Глава 6

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

6.1. Общие сведения

Аналоговый электронный вольтметр — измерительный прибор, представляющий собой сочетание электронного преобразователя, выполненного на лампах, полупроводниковых элементах, интегральных микросхемах, и магнитоэлектрического измерителя.

Различают аналоговые электронные вольтметры постоянного, переменного, импульсного токов, фазочувствительные, селективные, универсальные, которые используют для измерения напряжения в радиоэлектронных цепях.

Аналоговые электронные вольтметры постоянного тока по сравнению с магнитоэлектрическими вольтметрами имеют большое входное сопротивление (порядка 30 МОм) и высокую чувствительность. Значение входного сопротивления неизменно при переключении пределов измерения.

Схема аналогового электронного вольтметра постоянного тока представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схема электронного вольтметра постоянного тока

Вольтметр состоит из входного устройства — высокоомного резистивного делителя напряжения; электронного преобразователя— усилителя постоянного тока; электромеханического преобразователя — магнитоэлектрического микроамперметра.

Усилитель постоянного тока (УПТ) предназначен для повышения чувствительности вольтметра, является усилителем мощности, увеличивающим мощность сигнала до уровня, необходимого для приведения в действие магнитоэлектрического измерителя. УПТ должен обладать высокой линейностью амплитудной характеристики, постоянством коэффициента ' усиления, малым дрейфом нулевого уровня.

Линейность амплитудной характеристики обеспечивается правильным выбором режимов работы ламп, транзисторов, микросхем усилителя. Отрицательная обратная связь в усилителе повышает стабильность коэффициента усиления и улучшает линейность амплитудной характеристики. Стабилизация питающих напряжений также способствует стабилизации коэффициента усиления.

Для уменьшения дрейфа нулевого уровня, кроме стабилизации питающих напряжений, усилитель выполняют по мостовой балансной схеме. Расширение пределов измерения осуществляется с помощью делителя и сопротивления обратной связи.

Аналоговые электронные вольтметры переменного тока строятся по схемам: 1) преобразования переменного напряжения в постоянное и дальнейшего усиления постоянного напряжения (рис. 6.2, а); 2) усиления переменного напряжения и дальнейшего преобразования переменного напряжения в постоянное (рис. 6.2,6).

Вольтметры, построенные по первой схеме, характеризуются широким частотным диапазоном 20 Гц — 1000 МГц, но недостаточно высокой чувствительностью. Вольтметры, построенные по второй схеме, характеризуются сравнительно узким частотным диапазоном 10 Гц — 20 МГц, определяемым полосой пропускания усилителя переменного тока, но более высокой чувствительностью.

Рис. 6.2. Схемы электронных вольтметров переменного тока

Универсальные аналоговые электронные вольтметры, предназначенные для измерений в цепях постоянного и переменного токов, реализуются по схеме, показанной на рис. 6.3.

Характеристики аналоговых электронных вольтметров переменного тока и характер их шкал в основном определяются схемой электронного преобразователя (детектора). Различают преобразователи амплитудного, средневыпрямленного, среднеквадратического значений, преобразующие переменное напряжение в постоянное, пропорциональное по уровню соответственно амплитудному, средневыпрямленному и среднеквадратическому значениям измеряемого напряжения.

Рис. 6.3. Схема универсального аналогового электронного вольтметра

Рис. 6.4. Схема аналогового электронного вольтметра В7-26

Вход преобразователей относительно постоянной составляющей измеряемого напряжения может быть открытым либо закрытым (с разделительным конденсатором на входе).

По частотному диапазону аналоговые электронные вольтметры переменного тока делятся на низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные. На рис. 6.4 показана схема универсального аналогового электронного вольтметра В7-26 для измерения напряжения в цепях постоянного тока U_, переменного тока низкой U_~н.ч и высокой U_~в.ч частот.