси­ рованной схеме. Установка нуля вольтметра производит­ ся с помощью сопротивления R&. Измеряемое перемен­ ное напряжение детектируется диодом, а выпрямленное отрицательное напряжение с .нагрузочного сопротивле­ ния диода поступает на вход усилителя постоянного тока, что приводит к уменьшению анодного тока лампы.

57

1tpи этом компенсация тока в мостовой схеме нарушает­ ся и микроамперметр дает показание, соответствующее величине измеряемого напряжения. Сопротивление R2 и конденсатор С2 образуют фильтр для ослабления со­ ставляющей переменного напряжения. Изменение пре­ делов измерений осуществляется переключением катод-

Рис. 2-34. Принципиальная схема диодного вольт­ метра с усилителем постоянного тока.

ного сопротивления R 3. Для того чтобы при этом режим лампы сохранялся неизменным, на сетку лампы задает­ ся дополнительное положительное напряжение, снимае­ мое с части сопротивления R7 .

Эквивалентная схема усилителя по­ стоянного тока с отрицательной обрат­

Если выбрать параметры схемы так, чтобы

58