Det digitale millivoltmeteret er laget i form av en modul som kan brukes som panelvoltmeter, spennings- eller strømmåler i en justerbar strømkilde, og etter å ha opprettet inngangskretsene, kan den brukes til å designe et digitalt multimeter med egne hender. Måleren er bygget ved hjelp av en tresifret omformer av typen C520D. Måleren lar deg ta mål konstant spenning fra -99 til +999 mV med en feil på ikke mer enn 0,1 % av målt verdi.

Ris. 1. Elektrisk kretsskjema

Omformeren bestemmer automatisk tegnet på den målte spenningen. Ved bruk av den integrerte kretsen 40511 som en dekoder, ved måling av en positiv spenning, vises verdien uten et tegn på syv-segmentindikatoren, og bokstaven A vises før den negative verdien. tegn B-B for positive spenninger og A-A for negative. To justeringer må gjøres i enheten: ved hjelp av potensiometeret P2 justeres ustabilitetsspenningen til inngangssystemet til omformeren, på slutten Hi er koblet til "jorden", tjener potensiometer P1 til å kalibrere omformeren. Det er nødvendig å bruke en spenning på 900 mV til inngangen til måleren og ved å bruke potensiometeret P1 sette den til 900 på indikatoren.
Enheten må drives av en stabilisert spenning på 5 V.

Ris. 2. Kretskort
På grunn av bruken av tilgjengelige og billige VQE23-indikatorer, brukes ikke en del av indikatoren. Trykt kretskort Millivoltmeteret er designet for å gjøre installasjonen så enkel som mulig. Indikatorkortet skal loddes vinkelrett på hovedkortet. Når Hi-inngangen ikke er tilkoblet, indikerer måleren en tilstand med overrekkevidde.

Ris. 3. Plassering av tavler.

11. ELEKTRONISK VOLTMETER

I elektroniske voltmetre konverteres den målte spenningen av analoge elektroniske enheter til likestrøm, som mates til en magnetoelektrisk målbar mekanisme med en skala gradert i spenningsenheter Elektroniske voltmetre har høy følsomhet og et bredt spekter av målte spenninger (fra titalls nanovolt ved likestrøm til titalls kilovolt) kan inngangsimpedans (mer enn 1 MΩ) operere i et bredt frekvensområde (fra likestrøm opptil frekvenser i størrelsesorden hundrevis av megahertz). Disse fordelene har ført til utbredt bruk av elektroniske voltmetre.

Oftest brukes kretser med direkte signalkonvertering i elektroniske voltmetre (se § 4-5). I dette tilfellet kan analoge elektroniske komponenter introdusere betydelige feil. Dette gjelder spesielt ved måling av lave spenninger eller spenninger høye frekvenser. Derfor har elektroniske voltmetre vanligvis relativt lave nøyaktighetsklasser (1-6). Balanserende konverteringsvoltmetre har vanligvis høyere nøyaktighetsklasser (0,2 - 2,5), men de er mer komplekse og mindre praktiske å bruke.

Det er mange forskjellige typer voltmetre tilgjengelig for tiden. I henhold til formålet og operasjonsprinsippet kan de vanligste voltmetrene deles inn i DC voltmetre, vekselstrøm, universell, impulsiv og selektiv.

DC voltmetere. Et forenklet blokkskjema over slike voltmetre er vist i fig. 6-1 hvor VD- innspill

Fig 6-1- Strukturopplegg DC elektronisk voltmeter

spenningsdeler; UPT - DC forsterker; IM - magnetoelektrisk målemekanisme. Avviksvinkel for pekeren til målemekanismen, hvor k vd , k opp til - henholdsvis konverteringskoeffisienter (gevinst). VD og OPP TIL,S U - spenningsfølsomhet til målemekanismen; k v - konverteringsfaktor for det elektroniske voltmeteret; U X - målt spenning.

Seriekoblingen til en spenningsdeler og en forsterker er et karakteristisk trekk ved konstruksjonen av alle elektroniske voltmetre. En slik struktur gjør det mulig å gjøre voltmetre svært følsomme og multi-limit ved å endre deres totale konverteringskoeffisient over et bredt område. . Imidlertid øker følsomheten til DC voltmetre ved å øke forsterkningen OPP TIL støter på tekniske vanskeligheter på grunn av ustabilitet i arbeidet OPP TIL, karakterisert ved en endring i k UPT og drift "null" (spontan endring i utgangssignalet) til forsterkeren. Derfor, i slike voltmetre, som regel, k UPT ≈ 1, og hovedformålet OPP TIL- gi en stor inngangsmotstand til voltmeteret. I denne forbindelse er den øvre grensen for målinger av slike voltmetre ikke lavere enn titalls eller enheter av millivolt.

For å redusere virkningen av ustabilitet OPP TIL i voltmetere gir de muligheten til å justere "null" og konverteringsfaktoren til forsterkeren før måling.

Det betraktede blokkskjemaet til et DC-voltmeter brukes som en del av universelle voltmetre (se nedenfor), siden med en liten komplikasjon - å legge til en AC til DC-omformer, blir det mulig å måle AC-spenning.

For å lage svært følsomme DC-voltmetre (mikrovoltmetre), brukes DC-forsterkere, bygget i henhold til M - DM-skjemaet (modulator - demodulator), vist i fig. 6-2, en, hvor M- modulator; DM - demodulator; G - generator; På ~ - AC forsterker. AC-forsterkere passerer ikke DC-komponenten til signalet, og derfor har de ikke "null" driftkarakteristikken til OPP TIL. På fig. 6-2, b viser et forenklet tidsdiagram over spenningene ved utgangen til individuelle blokker. Generatoren styrer driften av modulatoren og demodulatoren, som i det enkleste tilfellet er analoge brytere, som synkront lukker og åpner dem ved en viss frekvens. På Ved utgangen til modulatoren vises et unipolart pulssignal, hvis amplitude er proporsjonal med den målte spenningen. Den variable komponenten til dette signalet blir forsterket av forsterkeren Y~, og deretter likerettet av demodulatoren. Bruken av en kontrollert demodulator gjør voltmeteret følsomt for polariteten til inngangssignalet.

Gjennomsnittsverdien av utgangssignalspenningen er proporsjonal med inngangsspenningen U СР = kU X . Siden en slik forsterkerkrets gjør det mulig praktisk talt å fjerne "null"-driften og har en stabil forsterkning, vil koeffisienten k kan nå store verdier, for eksempel k = 3,33 10 5 for et V2-25 mikrovoltmeter. Som et resultat, for mikrovoltmetre, kan den øvre grensen for målinger ved høyeste følsomhet være enheter av mikrovolt. Således har DC mikrovoltmeteret V2-25 øvre målegrenser på 3, 10-300, 1000 μV med en grunnleggende redusert feil på ± (0,5-6).%.

AC voltmetere. Slike voltmetre består av en AC til DC spenningsomformer, magnetoelektriske målemekanismeforsterkere. Det er to generaliserte blokkskjemaer av AC voltmetre (fig. 6-3), som er forskjellige i sine egenskaper.I voltmetre i henhold til kretsen i fig. 6-3, en målt spenning og X først konvertert til likespenning, som deretter påføres OPP TIL og DEM, som i hovedsak er et DC-voltmeter. Konverter Etc er en ikke-lineær kobling med lav treghet (se nedenfor), så voltmetre med en slik struktur kan operere i et bredt frekvensområde

Ris. 6-2. Strukturdiagram (a) og tidsdiagram for signaler (b) til et elektronisk DC voltmeter med en forsterker M - DM

Ris. 6-3. Strukturelle diagrammer av AC voltmetre

sone (fra titalls hertz til 10 "MHz). For å redusere påvirkningen av distribuerte kapasitanser og induktanser til inngangskabelen og inngangskretsen til enheten, er omformere vanligvis laget i form av eksterne sondenoder. Samtidig er disse manglene OPP TIL og funksjonene ved driften av ikke-lineære elementer ved lave spenninger tillater ikke å gjøre slike voltmetre svært følsomme. Vanligvis er deres øvre grense for måling ved maksimal følsomhet titalls - enheter av millivolt.

I voltmetre laget i henhold til skjema 6-3, b, på grunn av foreløpig forsterkning, er det mulig å øke følsomheten. Opprettelsen av AC-forsterkere med høy forsterkning som opererer i et bredt frekvensområde er imidlertid et ganske vanskelig teknisk problem. Derfor har slike voltmetre et relativt lavt frekvensområde (1 - 10 MHz); den øvre grensen for måling ved maksimal følsomhet er titalls eller hundrevis av mikrovolt.

Avhengig av typen AC/DC-omformer, kan avvik fra pekeren til målemekanismen til voltmetre være proporsjonale med amplituden (topp), gjennomsnittet (gjennomsnittlig utrettet) eller effektive verdier av den målte spenningen. I denne forbindelse kalles voltmetre henholdsvis amplitude, gjennomsnittlig eller effektiv verdi voltmetre. Imidlertid, uavhengig av omformertype, er skalaen til AC-voltmetre som regel kalibrert i de effektive verdiene til den sinusformede spenningen.

Toppverdi voltmetere har amplitudeverdiomformere (toppdetektorer) med åpen (fig. 6-4, en) eller lukket (fig. 6-5, en) innganger, hvor u BX og u OUT - inngangs- og utgangsspenning til omformeren. Hvis volt-

Ris. 6-4. Opplegg ( en) og signaltidsdiagrammer (b og i) amplitudeverdiomformer (toppdetektor) med åpen inngang

Ris. 6-5. Skjema (a) og tidsdiagrammer for signaler (b) til omformeren av amplitudeverdier med en lukket inngang

meter har strukturen til fig. 6-3, a, så for omformeren u in = u x. I amplitudetransdusere med åpen inngang lades kondensatoren nesten maksimalt og X maks positiv (for en gitt påslag av dioden) verdi for inngangsspenningen (se fig. 6-4, b). Spenningsrippelen u OUT på kondensatoren forklares av dens opplading med en åpen diode, når u IN > u OUT, og dens utlading gjennom motstanden R med en lukket diode, når u VX< u ВЫХ. Как видно из рисунка, отпирание диода и подзаряд конденсатора происходит лишь в короткие промежутки вре­мени θ, определяемые постоянными времени заряда т 3 и разряда т р. Для того чтобы пульсации напряжения на выходе преобразо­вателя были незначительными, необходимо обеспечить т 3 < l/f В, т р >l/f H , hvor f B , f H - øvre og nedre grenser for frekvensområdet til voltmeteret. I dette tilfellet, gjennomsnittsverdien av utgangsspenningen u cp ≈ u xmax og følgelig avviksvinkelen til pekeren til målemekanismen

, hvor k v- voltmeter omregningsfaktor.

Et trekk ved amplitudeomformere med åpen inngang er at de passerer den konstante komponenten av inngangssignalet (positiv for en gitt inkludering av dioden). Så for deg BX = U 0 + U m sin ωt med U 0 > U m (se fig. 6-4, c), gjennomsnittsverdien av utgangsspenningen u cp ≈ Uo+ U m . Derfor, α= k v (U 0 + U m ). Tydeligvis for deg BX<0 подвижная часть DEM vil ikke avvike, siden i dette tilfellet er diode D lukket.

I omformere med lukket inngang (fig. 6-5, a, b) i stabil tilstand på en motstand R uavhengig av tilstedeværelsen av en konstant komponent av inngangssignalet, er det en pulserende

Spenning u R varierer fra 0 til -2 U m, hvor U m- amplitude av den variable komponenten til inngangsspenningen. Gjennomsnittsverdien av denne spenningen er nesten lik U m . For å redusere utgangsspenningsrippelen i slike omformere, er et lavpassfilter installert R Ф C Ф . Dermed bestemmes avlesningene til voltmeteret i dette tilfellet bare av amplitudeverdien til den variable komponenten av inngangsspenningen u X dvs. en= k V U m .

Egenskaper til amplitudeomformere med åpne og lukkede innganger bør tas i betraktning ved måling med elektroniske voltmetre.

Siden skalaen til voltmetre er kalibrert i de effektive verdiene til den sinusformede spenningen, er det nødvendig å foreta en passende omberegning ved måling av spenninger av en annen form hvis amplitudefaktoren til den målte spenningen er kjent. Amplitudeverdien til den målte spenningen i en ikke-sinusformet form U m = k en . c U ETC = 1,41 U ETC, hvor k en . c\u003d 1,41 - toppfaktor for sinusoiden; U ETC- spenningsverdi, avlest på skalaen til enheten. Effektiv verdi av den målte spenningen , hvor k en - amplitudefaktor for den målte spenningen.

Gjennomsnittlig verdi voltmetere ha AC/DC-omformere tilsvarende de som brukes i likeretter (se § 5-4). Slike voltmetre har vanligvis strukturen vist i fig. 6-3, b. I dette tilfellet tilføres en forforsterket spenning til likeretteromformeren og X som øker følsomheten til voltmetre og reduserer effekten av ikke-linearitet til diodene. Avviksvinkelen til den bevegelige delen av målemekanismen for slike voltmetre er proporsjonal med den gjennomsnittlige likerettede verdien av den målte spenningen, dvs.

.

Skalaen til slike voltmetre er også kalibrert i de effektive verdiene til den sinusformede spenningen. Ved måling av en ikke-sinusformet spenning er gjennomsnittsverdien av denne spenningen , og den effektive verdien er, hvor U PR er voltmeteravlesningen; k F.S = 1.11 - sinusformfaktor; til f – formfaktoren til den målte spenningen. .

RMS voltmetre har en AC-spenningsomformer med en kvadratisk statisk konverteringskarakteristikk

. Som en slik omformer brukes termiske omformere, kvadreringsenheter med en stykkevis lineær tilnærming av en parabel, vakuumrør og andre. Dessuten, hvis den effektive verdien voltmeter er laget i henhold til blokkdiagrammene vist i

Ris. 6-6 Diagram over en elektronisk voltmeter effektiv verdi (med ensartet skala)

ris. 6-3, uavhengig av formen på kurven til den målte spenningen, er avviket til pekeren til målemekanismen proporsjonal med kvadratet på den effektive verdien av den målte spenningen:

.

Som du kan se, har et slikt voltmeter en kvadratisk skala. Et enhetlig skala rms voltmeter er vist i figur 6-6, som bruker to firkantbølgeomformere, hvorav den ene er inkludert i en negativ tilbakekoblingskrets. Som slike omformere brukes termiske omformere, for hvilke termo-EMF er lik, henholdsvis:

, hvor jeg 1, jeg 2 - strømmer som strømmer gjennom termoelementvarmere; k 1 , k 2 - koeffisienter avhengig av egenskapene til termiske omformere. Utgangsstrømmen til en bredbånds AC-forsterker Y er proporsjonal med den målte spenningen: I 1 \u003d k Y U X , derfor

. Med høy gevinst OPP TIL dens innspill

. Følgelig

og avvik av pekeren til målemekanismen

Dermed er avviket til pekeren til målemekanismen proporsjonal med den effektive verdien av den målte spenningen.

Som et eksempel kan vi nevne VZ-43 AC millivoltmeteret produsert av industrien med en amplitudeomformer, som har øvre målegrenser på 10, 30 mV - 3 V og en grunnleggende feil på ± (4-25) % i frekvensområdet 10 Hz-1GHz; AC millivoltmeter VZ-41 med en likeretteromformer, med øvre pre-

Ris. 6-7. Skjema (a) og tidsdiagram for signaler (b) diodekompensasjonsvoltmeter

tilfeller 3, 10 mV - 300 V og grunnleggende feil ± (2,5-10) % i frekvensområdet 20 Hz - 10 MHz; AC mikrovoltmeter VZ-40 med termiske omformere i direkte og reverserte konverteringskretser, med øvre grenser på 30, 100 μV - 300 V og en grunnleggende feil på ± (2,5-10) % i frekvensområdet 5 Hz - 5 MHz.

I tillegg til de betraktede AC voltmetrene, tilgjengelig for øyeblikket diodekompensasjonsvoltmeter.

Prinsippet for drift av slike voltmetre er illustrert av diagrammet i fig. 6-7, a, hvis hovedelementer er: diode D; svært følsomt magnetoelektrisk galvanometer - nullindikator NI; eksemplarisk spenningsdeler ODN. Basert på den idealiserte representasjonen av strøm-spenningskarakteristikken til dioden (fig. 6-7, b) i form av en brutt linje, kan vi anta at i fravær av spenning påført inngangen til voltmeteret og X ingen strøm går gjennom dioden. Ved tilkobling av spenning u X = U m synd ω t på U til < U m noe strøm begynner å flyte gjennom dioden, noe som får null-indikatoren til å avvike. Å øke (modulo) kompensasjonsspenningen U K, oppnå fravær av strøm gjennom NI. I det øyeblikket når strømmen NEI blir borte U m = U K . Avlesningen tas av posisjonen til håndtaket ODN. Høy følsomhet NEI og høy installasjonsnøyaktighet U K gjøre det mulig å oppnå små målefeil (opptil 0,2%). Disse voltmetrene er de mest nøyaktige av de eksisterende elektroniske voltmetrene, har høy inngangsimpedans, et bredt frekvensområde (opptil 10 3 MHz). Ulempen med enheten er kompleksiteten i operasjonen.

Diodekompensasjonsvoltmetre kan brukes for nøyaktig måling av sinusformet spenning, samt for verifisering og kalibrering av elektroniske voltmetre. Blant de ulike typene er det voltmetre designet for målinger av både periodiske spenninger og impulsspenninger. Så enheten er et kompensasjonsvoltmeter V3-49, som har øvre målegrenser på 300 mV, 1 - 1000 V og en grunnfeil på ± (0,15-2,7) % for likestrøm og ± (0,2-12) % for vekselstrøm i frekvensområde 20 Hz - 1 GHz.

Sammen med voltmetre produserer instrumentindustrien måleomformere av spenning (AC og DC) og strøm (AC og DC) til et enhetlig DC-signal. Prinsippene for konstruksjon av slike omformere ligner i mange henseender de betraktede prinsippene for konstruksjon av elektroniske voltmetre. Et særtrekk ved omformerne er fraværet av en målemekanisme ved utgangen.

Universelle voltmetre. Slike voltmetre er designet for å måle like- og vekselstrømspenninger. Det generaliserte blokkskjemaet er vist i fig. 6-8, hvor PÅ- bytte om. Avhengig av bryterposisjon PÅ voltmeteret fungerer i henhold til skjemaet til et vekselstrømvoltmeter med en omformer P(posisjon 1) eller DC voltmeter (posisjon 2).

I universelle voltmetre, også kalt kombinert, er det ofte mulig å måle motstand R x . I slike voltmetre er det en omformer PR, hvis utgangsspenning avhenger av en ukjent motstand: U ut \u003d f (R x ) (se §6-5). Basert på denne avhengigheten blir instrumentets målestokk kalibrert i motstandsenheter. Ved måling kobles en motstand med ukjent motstand til inngangsterminalene til omformeren, og bryteren settes til posisjon 3.

Som et eksempel angir vi det universelle voltmeteret V7-26, som har øvre målegrenser for likestrøm 0,3, 1-300 V, for vekselstrøm 1,3-300 V, hovedfeilen er ± 2,5 % for likestrøm og ± (4 -6) % på vekselstrøm i frekvensområdet 20 Hz - 10 3 MHz. I tillegg er denne enheten designet for å måle DC-motstand i området 10 Ohm - 1000 MΩ med en grunnleggende feil som ikke overstiger ±2,5%.

Pulsvoltmetre.Å måle amplituden til pulser av signaler av forskjellige former

bruk impulsvoltmeter. Funksjoner av arbeidet deres

Ris. 6-8. Blokkdiagram av et universelt voltmeter.

Ris. 6-9. Kompensasjonsskjema for amplitudeomformeren

pulsvoltmetre bestemmes av den korte varigheten τ til de målte pulsene (fra 10-100 ns) og en signifikant driftssyklus θ = T/τ (opptil 10 9), der T- pulsrepetisjonsperiode.

Pulsvoltmetre er kalibrert i amplitudeverdiene til de målte pulsene.

Pulsvoltmetre kan lages i henhold til blokkskjemaet på fig. 6-3, a, mens du bruker amplitudeomformere med åpen inngang, hvis utgangsspenning må være lik amplituden U m målte pulser. Den store driftssyklusen til pulsene og deres korte varighet stiller strenge krav til amplitudeverdiomformerne. Derfor, i moderne pulsvoltmetre, brukes kompensasjonskretser til amplitudeomformere (fig. 6-9). Inngangspulsene u BX lader kondensatoren C 1 . Den variable komponenten av spenningen på denne kondensatoren, forårsaket av underordenen til dens målte pulser og utladningen mellom pulsene (ligner på fig. 6-4, c), forsterkes av AC-forsterkeren Y og likerettes ved hjelp av dioden D 2 . Kretstidskonstant RC 2 er valgt stor nok, så spenningen over kondensatoren FRA 2 endres ubetydelig i intervallet mellom pulsene. Fra utgangen til omformeren ved hjelp av en motstand R 0 . c tilbakemelding på kondensatoren C 1 leveres med en kompensasjonsspenning. Med en stor forsterkning av forsterkeren fører dette til en betydelig reduksjon i den variable komponenten av spenningen over kondensatoren FRA 1 som et resultat, i stabil tilstand, er spenningen på denne kondensatoren praktisk talt lik amplituden til de målte pulsene, og utgangsspenningen er proporsjonal med denne amplituden: .

Den normative og tekniske dokumentasjonen for pulsvoltmetre indikerer rekkevidden av tillatte verdier for varigheten av pulsene (eller deres frekvens) og driftssyklusen der feilene til voltmetrene er innenfor de normaliserte verdiene. Dermed har V4-9A pulsvoltmeter øvre målegrenser på 2,5, 10, 20 V og en grunnleggende feil på ± (2,5-

Ris. 6-10. Spektrum U m (ω) av noe signal- og frekvensrespons til et ideelt stemmefilter.

4,0) % ved en pulsrepetisjonshastighet på 1 Hz - 300 MHz og driftssyklus fra 2 til 3·10 8 .

Selektive voltmetre. Slike voltmetre er utformet for å endre den effektive verdien av spenningen i et visst frekvensbånd eller den effektive verdien til de individuelle harmoniske komponentene til det målte signalet.

Prinsippet for drift av et selektivt voltmeter er å isolere individuelle harmoniske komponenter i et signal eller et smalbåndssignal ved å bruke et avstembart båndpassfilter og måle den effektive verdien til de valgte signalene. På fig. 6-10 viser de solide vertikale linjene spekteret til et målt signal, og den stiplede linjen viser den idealiserte frekvensresponsen til et båndpassfilter som har en forsterkning K(ω) = k = const - for

,K(ω) - for andre frekvenser, hvor ω P.F. er den gjennomsnittlige avstemningsfrekvensen til båndpassfilteret, og ∆ω er filterbåndbredden. Frekvensen ω P.F. kan endres innenfor grensene bestemt av enheten til det selektive voltmeteret. For det målte signalet med spekteret vist i fig. 6-10 vil et sinusformet signal med frekvens ω 2 og amplitude kU m (ω 2) vises ved utgangen til båndpassfilteret. Derfor, ved å måle den effektive verdien av utgangssignalet til båndpassfilteret, er det mulig å bestemme den effektive verdien av den harmoniske komponenten til det målte signalet ved frekvensen ω2. Ved å endre frekvensen ω P.F., er det mulig å måle de effektive verdiene til ulike harmoniske komponenter.

Et fysisk realisert båndpassfilter har ikke en strengt rektangulær frekvensrespons. Dette kan føre til at naboharmoniske komponenter med en viss koeffisient vil passere gjennom et slikt filter

. I tillegg kan spekteret til det målte signalet være slik at flere harmoniske komponenter i dette signalet passerer gjennom båndpassfilteret innenfor båndbredden ∆ω. I disse tilfellene måler det selektive voltmeteret den effektive verdien av summen av de harmoniske komponentene som har passert gjennom filteret, og tar hensyn til de faktiske forsterkningene for hver komponent.

Et forenklet blokkskjema av et selektivt voltmeter er vist i fig. 6-11. Målt signal u X gjennom valg

Ris. 6-11. Blokkdiagram av et selektivt voltmeter

inngangsforsterker WU mates til mikseren Cm, designet for å konvertere frekvensspekteret til det målte signalet. Ved utgangen av mikseren vises et signal som er proporsjonalt med det målte signalet, men med frekvensene til spekteret

, hvor f Xi er frekvensen til de harmoniske komponentene til inngangssignalet; f G er frekvensen til signalet til sinusgeneratoren G, også kalt lokaloscillatoren. IF forsterker HRO innstilt på en eller annen fast senterfrekvens f IF . Derfor på vei ut HRO bare den komponenten av mikserens utgangssignal vil passere, hvis frekvens

. Dette signalet tilsvarer den harmoniske komponenten til det målte signalet med frekvens

. Den effektive verdien til denne harmoniske komponenten måles med et voltmeter for effektiv verdi VDZ. Ved å endre frekvensen til generatoren f G , det er mulig å måle den effektive verdien av de forskjellige harmoniske komponentene i signalet og X .

Funksjonen til båndpassfilteret i denne kretsen utføres av UPC. På grunn av den faste (ikke-avstemmingsbare) verdien til innstillingsfrekvensen HRO denne forsterkeren har en høy forsterkning og en smal båndbredde, noe som sikrer høy følsomhet og selektivitet til det selektive voltmeteret.

Et AC millivoltmeter gjør det mulig, sammen med en lydfrekvensgenerator, å sjekke og justere forsterkeren 34, lavfrekvensfilteret og andre enheter.

Enheten måler vekselspenning fra 3…5 mV til 5 V med frekvens fra 20 Hz til 200 kHz. Fallet i amplitude-frekvenskarakteristikken ved grensene for dette området overstiger ikke 1 dB. Millivoltmeteret har ni målegrenser, som leveres av to brytere og er 10, 20, 50, 100, 200, 500 mV; 1, 2 og 5 V. Valget av målegrenser, multipler på 1, 2 og 5, lar deg klare deg med én instrumentskala med 100 divisjoner og forenkler konverteringen av spenningsverdien når du bytter fra ett måleområde til et annet.

Inngangsmotstanden til et millivoltmeter er konstant over alle målegrenser og er omtrent 1 MΩ. Målefeilen til et millivoltmeter avhenger av nøyaktigheten til kalibreringen. Når du bruker et verifisert AC-voltmeter som referanseinstrument, kan målingsnøyaktigheten være 3 ... 10 %.

Skjematisk diagram av millivoltmeteret er vist i fig. 9.10. Den består av et inngangstrinn på op-amp DA1.1, et AC voltmeter på andre halvdel av den doble op-amp DA1.2, dioder VD1-VD4 og et mikroamperemeter RA1.

Den målte vekselspenningen fra kontakt XS1 mates gjennom en spenningsdeler, bestående av bryter SA1 og motstander R1, R2 og R3, til inngangstrinnet til op-amp, DA1.1. Med denne deleren kan spenningen reduseres med en faktor på 10 eller 100. I bryterposisjonen "x10 mV" dannes deleren av motstandene R1, R2, og i "x10 mV"-posisjonen av motstandene R1, R3. Kaskaden på DA1.1 op-amp er laget i henhold til skjemaet til en ikke-inverterende forsterker. Motstander R4, R5 danner et kunstig midtpunkt, som for vekselstrøm shuntes av kondensator 02. Motstand R6 bestemmer inngangsimpedansen til trinnet.

En annen spenningsdeler R8-R11, 03, svitsjet av bryteren SA2, er inkludert i tilbakekoblingskretsen til op-amp DA1.1. Denne skillelinjen lar deg få tre gevinster

ikke-inverterende forsterker: (bryter posisjon "10"), og

Dermed gir begge deler til sammen millivoltmetermålegrensene som er angitt i begynnelsen av beskrivelsen. Motstand R7 forhindrer endring i DC-modus når du bytter SA2.

Fra utgangen av kaskaden til DA1.1 mates den forsterkede AC-spenningen til inngangen til et AC-voltmeter med en lineær skala på op-ampen DA1.2. Voltmeteret er en ikke-inverterende forsterker dekket av negativ tilbakemelding gjennom en diodebro (VD1-VD4). Mikroamperemeter RA1 er inkludert i diagonalen til denne broen.

Dybden av negativ tilbakemelding og følgelig forsterkerens forsterkning avhenger av forovermotstanden til brodiodene. Ved høye vekselspenninger er denne motstanden liten. I dette tilfellet viser FOS-dybden seg også å være stor, og overføringskoeffisienten er liten. Når spenningen synker, øker diodenes motstand fremover. Dette fører til en reduksjon i dybden av tilbakemeldinger som omgir forsterkeren. Som et resultat øker forsterkningen og mer spenning tilføres diodebroen. Disse prosessene fører til linearisering av instrumentskalaen.

I tillegg kan lineariteten forbedres av motstanden 'R13, som shunter RA1 mikroamperemeter. Denne motstanden øker strømmen gjennom likeretterbrodiodene, og bringer deres driftspunkt bort fra den innledende delen, som er preget av den største ikke-lineariteten av karakteristikk. Ikke desto mindre bør det huskes at ved omtrent en tredjedel av skalaen har enheten en større ikke-linearitet enn i den gjenværende arbeidsseksjonen.

Motstand R12 regulerer følsomheten til millivoltmeteret under kalibrering. Kondensator C5 shunter strømkretsen til millivoltmeteret. Enheten drives av en stabilisert spenning på 12 ... 15 V.

Millivoltmeteret er satt sammen i en kasse som måler 150 X 110 X 65 mm. Hvis huset er av plast, er innsiden skjermet med aluminium- eller kobberfolie, og skjermen er sikkert koblet til en felles ledning.

Enheten bruker motstander MLT, C1-4, C2-10, C2-33, trimmermotstand R12 type SPZ-19a. Oksydkondensatorer K50-35, kondensator 01 K10-17, KM. Dioder VD1-VD4 - hvilken som helst av D9-serien. Brytere SA1, SA2 - små kjeks, SA1 - tre posisjoner og to retninger, SA2 - tre posisjoner og en retning. Kontakt XS1 - hvilken som helst skjermet, for eksempel СР-50. Mikroamperemeter RA1 type M42100.

Detaljene til enheten, bortsett fra XS1-kontakten, skillemotstander R1-R3, brytere SA1, SA2 og mikroamperemeter PA1, er montert på et brett laget av folieglassfiber 2 mm tykt (fig. 9.11).

Etableringen av et millivoltmeter begynner med valg av motstander R8-R11. For å gjøre dette er bryteren SA1 satt til "x1 mV" -posisjonen, SA2 - til "10" -posisjonen, og motstanden R12 - til den øvre (ifølge kretsdiagrammet) posisjon.

Fra lydfrekvensgeneratoren påføres en sinusformet spenning med en frekvens på 1 kHz og en amplitude på 10 mV til inngangen til millivoltmeteret (kontroll av et eksemplarisk millivoltmeter). Motstand R12 stilte mikroamperemeterpekeren nøyaktig til sluttmerket på skalaen. Etter det flyttes bryteren til "20" -posisjonen, og ved å velge motstanden R9, sett instrumentpilen til midten av skalaen. Etter å ha oppnådd dette, byttes bryteren igjen til posisjon "10", og motstanden R12 setter pilen til enheten til sluttmerket. Deretter flyttes bryteren til "50"-posisjonen, og ved å velge motstanden R10, sett pilen til merket som tilsvarer 20% av skalaen. Valget av motstander må gjentas flere ganger, for å oppnå det nøyaktige forholdet mellom overføringskoeffisientene (10:5:2) til den ikke-inverterende forsterkeren.

Velg deretter motstanden R2 til inngangsdeleren. For å gjøre dette, flyttes bryteren SA1 til "x10 mV"-posisjonen. Bryter SA2 under denne operasjonen er i posisjon "10". Serveres ved inngangen til et millivoltmeter fra en generator

Ris. 9.11. Det trykte kretskortet til millivoltmeteret og plasseringen av deler på det

lydfrekvens sinusformet spenning med samme frekvens med en amplitude på 100 mV. Ved å velge motstanden R2 oppnår de at pilen på måleapparatet PA1 er satt til merket "100". Etter det overføres bryteren til "x100 mV" -posisjonen, og inngangsspenningen økes til 1 V. Ved å velge motstanden til kortslutningsmotstanden, settes pilen til enheten igjen til det endelige merket til mikroammeter skala.

For å øke tilliten til enheten, er det nyttig å ta egenskapene til enheten i hele driftsfrekvensområdet ved å ta amplitude-frekvenskarakteristikkene. Disse egenskapene kan senere brukes som en korreksjon for målinger.