Измерительные приборы на полевых транзисторах

На практике достаточно часто возникает необходимость измерения напряжения в высокоомных цепях (цепи затворов ПТ и управляющих сеток ламп), в которых использование таких широко распространённых приборов как ТТ-1, ТЛ-4 (и им подобных) невозможно ввиду их низкого входного сопротивления. Ламповые вольтметры, обладающие высоким входным сопротивлением, довольно громоздки и требуют некоторого времени на прогрев ламп.

Для измерения сопротивлений, исчисляемых мегаомами (например, сопротивление изоляции датчиков), необходим также лёгкий, надёжный и удобный прибор, что особенно важно при проведении измерений сопротивлений изоляции датчиков в корпусах самолётов, кораблей и т. д. На помощь приходят компактные и экономичные приборы, выполненные на полевых транзисторах.

Рис. 6. Принципиальная схема вольтомметра.

На рис. 6 изображена принципиальная схема вольтомметра [8], позволяющего при входном сопротивлении 10 МОм измерять постоянное напряжение до 500 В в шести поддиапазонах: 0-1, 0-2,5; 0-10; 0-25; 0-100 и 0-500 В. Здесь имеется также возможность измерять сопротивления от 100 Ом до 100 МОм, причём для этого не требуется подключать дополнительный источник питания. Усилитель вольтметра для уменьшения дрейфа нуля выполнен по дифференциальной схеме с общим стоком. В цепи истоков включён измерительный прибор. Последовательно с микроамперметром включены резисторы R15 и R16, которые служат для установки тока, отклоняющего стрелку прибора на всю шкалу. Потенциометром R13 производится установка нуля. Для защиты транзистора Т1 от переменных и импульсных напряжения служит цепочка R11C1; цепочка R17C2 с аналогичным назначением соединяет затвор полевого транзистора Т2 с положительным полюсом источника питания. Для защиты от больших постоянных напряжений ко входу каскада на транзисторе Т1, подключён кремниевый стабилитрон Д1, который ограничивает напряжение на входе до 8-9 В. Резисторы R18-R2l и потенциометр R22 представляют собой делитель, с выхода которого на вход омметра поступает постоянное напряжение питания 1 В. Резисторы делителя подбираются так, чтобы его входное сопротивление составляло 1 кОм. Переключатель поддиапазонов В1 механически связан с переключателем В2, причём последний срабатывает при переходе от измерения напряжений к измерению сопротивлений.

Описания приборов для измерения слабых токов (микроамперметры и наноамперметры), выполненных на полевых транзисторах, можно найти в [2, 9].

Рис. 7. Прибор для измерения вспышек света.

Простой, компактный и экономичный прибор для измерения энергии одиночной вспышки света (или серии вспышек света) также может быть выполнен на полевых транзисторах. Принципиальная схема такого прибора изображена на рис. 7 [10]. Рассмотрим кратко его принцип действия. Когда свет падает на фотодиод Д3 сопротивление последнего уменьшается, и конденсатор С заряжается через диод Д3 до напряжения, пропорционального общей энергии падающего света. С окончанием светового импульса фотодиод Д1 возвращается в исходное состояние, и напряжение на конденсаторе С запирает диод Д3, что предотвращает разряд конденсатора С по этой цепи. Так как полевые транзисторы Т1 и Т2, включённые по дифференциальной схеме, обладают высоким сопротивлением, то напряжение на конденсаторе С может быть измерено без внесения заметных погрешностей.

Конденсатор необходимо выбирать с малым током утечки. Выбор ёмкости конденсатора зависит от уровня интенсивности измеряемых световых импульсов и их длительности. Для получения хорошей линейности конденсатор должен заряжаться до напряжения не более 2-3 В.

Тумблер В3 подключает к схеме источник питания. Когда тумблер выключают, то источники отключают от схемы; одновременно конденсатор С разряжается через резистор R1 (сопротивлением 100 Ом), который подключается к общей шине. В результате схема возвращается в исходное состояние, после чего она готова к измерению следующего светового импульса. Стрелочный индикатор до проведения измерений устанавливается на нуль с помощью балансирующего потенциометра «Уст. нуля», который регулирует напряжение, подаваемое на транзисторы Т1 и Т2.