Milivoltmetrul digital este realizat sub forma unui modul care poate fi folosit ca voltmetru de panou, voltaj sau curent într-o sursă de curent reglabilă, iar după crearea circuitelor de intrare, poate fi folosit pentru a proiecta un multimetru digital cu propriile mâini. Contorul este construit folosind un convertor de tip C520D din trei cifre. Contorul vă permite să efectuați măsurători tensiune constantă de la -99 la +999 mV cu o eroare de cel mult 0,1% din valoarea măsurată.

Orez. 1. Schema circuitului electric

Convertorul determină automat semnul tensiunii măsurate. În cazul utilizării circuitului integrat 40511 ca decodor, la măsurarea unei tensiuni pozitive, valoarea acesteia este afișată fără semn pe indicatorul cu șapte segmente, iar litera A este afișată înaintea valorii negative. caracterele B-B pentru tensiuni pozitive și A-A pentru cele negative. În dispozitiv trebuie efectuate două ajustări: folosind potențiometrul P2, se reglează tensiunea de instabilitate a sistemului de intrare al convertorului, la sfârșit Hi este conectat la „pământ”, potențiometrul P1 servește la calibrarea convertorului. Este necesar să aplicați o tensiune de 900 mV la intrarea contorului și, folosind potențiometrul P1, setați-l la 900 pe indicator.
Dispozitivul trebuie alimentat cu o tensiune stabilizată de 5 V.

Orez. 2. Placa de circuite
Datorită utilizării indicatorilor VQE23 disponibili și ieftini, o parte a indicatorului nu este utilizată. Placă de circuit imprimat Milivoltmetrul este conceput pentru a face instalarea cât mai ușoară posibil. Placa indicatoare trebuie să fie lipită perpendicular pe placa principală. Când intrarea Hi nu este conectată, contorul indică o condiție de depășire.

Orez. 3. Amplasarea plăcilor.

11. VOLTMETRU ELECTRONIC

La voltmetrele electronice, tensiunea măsurată este convertită de dispozitive electronice analogice în curent continuu, care este alimentat la un mecanism măsurabil magnetoelectric cu o scară gradată în unități de tensiune. Voltmetrele electronice au sensibilitate mare și o gamă largă de tensiuni măsurate (de la zeci de nanovolți). la curent continuu la zeci de kilovolți) impedanța de intrare (mai mult de 1 MΩ) poate funcționa într-o gamă largă de frecvențe (de la curent continuu până la frecvenţe de ordinul sutelor de megaherţi). Aceste avantaje au condus la utilizarea pe scară largă a voltmetrelor electronice.

Cel mai adesea, circuitele cu conversie directă a semnalului sunt utilizate în voltmetrele electronice (vezi § 4-5). În acest caz, componentele electronice analogice pot introduce erori semnificative. Acest lucru este valabil mai ales atunci când se măsoară tensiuni sau tensiuni joase frecvente inalte. Prin urmare, voltmetrele electronice au de obicei clase de precizie relativ scăzute (1-6). Voltmetrele de conversie de echilibrare au de obicei clase de precizie mai ridicate (0,2 - 2,5), dar sunt mai complexe și mai puțin convenabile de utilizat.

Există multe tipuri diferite de voltmetre disponibile în prezent. În funcție de scopul și principiul lor de funcționare, cele mai comune voltmetre pot fi împărțite în voltmetre DC, curent alternativ, universal, impulsiv și selectiv.

voltmetre DC. O diagramă bloc simplificată a unor astfel de voltmetre este prezentată în fig. 6-1 unde VD- intrare

Fig 6-1- Schema structurala Voltmetru electronic DC

divizor de tensiune; UPT - amplificator DC; IM - mecanism de măsurare magnetoelectric. Unghiul de abatere al indicatorului mecanismului de măsurare, unde k vd , k upt - coeficienţii de conversie (castigul), respectiv VDși UPT,S U - sensibilitatea la tensiune a mecanismului de măsurare; k v - factorul de conversie al voltmetrului electronic; U X - tensiunea măsurată.

Conexiunea în serie a unui divizor de tensiune și a unui amplificator este o trăsătură caracteristică a construcției tuturor voltmetrelor electronice. O astfel de structură face posibilă realizarea voltmetrelor extrem de sensibile și multi-limită prin modificarea coeficientului lor global de conversie pe o gamă largă. . Cu toate acestea, creșterea sensibilității voltmetrelor DC prin creșterea câștigului UPTîntâmpină dificultăţi tehnice din cauza instabilităţii muncii UPT, caracterizată printr-o modificare a k UPT și o deriva „zero” (modificare spontană a semnalului de ieșire) a amplificatorului. Prin urmare, în astfel de voltmetre, de regulă, k UPT ≈ 1 și scopul principal UPT- asigura o rezistenta mare de intrare a voltmetrului. În acest sens, limita superioară a măsurătorilor unor astfel de voltmetre nu este mai mică de zeci sau unități de milivolți.

Pentru a reduce impactul instabilității UPTîn voltmetre, acestea oferă posibilitatea de a regla „zero” și factorul de conversie al amplificatorului înainte de măsurare.

Diagrama structurală considerată a unui voltmetru DC este utilizată ca parte a voltmetrelor universale (a se vedea mai jos), deoarece cu o ușoară complicație - adăugarea unui convertor AC la DC, devine posibilă măsurarea tensiunii AC.

Pentru a crea voltmetre DC (microvoltmetre) foarte sensibile, se folosesc amplificatoare DC, construite după schema M - DM (modulator - demodulator), prezentată în Fig. 6-2, A, Unde M- modulator; DM - demodulator; G - generator; La ~ - amplificator AC. Amplificatoarele AC nu trec componenta DC a semnalului și, prin urmare, nu au caracteristica de deriva „zero” a UPT. Pe fig. 6-2, b prezintă o diagramă de sincronizare simplificată a tensiunilor la ieșirea blocurilor individuale. Generatorul controlează funcționarea modulatorului și a demodulatorului, care în cel mai simplu caz sunt întrerupătoare analogice, închizându-le și deschizându-le sincron la o anumită frecvență. Pe La ieșirea modulatorului apare un semnal de impuls unipolar, a cărui amplitudine este proporțională cu tensiunea măsurată. Componenta variabilă a acestui semnal este amplificată de amplificatorul Y ~ , iar apoi rectificată de demodulator. Utilizarea unui demodulator controlat face ca voltmetrul să fie sensibil la polaritatea semnalului de intrare.

Valoarea medie a tensiunii semnalului de ieșire este proporțională cu tensiunea de intrare U СР = kU Х . Deoarece un astfel de circuit amplificator face posibilă eliminarea practic a derivei „zero” și are un câștig stabil, coeficientul k poate atinge valori mari, de exemplu, k = 3,33 10 5 pentru un microvoltmetru V2-25. Ca urmare, pentru microvoltmetre, limita superioară a măsurătorilor la cea mai mare sensibilitate poate fi unități de microvolți. Astfel, microvoltmetrul DC V2-25 are limite superioare de măsurare de 3, 10-300, 1000 μV cu o eroare de bază redusă de ± (0,5-6).%.

Voltmetre AC. Astfel de voltmetre constau dintr-un convertor de tensiune AC la DC, amplificatoare cu mecanism de măsurare magnetoelectric. Există două scheme bloc generalizate ale voltmetrelor de curent alternativ (Fig. 6-3), care diferă prin caracteristicile lor.În voltmetre conform circuitului din Fig. 6-3, A tensiunea măsurată și X mai întâi convertită la tensiune DC, care este apoi aplicată UPTși LOR, care sunt în esență un voltmetru DC. Convertor etc este o legătură neliniară cu inerție scăzută (a se vedea mai jos), astfel încât voltmetrele cu o astfel de structură pot funcționa într-o gamă largă de frecvențe

Orez. 6-2. Diagrama structurală (a) și diagrama de timp a semnalelor (b) ale unui voltmetru electronic DC cu amplificator M - DM

Orez. 6-3. Scheme structurale ale voltmetrelor de curent alternativ

zonă (de la zeci de herți la 10 "MHz). Pentru a reduce influența capacităților și inductanțelor distribuite ale cablului de intrare și ale circuitului de intrare al dispozitivului, convertoarele sunt de obicei realizate sub formă de noduri de sondă la distanță. În același timp, aceste neajunsuri UPT iar caracteristicile funcționării elementelor neliniare la tensiuni joase nu permit realizarea unor astfel de voltmetre foarte sensibile. De obicei, limita lor superioară de măsură la sensibilitatea maximă este de zeci - unități de milivolți.

În voltmetrele realizate conform schemei 6-3, b, datorită amplificării preliminare, este posibilă creșterea sensibilității. Cu toate acestea, crearea de amplificatoare de curent alternativ cu câștig mare care funcționează într-o gamă largă de frecvențe este o problemă tehnică destul de dificilă. Prin urmare, astfel de voltmetre au un domeniu de frecvență relativ scăzut (1 - 10 MHz); limita superioară de măsurare la sensibilitatea maximă este de zeci sau sute de microvolți.

În funcție de tipul de convertor AC-DC, abaterile indicatorului mecanismului de măsurare al voltmetrelor pot fi proporționale cu amplitudinea (vârf), valorile medii (media redresată) sau efective ale tensiunii măsurate. În acest sens, voltmetrele sunt numite voltmetre de amplitudine, de valoare medie sau efectivă, respectiv. Cu toate acestea, indiferent de tipul de convertor, scara voltmetrelor de curent alternativ, de regulă, este calibrată în valorile efective ale tensiunii sinusoidale.

Voltmetre cu valoare de vârf au convertoare de valori de amplitudine (detectoare de vârf) cu un deschis (Fig. 6-4, A) sau închis (Fig. 6-5, A) intrări, unde u BX și u OUT - tensiunea de intrare și de ieșire a convertorului. Dacă voltaj-

Orez. 6-4. Schema ( A) și diagramele de timp ale semnalului (bși în) convertor de valori de amplitudine (detector de vârf) cu intrare deschisă

Orez. 6-5. Schema (a) și diagramele de timp ale semnalelor (b) ale convertorului de valori de amplitudine cu o intrare închisă

metrul are structura fig. 6-3, a, apoi pentru convertorul u in = u x. În traductoarele de amplitudine cu intrare deschisă, condensatorul este încărcat aproape la maximum și X max valoare pozitivă (pentru o pornire dată a diodei) a tensiunii de intrare (vezi Fig. 6-4, b). Ondularea tensiunii u OUT pe condensator se explică prin reîncărcarea acestuia cu o diodă deschisă, când u IN > u OUT, și descărcarea sa prin rezistor R cu o diodă închisă, când 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 , unde f B , f H - limitele superioare și inferioare ale domeniului de frecvență al voltmetrului. În acest caz, valoarea medie a tensiunii de ieșire u cp ≈ u xmax și, în consecință, unghiul de abatere al indicatorului mecanismului de măsurare

, Unde k v- factor de conversie al voltmetrului.

O caracteristică a convertoarelor de amplitudine cu intrare deschisă este că trec componenta constantă a semnalului de intrare (pozitiv pentru o anumită includere a diodei). Deci, pentru u BX = U 0 + U m sin ωt cu U 0 > U m (vezi Fig. 6-4, c), valoarea medie a tensiunii de ieșire u cp ≈ Uo+ U m . Prin urmare, α= k v (U 0 + U m ). Evident, pentru tine BX<0 подвижная часть LOR nu se va abate, deoarece în acest caz dioda D este închisă.

În convertoarele cu intrare închisă (Fig. 6-5, a, b) în stare staționară pe un rezistor R indiferent de prezența unei componente constante a semnalului de intrare, există o pulsație

Voltaj u R variind de la 0 la -2 U m, Unde U m- amplitudinea componentei variabile a tensiunii de intrare. Valoarea medie a acestei tensiuni este aproape egală cu U m . Pentru a reduce ondulația tensiunii de ieșire în astfel de convertoare, este instalat un filtru trece-jos R Ф C Ф . Astfel, citirile voltmetrului în acest caz sunt determinate numai de valoarea amplitudinii componentei variabile a tensiunii de intrare u X adică A= k V U m .

Caracteristicile convertoarelor de amplitudine cu intrări deschise și închise trebuie luate în considerare atunci când se măsoară cu voltmetre electronice.

Deoarece scara voltmetrelor este calibrată în valorile efective ale tensiunii sinusoidale, atunci când se măsoară tensiuni de altă formă, este necesar să se facă o recalculare adecvată dacă este cunoscut factorul de amplitudine al tensiunii măsurate. Valoarea amplitudinii tensiunii măsurate a unei forme nesinusoidale U m = k A . c U ETC = 1,41 U ETC, Unde k A . c\u003d 1,41 - factorul de creastă al sinusoidei; U ETC- valoarea tensiunii, citită pe scara aparatului. Valoarea efectivă a tensiunii măsurate , Unde k A - factorul de amplitudine a tensiunii măsurate.

Voltmetre cu valoare medie au convertoare AC/DC similare cu cele utilizate la aparatele de redresare (vezi § 5-4). Astfel de voltmetre au de obicei structura prezentată în Fig. 6-3, b. În acest caz, convertorului redresorului i se aplică o tensiune preamplificată și X ceea ce mărește sensibilitatea voltmetrelor și reduce efectul de neliniaritate a diodelor. Unghiul de abatere al părții mobile a mecanismului de măsurare pentru astfel de voltmetre este proporțional cu valoarea medie redresată a tensiunii măsurate, adică.

.

Scara unor astfel de voltmetre este, de asemenea, calibrată în valorile efective ale tensiunii sinusoidale. Când se măsoară o tensiune nesinusoidală, valoarea medie a acestei tensiuni este , iar valoarea efectivă este, unde U PR este citirea voltmetrului; k F.S = 1,11 - factor de formă sinusoid; la f – factorul de formă al tensiunii măsurate. .

Voltmetre RMS au un convertor de tensiune AC cu o caracteristică de conversie statică pătratică

. Ca un astfel de convertor, se folosesc convertoare termice, dispozitive de pătrare cu o aproximare liniară pe bucăți a unei parabole, tuburi de vid și altele. Mai mult, dacă voltmetrul de valoare efectivă este realizat conform schemelor bloc prezentate în

Orez. 6-6 Diagrama valorii efective a unui voltmetru electronic (cu o scară uniformă)

orez. 6-3, atunci indiferent de forma curbei tensiunii măsurate, abaterea indicatorului mecanismului de măsurare este proporțională cu pătratul valorii efective a tensiunii măsurate:

.

După cum puteți vedea, un astfel de voltmetru are o scară pătratică. Un voltmetru rms cu o scară uniformă este prezentat în Figura 6-6, care utilizează două convertoare cu undă pătrată, dintre care unul este inclus în circuitul de feedback negativ. Ca astfel de convertoare, se folosesc convertoare termice, pentru care termo-EMF sunt egale, respectiv:

, unde I 1 , I 2 - curenții care circulă prin termocuplu; k 1 , k 2 - coeficienţi în funcţie de proprietăţile convertoarelor termice. Curentul de ieșire al unui amplificator AC în bandă largă Y este proporțional cu tensiunea măsurată: I 1 \u003d k Y U X , de aceea

. Cu un câștig mare UPT intrarea acestuia

. Prin urmare,

şi abaterea indicatorului mecanismului de măsurare

Astfel, abaterea indicatorului mecanismului de măsurare este proporțională cu valoarea efectivă a tensiunii măsurate.

Ca exemplu, putem cita milivoltmetrul AC VZ-43 fabricat de industrie cu un convertor de amplitudine, care are limite superioare de măsurare de 10, 30 mV - 3 V și o eroare de bază de ± (4-25) % în intervalul de frecvență 10 Hz-1GHz; milivoltmetru AC VZ-41 cu un convertor redresor, având pre-

Orez. 6-7. Schema (a) și diagrama de timp a semnalelor (b) voltmetru de compensare a diodelor

cazurile 3, 10 mV - 300 V și eroare de bază ± (2,5-10)% în intervalul de frecvență 20 Hz - 10 MHz; Microvoltmetru AC VZ-40 cu convertoare termice în circuite de conversie directă și inversă, având limite superioare de 30, 100 μV - 300 V și o eroare de bază de ± (2,5-10)% în domeniul de frecvență 5 Hz - 5 MHz.

Pe lângă voltmetrele AC considerate, disponibile în prezent Volți de compensare a diodeimetri.

Principiul de funcționare a unor astfel de voltmetre este ilustrat de diagrama din Fig. 6-7, a, ale căror elemente principale sunt: ​​dioda D; galvanometru magnetoelectric foarte sensibil - indicator nul NI; divizor de tensiune exemplar ODN. Pe baza reprezentării idealizate a caracteristicii curent-tensiune a diodei (Fig. 6-7, b) sub forma unei linii întrerupte, putem presupune că, în absența tensiunii aplicate la intrarea voltmetrului și X nici un curent nu trece prin diodă. La conectarea tensiunii u X = U m păcat ω t la U la < U m un anumit curent începe să curgă prin diodă, determinând devierea indicatorului nul. Creșterea (modulo) tensiunii de compensare U K, realiza absenţa curentului prin NI.În momentul în care curentul NU dispare U m = U K . Citirea este luată de poziția mânerului ODN. Sensibilitate crescută NUși precizie ridicată de instalare U K fac posibilă obținerea unor mici erori de măsurare (până la 0,2%). Aceste voltmetre sunt cele mai precise dintre voltmetrele electronice existente, au o impedanță mare de intrare, o gamă largă de frecvență (până la 10 3 MHz). Dezavantajul dispozitivului este complexitatea funcționării.

Voltmetrele de compensare cu diode pot fi utilizate pentru măsurarea precisă a tensiunii sinusoidale, precum și pentru verificarea și calibrarea voltmetrelor electronice. Printre diferitele tipuri, există voltmetre concepute pentru măsurători atât ale tensiunilor periodice cât și ale impulsurilor. Asa de dispozitivul este un voltmetru de compensare V3-49, care are limite superioare de măsurare de 300 mV, 1 - 1000 V și o eroare de bază de ± (0,15-2,7)% pentru curent continuu și ± (0,2-12)% pentru curent alternativ în interval de frecvență 20 Hz - 1 GHz.

Alături de voltmetre, industria de fabricare a instrumentelor produce convertoare de măsurare de tensiune (AC și DC) și curent (AC și DC) într-un semnal DC unificat. Principiile de construcție a unor astfel de convertoare sunt în multe privințe similare cu principiile considerate de construcție a voltmetrelor electronice. O caracteristică distinctivă a convertoarelor este absența unui mecanism de măsurare la ieșire.

Voltmetre universale. Astfel de voltmetre sunt proiectate pentru a măsura tensiunile DC și AC. Schema bloc generalizată este prezentată în fig. 6-8, unde LA- intrerupator. În funcție de poziția comutatorului LA voltmetrul funcționează după schema unui voltmetru de curent alternativ cu convertor P(poziția 1) sau voltmetru DC (poziția 2).

În voltmetrele universale, numite și combinate, este adesea posibil să se măsoare rezistența R X . În astfel de voltmetre există un convertor P R, a cărui tensiune de ieșire depinde de o rezistență necunoscută: U out \u003d f (R X ) (vezi §6-5). Pe baza acestei dependențe, scara instrumentului este calibrată în unități de rezistență. La măsurare, un rezistor cu rezistență necunoscută este conectat la bornele de intrare ale convertorului, iar comutatorul este setat în poziția 3.

Ca exemplu, indicăm voltmetrul universal V7-26, care are limite superioare de măsurare pentru curent continuu 0,3, 1-300 V, pentru curent alternativ 1,3-300 V, eroarea principală este de ± 2,5% pentru curent continuu și ± (4 -6) % pe curent alternativ în domeniul de frecvență 20 Hz - 10 3 MHz. În plus, acest dispozitiv este conceput pentru a măsura rezistența DC în intervalul 10 Ohm - 1000 MΩ cu o eroare de bază care nu depășește ±2,5%.

Voltmetre cu impulsuri. Pentru a măsura amplitudinea impulsurilor de semnale de diferite forme

utilizați voltmetre de impuls. Caracteristicile muncii lor

Orez. 6-8. Schema bloc a unui voltmetru universal.

Orez. 6-9. Schema de compensare a convertorului de amplitudine

voltmetrele cu impulsuri sunt determinate de durata scurtă τ a impulsurilor măsurate (de la 10-100 ns) și de un ciclu de lucru semnificativ θ = T/τ (până la 10 9), unde T- perioada de repetare a pulsului.

Voltmetrele cu impulsuri sunt calibrate în valorile de amplitudine ale impulsurilor măsurate.

Voltmetrele cu impulsuri pot fi realizate conform schemei bloc din fig. 6-3, a, în timp ce se utilizează convertoare de amplitudine cu o intrare deschisă, a căror tensiune de ieșire trebuie să fie egală cu amplitudinea U m pulsuri măsurate. Ciclul de lucru mare al impulsurilor și durata lor scurtă impun cerințe stricte asupra convertoarelor de valori de amplitudine. Prin urmare, în voltmetrele moderne cu impulsuri se folosesc circuite de compensare ale convertoarelor de amplitudine (Fig. 6-9). Impulsurile de intrare u BX încarcă condensatorul C 1 . Componenta variabilă a tensiunii de pe acest condensator, cauzată de subordinea impulsurilor sale măsurate și de descărcarea dintre impulsuri (similar cu Fig. 6-4, c), este amplificată de amplificatorul de curent alternativ U și rectificată cu ajutorul diodei D 2 . Constanta de timp a circuitului RC 2 este ales suficient de mare, deci tensiunea pe condensator DIN 2 se modifică nesemnificativ în intervalul dintre impulsuri. De la ieșirea convertorului folosind un rezistor R 0 . c feedback-ul la condensatorul C 1 este alimentat cu o tensiune de compensare. Cu un câștig mare al amplificatorului, aceasta duce la o scădere semnificativă a componentei variabile a tensiunii pe condensator. DIN 1 ca urmare, în regim staționar, tensiunea pe acest condensator este practic egală cu amplitudinea impulsurilor măsurate, iar tensiunea de ieșire este proporțională cu această amplitudine: .

Documentația normativă și tehnică pentru voltmetrele cu impuls indică intervalul de valori admisibile ale duratei impulsului (sau frecvența acestora) și ciclul de funcționare la care erorile voltmetrelor se încadrează în valorile normalizate. Astfel, voltmetrul de impuls V4-9A are limite superioare de măsurare de 2,5, 10, 20 V și o eroare de bază de ± (2,5-

Orez. 6-10. Spectrul U m (ω) al unui semnal și răspuns în frecvență al unui filtru vocal ideal.

4,0) % la o rată de repetare a pulsului de 1 Hz - 300 MHz și ciclu de lucru de la 2 la 3·10 8 .

Voltmetre selective. Astfel de voltmetre sunt proiectate pentru a modifica valoarea efectivă a tensiunii într-o anumită bandă de frecvență sau valoarea efectivă a componentelor armonice individuale ale semnalului măsurat.

Principiul de funcționare al unui voltmetru selectiv este de a izola componentele armonice individuale ale unui semnal sau a unui semnal de bandă îngustă folosind un filtru de trecere de bandă reglabil și de a măsura valoarea efectivă a semnalelor selectate. Pe fig. 6-10, liniile verticale solide arată spectrul unui semnal măsurat, iar linia întreruptă arată răspunsul în frecvență idealizat al unui filtru trece-bandă cu un câștig K(ω) = k = const - pt.

,K(ω) - pentru alte frecvențe, unde ω P.F. este frecvența medie de reglare a filtrului trece-bandă și ∆ω este lățimea de bandă a filtrului. Frecvența ω P.F. poate fi modificată în limitele determinate de dispozitivul voltmetrului selectiv. Pentru semnalul măsurat cu spectrul prezentat în Fig. 6-10, la ieșirea filtrului trece-bandă va apărea un semnal sinusoidal cu frecvența ω 2 și amplitudinea kU m (ω 2). Prin urmare, prin măsurarea valorii efective a semnalului de ieșire al filtrului trece-bandă, este posibilă determinarea valorii efective a componentei armonice a semnalului măsurat la frecvența ω2. Prin schimbarea frecvenței ω P.F., este posibilă măsurarea valorilor efective ale diferitelor componente armonice.

Un filtru trece-bandă realizat fizic nu are un răspuns de frecvență strict dreptunghiular. Acest lucru poate duce la faptul că componentele armonice învecinate cu un anumit coeficient vor trece printr-un astfel de filtru

. În plus, spectrul semnalului măsurat poate fi astfel încât mai multe componente armonice ale acestui semnal să treacă prin filtrul trece-bandă în lățimea de bandă ∆ω. În aceste cazuri, voltmetrul selectiv măsoară valoarea efectivă a sumei componentelor armonice care au trecut prin filtru, ținând cont de câștigurile reale pentru fiecare componentă.

O diagramă bloc simplificată a unui voltmetru selectiv este prezentată în fig. 6-11. Semnal măsurat u X prin electoral

Orez. 6-11. Schema bloc a unui voltmetru selectiv

amplificator de intrare WU alimentat la mixer Cm, concepute pentru a converti spectrul de frecvență al semnalului măsurat. La ieșirea mixerului apare un semnal proporțional cu semnalul măsurat, dar cu frecvențele spectrului

, unde f Xi este frecvența componentelor armonice ale semnalului de intrare; f G este frecvența semnalului generatorului sinusoidal G, numit și oscilator local. amplificator IF HRO reglat la o frecvență centrală fixă ​​f IF . Prin urmare, la ieșire HRO va trece doar acea componentă a semnalului de ieșire al mixerului, a cărei frecvență

. Acest semnal corespunde componentei armonice a semnalului măsurat cu frecvența

. Valoarea efectivă a acestei componente armonice este măsurată de un voltmetru cu valoare efectivă VDZ. Prin modificarea frecvenței generatorului f G , este posibil să se măsoare valoarea efectivă a diferitelor componente armonice ale semnalului și X .

Funcția filtrului trece-bandă în acest circuit este îndeplinită de UPC. Datorită valorii fixe (neacordabile) a frecvenței de acord HRO acest amplificator are un câștig mare și o lățime de bandă îngustă, ceea ce asigură o sensibilitate și selectivitate ridicate a voltmetrului selectiv.

Un milivoltmetru AC permite, împreună cu un generator de frecvență audio, verificarea și reglarea amplificatorului 34, a filtrului de joasă frecvență și a altor dispozitive.

Aparatul măsoară tensiunea alternativă de la 3…5 mV la 5 V cu frecvență de la 20 Hz la 200 kHz. Scăderea caracteristicii amplitudine-frecvență la limitele acestui interval nu depășește 1 dB. Milivoltmetrul are nouă limite de măsurare, care sunt furnizate de două întrerupătoare și sunt de 10, 20, 50, 100, 200, 500 mV; 1, 2 și 5 V. Alegerea limitelor de măsurare, multipli de 1, 2 și 5, vă permite să vă descurcați cu o scară de instrument cu 100 de diviziuni și simplifică conversia valorii tensiunii atunci când treceți de la un domeniu de măsurare la altul.

Rezistența de intrare a unui milivoltmetru este constantă peste toate limitele de măsurare și este de aproximativ 1 MΩ. Eroarea de măsurare a unui milivoltmetru depinde de precizia calibrării. Când utilizați un voltmetru AC verificat ca instrument de referință, precizia măsurătorilor poate fi de 3 ... 10%.

Schema schematică a milivoltmetrului este prezentată în fig. 9.10. Este alcătuit dintr-o etapă de intrare pe amplificatorul operațional DA1.1, un voltmetru AC pe a doua jumătate a amplificatorului operațional dual DA1.2, diode VD1-VD4 și un microampermetru RA1.

Tensiunea alternativă măsurată de la conectorul XS1 este alimentată printr-un divizor de tensiune, format din comutatorul SA1 și rezistențele R1, R2 și R3, la treapta de intrare a amplificatorului operațional, DA1.1. Cu acest divizor, tensiunea poate fi redusă cu un factor de 10 sau 100. În poziția comutatorului „x10 mV”, divizorul este format din rezistențele R1, R2, iar în poziția „x10 mV”, din rezistențele R1, R3. Cascada pe amplificatorul operațional DA1.1 este realizată după schema unui amplificator neinversător. Rezistoarele R4, R5 formează un punct de mijloc artificial, care este manevrat de condensatorul 02 pentru curent alternativ.Rezistorul R6 determină impedanța de intrare a etapei.

Un alt divizor de tensiune R8-R11, 03, comutat de comutatorul SA2, este inclus în circuitul de feedback al amplificatorului operațional DA1.1. Acest divizor vă permite să obțineți trei câștiguri

amplificator non-inversoare: (poziția comutatorului „10”) și

Astfel, ambele divizoare împreună oferă limitele de măsurare a milivoltmetrului indicate la începutul descrierii. Rezistorul R7 previne schimbarea modurilor DC la comutarea SA2.

De la ieșirea cascadei la DA1.1, tensiunea AC amplificată este alimentată la intrarea unui voltmetru AC cu o scară liniară pe amplificatorul operațional DA1.2. Voltmetrul este un amplificator neinversător acoperit de feedback negativ printr-o punte de diode (VD1-VD4). Microampermetrul RA1 este inclus în diagonala acestui pod.

Adâncimea feedback-ului negativ și, în consecință, câștigul amplificatorului depinde de rezistența directă a diodelor punte. La tensiuni alternative ridicate, această rezistență este mică. În acest caz, adâncimea FOS se dovedește a fi mare, iar coeficientul de transmisie este mic. Pe măsură ce tensiunea scade, rezistența directă a diodelor crește. Acest lucru duce la o scădere a profunzimii feedback-ului care înconjoară amplificatorul. Ca rezultat, câștigul său crește și mai multă tensiune este furnizată punții de diode. Aceste procese conduc la liniarizarea scalei instrumentului.

În plus, liniaritatea poate fi îmbunătățită de rezistorul „R13, care deviază microampermetrul PA1. Acest rezistor crește curentul prin diodele punții redresoare, aducându-le punctele de funcționare departe de partea inițială, care se caracterizează prin cea mai mare neliniaritate a caracteristicilor. Cu toate acestea, trebuie amintit că la aproximativ o treime din scară dispozitivul are o neliniaritate mai mare decât în ​​secțiunea de lucru rămasă.

Rezistorul R12 reglează sensibilitatea milivoltmetrului în timpul calibrării. Condensatorul C5 oprește circuitul de putere al milivoltmetrului. Dispozitivul este alimentat de o tensiune stabilizată de 12 ... 15 V.

Milivoltmetrul este asamblat într-o carcasă de 150 X 110 X 65 mm. Dacă carcasa este din plastic, interiorul său este ecranat cu folie de aluminiu sau cupru, iar scutul este conectat în siguranță la un fir comun.

Aparatul folosește rezistențe MLT, C1-4, C2-10, C2-33, rezistență trimmer R12 tip SPZ-19a. Condensatoare de oxid K50-35, condensator 01 K10-17, KM. Diode VD1-VD4 - oricare dintre seria D9. Comutatoare SA1, SA2 - biscuit de dimensiuni mici, SA1 - trei poziții și două direcții, SA2 - trei poziții și o direcție. Conector XS1 - orice ecranat, de exemplu СР-50. Microampermetru RA1 tip M42100.

Detaliile dispozitivului, cu excepția conectorului XS1, a rezistențelor divizoare R1-R3, a comutatoarelor SA1, SA2 și a microampermetrului PA1, sunt montate pe o placă din folie de fibră de sticlă de 2 mm grosime (Fig. 9.11).

Înființarea unui milivoltmetru începe cu selectarea rezistențelor R8-R11. Pentru a face acest lucru, comutatorul SA1 este setat în poziția „x1 mV”, SA2 - în poziția „10” și rezistorul R12 - în poziția superioară (conform schemei de circuit).

De la generatorul de frecvență audio, la intrarea milivoltmetrului este aplicată o tensiune sinusoidală cu o frecvență de 1 kHz și o amplitudine de 10 mV (control cu ​​un milivoltmetru exemplificativ). Rezistorul R12 setează indicatorul microampermetrului exact la marcajul final al scalei. După aceea, comutatorul este mutat în poziția „20” și, selectând rezistorul R9, setați săgeata instrumentului la mijlocul scalei. După ce a realizat acest lucru, comutatorul este din nou comutat în poziția „10” și rezistorul R12 setează săgeata dispozitivului la marcajul final. Apoi, comutatorul este mutat în poziția „50” și, selectând rezistorul R10, setați săgeata la marcajul corespunzător la 20% din scară. Selectarea rezistențelor trebuie repetată de mai multe ori, realizând raportul exact al coeficienților de transfer (10:5:2) ai amplificatorului neinversător.

Apoi, selectați rezistorul R2 al divizorului de intrare. Pentru a face acest lucru, comutatorul SA1 este mutat în poziția „x10 mV”. Comutatorul SA2 în timpul acestei operațiuni este în poziția „10”. Servit la intrarea unui milivoltmetru de la un generator

Orez. 9.11. Placa de circuit imprimat a milivoltmetrului și plasarea pieselor pe ea

frecventa audio tensiune sinusoidala de aceeasi frecventa cu o amplitudine de 100 mV. Prin selectarea rezistorului R2, se realizează ca săgeata dispozitivului de măsurare PA1 să fie setată la marcajul „100”. După aceea, comutatorul este mutat în poziția „x100 mV”, iar tensiunea de intrare crește la 1 V. Prin selectarea rezistenței rezistenței de scurtcircuit, săgeata dispozitivului este setată din nou la marcajul final al scara microampermetrului.

Pentru a crește încrederea în dispozitiv, este util să luăm caracteristicile dispozitivului în întregul interval de frecvență de funcționare, luând caracteristicile amplitudine-frecvență. Aceste caracteristici pot fi utilizate ulterior ca o corecție pentru măsurători.