Лекция 7. Универсальные вольтметры

При создании универсально вольтметра используется структура выпрямитель-усилитель. При измерении постоянных значений Uвх через переключатель SA подается на вход преобразователя импеданса (ПИ), выходной сигнал которого преобразовывается в масштабном преобразователе (МП). Нагрузкой МП является магнитоэлектрический микроамперметр. Преобразователь импеданса представляет собой обычный делитель напряжения.

Рис. 1

При измерении переменных значений Uвх поступает на вход ПАЗ, а постоянная составляющая с выхода ПАЗ измеряется вольтметром постоянного тока.

Кроме того, в основу УВ может быть положена структура усилитель–выпрямитель, обладающая малым порогом чувствительности. Структуры выпрямитель - усилитель имеют больший порог чувствительности, но они превосходят другие вольтметры по частотным характеристикам, поэтому используются в случаях, когда ставиться цель обеспечить работу вольтметра на ВЧ и не ставиться задача получения высокой чувствительности.

Схема состоит из пассивного МП и ПИ с выходом на магнитоэлектрический вольтметр. МП включает в себя 2 набора резисторов: R5-R8, которые вместе с переключателем SA1-1 образуют входной делитель напряжения, предназначенный для переключения верхних пределов диапазона измерения; R12-R16 – представляет собой набор добавочных сопротивлений магнитоэлектрического вольтметра и вместе с переключателем SA1-2 позволяет осуществляет осуществлять переключение нижних диапазонов измерения.

Рис. 2. Упрощенная принципиальная схема электрического вольтметра с пассивным ПАЗ

Преобразователь импеданса представляет собой усилитель, собранные на интегральных схемах DA1 (К504НТ1А) и DA2 (К140УД1А). Микросхема DA1 содержит согласованную пару пассивных транзисторов на входе, включенных по схеме истокового повторителя, что обеспечивает высокое входное сопротивление ПИ. Вход ПИ защищены от перегрузок диодами VD2 и VD3. микросхема DA2 яв-ся ОУ с дифференциальным входом. Для балансировки усилителя служит переменный резистор R11, подключенный через резисторы R9 и R10 ко входам DA2. В целом усилитель охвачен ООС, которая необходима для стабилизации характеристики усилителя и для обеспечения высокого значения входного импеданса. Питание микросхем осуществляется от параметрического стабилизатора. Магнитоэлектрический вольтметр выполнен на базе микроамперметра с добавочными резисторами R12 – R16, с регулируемыми резисторами R17 и R18 и кремниевыми стабилизаторами VD4 и VD5 для защиты измерительного механизма от перегрузок.

Схема вольтметра переменного тока состоит из ПАЗ и вольтметра постоянного тока. ПАЗ выполнен по схеме с закрытым входом на диоде – нувисторе, имеющего значительное обратное сопротивление и весьма малую входную емкость. ВЧ составляющая измерительного напряжения отфильтровывается фильтром R1-C1, а НЧ – фильтром R2-C2. Вольтметр переменного тока имеет 2 входа: низкочастотный и высокочастотный. При работе по НЧ входу размещенный в пробнике ПАЗ щуп А вставляется в гнездо. В этом измеренное напряжение подается на клемму Ux и функции зарядной – разрядной емкости ПАЗ выполняет С3. при использовании ВЧ входа на пробнике размещается насадка с конденсатором С6.. Падение напряжения на R3 от начального тока диода – нувистора компенсируется напряжением смещения нуля с R2. напряжение смещения стабилизировано компенсирующим стабилизатором RC.