Электронные аналоговые вольтметры

Структура

электронная входная цепь

+

магнитоэлектрический измерительный механизм

Характеристики

1. Высокая чувствительность.

2. Широкий диапазон измеряемых напряжений: от десятков нановольт (на постоянном токе) до десятков киловольт.

3. Высокое входное сопротивление:

R _вх > 1 МΩ

4. Широкий диапазон частот:

= (постоянный ток) ÷ сотни МГц

5. Класс точности:

1,0 ÷ 4,0.

Рассмотрим следующие виды электронных аналоговых вольтметров.

1. Вольтметры постоянного тока.

На приведенной схеме ВД — входной делитель, УПТ — усилитель постоянного тока, ИМ — измерительный механизм (магнитоэлектрический).

Отклонение стрелки вольтметра α равно

,

где k _ВД — коэффициент преобразования входного делителя, k _УПТ — коэффициент преобразования усилителя постоянного тока, S_U — чувствительность по напряжению.

Входной делитель масштабирует входной сигнал, УПТ — обеспечивает высокое входное сопротивление.

Замечание. УПТ с высоким k _УПТ построить можно, но это резко снизит точность измерений. Поэтому на практике k _УПТ » 1.

Описанная структура используется для милливольтметра (минимальный измерительный сигнал 10 мВ). Для измерения меньших напряжений используется структура М–ДМ (модулятор-демодулятор) для УПТ:

На приведенной схеме М — модулятор, ДМ — демодулятор, Г — генератор, У_~ — усилитель переменного тока, ИМ — измерительный механизм.

В качестве М и ДМ используются электронные аналоговые ключи.

Для этой схемы u _вых = ku_x, k ≤ 10⁵.

Недостатком является то, что схема зависит от полярности входного сигнала.

2. Вольтметры переменного тока.

Существуют 2 схемы:

(I)

(II)

На этих схемах Пр — преобразователь переменного тока в постоянный, У_~ — усилитель переменного тока, ИМ — измерительный механизм.

Вольтметры типа I имеют широкий частотный диапазон: 10 Гц ÷ 1 ГГц, но невысокую чувствительность.

Вольтметры типа II обеспечивают бóльшую чувствительность, но верхняя граница частотного диапазона снижается до 10 МГц.

В зависимости от типа преобразования переменного тока в постоянный, выделяют вольтметры амплитудных значений, вольтметры средних значений и вольтметры действующих значений.

Вне зависимости от типа преобразования, шкала вольтметров переменного тока градуируется в действующих значениях синусоидального напряжения.

Преобразователи амплитудных значений (пиковые детекторы)

a. Пиковый детектор с открытым входом

Схема:

Время заряда конденсатора

,

время разряда

.

Недостатком данной схемы является то, что при наличии постоянной составляющей входного сигнала, она проходит на выход:

b. Пиковый детектор с закрытым входом

Схема:

Показания прибора равны

Преобразователи средних значений

Показания прибора равны

3. Универсальные вольтметры:

4. Импульсные вольтметры — используются для измерения амплитуды импульсных всплесков с характеристиками:

a. длительность импульса τ = 10 ÷ 100 нс;

b. скважность θ = T / τ до 10⁹ (T — период сигнала).

5. Селективные вольтметры — предназначены для измерения действующего значения в некоторой полосе частот или действующего значения отдельных гармоник переменного входного сигнала.

Дата добавления: 2015-07-14