Ang digital millivoltmeter ay ginawa sa anyo ng isang module na maaaring magamit bilang isang panel voltmeter, boltahe o kasalukuyang metro sa isang adjustable na kasalukuyang pinagmumulan, at pagkatapos lumikha ng mga input circuit, ay maaaring magamit upang magdisenyo ng isang digital multimeter gamit ang iyong sariling mga kamay. Ang metro ay binuo gamit ang isang tatlong-digit na C520D type converter. Pinapayagan ka ng metro na kumuha ng mga sukat palagiang stress mula -99 hanggang +999 mV na may error na hindi hihigit sa 0.1% ng sinusukat na halaga.

kanin. 1. Electrical circuit diagram

Awtomatikong tinutukoy ng converter ang tanda ng sinusukat na boltahe. Sa kaso ng paggamit ng integrated circuit 40511 bilang isang decoder, kapag sinusukat ang isang positibong boltahe, ang halaga nito ay ipinapakita nang walang palatandaan sa tagapagpahiwatig ng pitong-segment, at ang titik A ay ipinapakita bago ang negatibong halaga. mga karakter B-B para sa mga positibong boltahe at A-A para sa mga negatibo. Dalawang pagsasaayos ang dapat gawin sa device: gamit ang potentiometer P2, ang kawalang-tatag ng boltahe ng input system ng converter ay nababagay, sa dulo Hi ay konektado sa "lupa", ang potentiometer P1 ay nagsisilbi upang i-calibrate ang converter. Kinakailangang maglapat ng boltahe na 900 mV sa input ng metro at, gamit ang potentiometer P1, itakda ito sa 900 sa indicator.
Ang aparato ay dapat na pinapagana ng isang nagpapatatag na boltahe na 5 V.

kanin. 2. Circuit board
Dahil sa paggamit ng magagamit at murang mga indicator ng VQE23, hindi ginagamit ang isang bahagi ng indicator. Naka-print na circuit board Ang millivoltmeter ay idinisenyo upang gawing mas madali ang pag-install hangga't maaari. Ang indicator board ay dapat na soldered patayo sa pangunahing board. Kapag ang Hi input ay hindi nakakonekta, ang meter ay nagpapahiwatig ng isang overrange na kondisyon.

kanin. 3. Lokasyon ng mga board.

11. ELECTRONIC VOLTMETER

Sa mga elektronikong voltmeter, ang sinusukat na boltahe ay kino-convert ng mga analog na elektronikong aparato sa direktang kasalukuyang, na pinapakain sa isang magnetoelectric na masusukat na mekanismo na may sukat na nagtapos sa mga yunit ng boltahe Ang mga elektronikong voltmeter ay may mataas na sensitivity at isang malawak na hanay ng mga sinusukat na boltahe (mula sa sampu-sampung nanovolts sa direktang kasalukuyang hanggang sampu-sampung kilovolts) ang input impedance (higit sa 1 MΩ) ay maaaring gumana sa isang malawak na hanay ng dalas (mula sa direktang kasalukuyang hanggang sa mga frequency ng pagkakasunud-sunod ng daan-daang megahertz). Ang mga pakinabang na ito ay humantong sa malawakang paggamit ng mga electronic voltmeter.

Kadalasan, ang mga circuit na may direktang conversion ng signal ay ginagamit sa mga electronic voltmeter (tingnan ang § 4-5). Sa kasong ito, ang mga analog na elektronikong bahagi ay maaaring magpakilala ng mga makabuluhang error. Ito ay totoo lalo na kapag nagsusukat ng mababang boltahe o boltahe mataas na frequency. Samakatuwid, ang mga elektronikong voltmeter ay karaniwang may mababang mga klase ng katumpakan (1-6). Ang pagbabalanse ng mga voltmeter ng conversion ay karaniwang may mas mataas na mga klase ng katumpakan (0.2 - 2.5), ngunit mas kumplikado ang mga ito at hindi gaanong maginhawang gamitin.

Mayroong maraming iba't ibang uri ng mga voltmeter na kasalukuyang magagamit. Ayon sa kanilang layunin at prinsipyo ng pagpapatakbo, ang pinakakaraniwang mga voltmeter ay maaaring nahahati sa mga DC voltmeter, alternating current, unibersal, salpok at pumipili.

Mga DC voltmeter. Ang isang pinasimple na block diagram ng naturang mga voltmeter ay ipinapakita sa fig. 6-1 kung saan VD- input

Fig 6-1- Iskema ng istruktura DC electronic voltmeter

divider ng boltahe; UPT - DC amplifier; IM - mekanismo ng pagsukat ng magnetoelectric. Anggulo ng paglihis ng pointer ng mekanismo ng pagsukat, kung saan k vd , k upt - conversion coefficients (gain), ayon sa pagkakabanggit VD at UPT,S U - sensitivity ng boltahe ng mekanismo ng pagsukat; k v - conversion factor ng electronic voltmeter; U X - sinusukat na boltahe.

Ang serial connection ng isang boltahe divider at isang amplifier ay isang katangian na katangian ng pagtatayo ng lahat ng mga electronic voltmeters. Ang ganitong istraktura ay ginagawang posible na gumawa ng mga voltmeter na lubos na sensitibo at multi-limiting sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang pangkalahatang koepisyent ng conversion sa isang malawak na hanay. . Gayunpaman, ang pagtaas ng sensitivity ng DC voltmeters sa pamamagitan ng pagtaas ng pakinabang UPT nakakaharap ng mga teknikal na paghihirap dahil sa kawalang-tatag ng trabaho UPT, nailalarawan sa pamamagitan ng pagbabago sa k UPT at drift "zero" (kusang pagbabago sa output signal) ng amplifier. Samakatuwid, sa naturang mga voltmeter, bilang panuntunan, k UPT ≈ 1, at ang pangunahing layunin UPT- magbigay ng malaking input resistance ng voltmeter. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang itaas na limitasyon ng mga sukat ng naturang mga voltmeter ay hindi mas mababa sa sampu o mga yunit ng millivolts.

Upang mabawasan ang epekto ng kawalang-tatag UPT sa voltmeters, nagbibigay sila para sa posibilidad ng pagsasaayos ng "zero" at ang conversion factor ng amplifier bago sukatin.

Ang itinuturing na structural diagram ng isang DC voltmeter ay ginagamit bilang bahagi ng mga unibersal na voltmeter (tingnan sa ibaba), dahil sa isang bahagyang komplikasyon - pagdaragdag ng isang AC sa DC converter, nagiging posible na sukatin ang boltahe ng AC.

Upang lumikha ng napaka-sensitibong DC voltmeters (microvoltmeters), ang mga DC amplifiers ay ginagamit, na binuo ayon sa M - DM scheme (modulator - demodulator), na ipinapakita sa fig. 6-2, a, saan M- modulator; DM - demodulator; G - generator; Sa ~ - AC amplifier. Ang mga AC amplifier ay hindi pumasa sa DC component ng signal, at samakatuwid ay wala silang "zero" drift na katangian ng UPT. Sa fig. 6-2, b ay nagpapakita ng isang pinasimple na timing diagram ng mga boltahe sa output ng mga indibidwal na bloke. Kinokontrol ng generator ang pagpapatakbo ng modulator at demodulator, na sa pinakasimpleng kaso ay mga analog switch sa pamamagitan ng sabay-sabay na pagsasara at pagbubukas ng mga ito sa isang tiyak na dalas. Sa Sa output ng modulator, lumilitaw ang isang unipolar pulse signal, ang amplitude nito ay proporsyonal sa sinusukat na boltahe. Ang variable na bahagi ng signal na ito ay pinalakas ng amplifier Y ~ , at pagkatapos ay itinutuwid ng demodulator. Ang paggamit ng isang kinokontrol na demodulator ay ginagawang sensitibo ang voltmeter sa polarity ng input signal.

Ang average na halaga ng output signal boltahe ay proporsyonal sa input boltahe U СР = kU Х . Dahil ang ganitong amplifier circuit ay ginagawang posible na praktikal na alisin ang "zero" drift at may matatag na pakinabang, ang koepisyent k maaaring maabot ang malalaking halaga, halimbawa, k = 3.33 10 5 para sa isang V2-25 microvoltmeter. Bilang resulta, para sa mga microvoltmeter, ang pinakamataas na limitasyon ng mga sukat sa pinakamataas na sensitivity ay maaaring mga yunit ng microvolts. Kaya, ang DC microvoltmeter V2-25 ay may pinakamataas na limitasyon sa pagsukat na 3, 10-300, 1000 μV na may pangunahing nabawasang error na ± (0.5-6).%.

Mga voltmeter ng AC. Ang ganitong mga voltmeter ay binubuo ng isang AC to DC voltage converter, magnetoelectric measuring mechanism amplifiers. Mayroong dalawang pangkalahatang block diagram ng AC voltmeters (Fig. 6-3), na naiiba sa kanilang mga katangian.Sa voltmeters ayon sa circuit sa Fig. 6-3, a sinusukat na boltahe at X unang na-convert sa DC boltahe, na pagkatapos ay inilapat sa UPT at SILA, na mahalagang isang DC voltmeter. Converter atbp ay isang low-inertia non-linear link (tingnan sa ibaba), kaya ang mga voltmeter na may ganoong istraktura ay maaaring gumana sa isang malawak na hanay ng dalas

kanin. 6-2. Structural diagram (a) at timing diagram ng mga signal (b) ng isang electronic DC voltmeter na may amplifier M - DM

kanin. 6-3. Structural diagram ng AC voltmeters

zone (mula sampu-sampung hertz hanggang 10 "MHz). Upang mabawasan ang impluwensya ng mga ibinahagi na capacitance at inductance ng input cable at ang input circuit ng device, ang mga converter ay karaniwang ginagawa sa anyo ng mga remote probe node. Kasabay nito, ang mga pagkukulang na ito UPT at ang mga tampok ng pagpapatakbo ng mga nonlinear na elemento sa mababang boltahe ay hindi nagpapahintulot sa paggawa ng mga naturang voltmeter na lubos na sensitibo. Karaniwan, ang kanilang pinakamataas na limitasyon ng pagsukat sa pinakamataas na sensitivity ay sampu - mga yunit ng millivolts.

Sa mga voltmeter na ginawa ayon sa scheme 6-3, b, dahil sa paunang amplification, posible na madagdagan ang sensitivity. Gayunpaman, ang paglikha ng mga high-gain AC amplifier na tumatakbo sa isang malawak na hanay ng dalas ay isang medyo mahirap na teknikal na problema. Samakatuwid, ang mga naturang voltmeter ay may medyo mababang frequency range (1 - 10 MHz); ang pinakamataas na limitasyon ng pagsukat sa pinakamataas na sensitivity ay sampu o daan-daang microvolts.

Depende sa uri ng AC-to-DC converter, ang mga deviation ng pointer ng mekanismo ng pagsukat ng voltmeters ay maaaring proporsyonal sa amplitude (peak), average (average na naituwid) o epektibong mga halaga ng sinusukat na boltahe. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga voltmeter ay tinatawag na amplitude, average o epektibong halaga ng mga voltmeter, ayon sa pagkakabanggit. Gayunpaman, anuman ang uri ng converter, ang sukat ng AC voltmeters, bilang panuntunan, ay naka-calibrate sa mga epektibong halaga ng sinusoidal na boltahe.

Mga voltmeter ng peak value may mga amplitude value converter (peak detector) na may bukas (Fig. 6-4, a) o sarado (Larawan 6-5, a) input, kung saan u BX at u OUT - input at output boltahe ng converter. Kung bolta-

kanin. 6-4. Scheme ( a) at mga diagram ng timing ng signal (b at sa) amplitude value converter (peak detector) na may bukas na input

kanin. 6-5. Scheme (a) at timing diagram ng mga signal (b) ng converter ng mga amplitude value na may closed input

metro ay may istraktura ng fig. 6-3, a, pagkatapos ay para sa converter u sa = u x. Sa amplitude transducers na may bukas na input, ang kapasitor ay sinisingil halos sa maximum at X max positibo (para sa isang naibigay na pag-on ng diode) na halaga ng boltahe ng input (tingnan ang Fig. 6-4, b). Ang boltahe ripple u OUT sa kapasitor ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng recharging nito gamit ang isang bukas na diode, kapag u IN > u OUT, at ang paglabas nito sa pamamagitan ng risistor R na may saradong diode, kapag 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 , saan f B , f H - ang upper at lower limit ng frequency range ng voltmeter. Sa kasong ito, ang average na halaga ng output boltahe u cp ≈ u xmax at, dahil dito, ang anggulo ng paglihis ng pointer ng mekanismo ng pagsukat

, saan k v- voltmeter conversion factor.

Ang isang tampok ng mga amplitude converter na may bukas na input ay ang pagpasa nila sa pare-parehong bahagi ng input signal (positibo para sa isang naibigay na pagsasama ng Diode). Kaya, para sa iyo BX = U 0 + U m sin ωt na may U 0 > U m (tingnan ang Fig. 6-4, c), ang average na halaga ng output boltahe u cp ≈ Uo+ U m . Samakatuwid, α= k v (U 0 + U m ). Malinaw, para sa iyo BX<0 подвижная часть SILA ay hindi lumihis, dahil sa kasong ito ang diode D ay sarado.

Sa mga converter na may closed input (Fig. 6-5, a, b) sa steady state sa isang risistor R anuman ang pagkakaroon ng isang pare-parehong bahagi ng input signal, mayroong isang pulsating

Boltahe u R nag-iiba mula 0 hanggang - 2 U m, saan U m- amplitude ng variable na bahagi ng input boltahe. Ang average na halaga ng boltahe na ito ay halos katumbas ng U m . Upang bawasan ang ripple ng boltahe ng output sa naturang mga converter, ang isang low-pass na filter ay naka-install R Ф C Ф . Kaya, ang mga pagbabasa ng voltmeter sa kasong ito ay tinutukoy lamang ng halaga ng amplitude ng variable na bahagi ng input boltahe u X i.e. a= k V U m .

Ang mga tampok ng mga amplitude converter na may bukas at saradong mga input ay dapat isaalang-alang kapag sumusukat gamit ang mga electronic voltmeter.

Dahil ang sukat ng voltmeter ay naka-calibrate sa mga epektibong halaga ng sinusoidal na boltahe, kapag sinusukat ang mga boltahe ng ibang anyo, kinakailangan na gumawa ng naaangkop na muling pagkalkula kung ang amplitude factor ng sinusukat na boltahe ay kilala. Ang halaga ng amplitude ng sinusukat na boltahe ng isang non-sinusoidal form U m = k a . c U ETC = 1,41 U ETC, saan k a . c\u003d 1.41 - crest factor ng sinusoid; U ETC- halaga ng boltahe, basahin sa sukat ng aparato. Epektibong halaga ng sinusukat na boltahe , saan k a - amplitude factor ng sinusukat na boltahe.

Average na halaga ng mga voltmeter may mga AC/DC converter na katulad ng ginagamit sa pagwawasto ng mga appliances (tingnan ang § 5-4). Ang ganitong mga voltmeter ay karaniwang may istraktura na ipinapakita sa Fig. 6-3, b. Sa kasong ito, ang isang pre-amplified na boltahe ay inilalapat sa rectifier converter at X na nagpapataas ng sensitivity ng voltmeters at binabawasan ang epekto ng non-linearity ng mga diode. Ang anggulo ng paglihis ng gumagalaw na bahagi ng mekanismo ng pagsukat para sa naturang mga voltmeter ay proporsyonal sa average na naituwid na halaga ng sinusukat na boltahe, i.e.

.

Ang sukat ng naturang mga voltmeter ay naka-calibrate din sa mga epektibong halaga ng sinusoidal na boltahe. Kapag nagsusukat ng non-sinusoidal na boltahe, ang average na halaga ng boltahe na ito ay , at ang epektibong halaga ay, kung saan ang U PR ay ang pagbabasa ng voltmeter; k F.S = 1.11 - kadahilanan ng hugis ng sinusoid; sa f – ang form factor ng sinusukat na boltahe. .

Mga voltmeter ng RMS magkaroon ng AC voltage converter na may quadratic na static na katangian ng conversion

. Bilang isang converter, ginagamit ang mga thermal converter, mga squaring device na may piecewise linear approximation ng parabola, vacuum tubes, at iba pa. Bukod dito, kung ang epektibong halaga ng voltmeter ay ginawa ayon sa mga block diagram na ipinapakita sa

kanin. 6-6 Diagram ng isang electronic voltmeter na epektibong halaga (na may pare-parehong sukat)

kanin. 6-3, pagkatapos ay anuman ang hugis ng curve ng sinusukat na boltahe, ang paglihis ng pointer ng mekanismo ng pagsukat ay proporsyonal sa parisukat ng epektibong halaga ng sinusukat na boltahe:

.

Tulad ng nakikita mo, ang naturang voltmeter ay may isang parisukat na sukat. Ang isang unipormeng sukat na rms voltmeter ay ipinapakita sa Figure 6-6, na gumagamit ng dalawang square-wave converter, ang isa ay kasama sa isang negatibong feedback circuit. Tulad ng mga naturang converter, ginagamit ang mga thermal converter, kung saan ang thermo-EMF ay pantay, ayon sa pagkakabanggit:

, kung saan ako 1, ako 2 - mga alon na dumadaloy sa mga thermocouple heaters; k 1 , k 2 - mga coefficient depende sa mga katangian ng mga thermal converter. Ang kasalukuyang output ng isang broadband AC amplifier Y ay proporsyonal sa sinusukat na boltahe: I 1 \u003d k Y U X , kaya lang

. Na may mataas na kita UPT input nito

. Dahil dito,

at paglihis ng pointer ng mekanismo ng pagsukat

Kaya, ang paglihis ng pointer ng mekanismo ng pagsukat ay proporsyonal sa epektibong halaga ng sinusukat na boltahe.

Bilang halimbawa, maaari nating banggitin ang VZ-43 AC millivoltmeter na ginawa ng industriya na may amplitude converter, na may pinakamataas na limitasyon sa pagsukat na 10, 30 mV - 3 V at isang pangunahing error na ± (4-25) % sa saklaw ng dalas 10 Hz-1GHz; AC millivoltmeter VZ-41 na may rectifier converter, na mayroong upper pre-

kanin. 6-7. Scheme (a) at timing diagram ng mga signal (b) diode compensation voltmeter

kaso 3, 10 mV - 300 V at pangunahing error ± (2.5-10)% sa hanay ng dalas na 20 Hz - 10 MHz; AC microvoltmeter VZ-40 na may mga thermal converter sa direkta at reverse conversion circuit, na may mga upper limit na 30, 100 μV - 300 V at isang pangunahing error na ± (2.5-10)% sa frequency range na 5 Hz - 5 MHz.

Bilang karagdagan sa mga itinuturing na AC voltmeters, kasalukuyang magagamit diode compensation voltsmetro.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang mga voltmeter ay inilalarawan ng diagram sa Fig. 6-7, a, ang mga pangunahing elemento nito ay: diode D; napakasensitibong magnetoelectric galvanometer - null indicator NI; huwarang boltahe divider ODN. Batay sa idealized na representasyon ng kasalukuyang-boltahe na katangian ng diode (Larawan 6-7, b) sa anyo ng isang sirang linya, maaari nating ipagpalagay na sa kawalan ng boltahe na inilapat sa input ng voltmeter at X walang kasalukuyang dumadaloy sa diode. Kapag nakakonekta ang boltahe u X = U m kasalanan ω t sa U sa < U m ang ilang kasalukuyang ay nagsisimulang dumaloy sa diode, na nagiging sanhi ng paglihis ng null indicator. Pagtaas (modulo) ng boltahe ng kompensasyon U K, makamit ang kawalan ng kasalukuyang sa pamamagitan ng NI. Sa sandaling ang kasalukuyang HINDI nawawala U m = U K . Ang pagbabasa ay kinukuha ng posisyon ng hawakan ODN. Mataas na sensitivity HINDI at mataas na katumpakan ng pag-install U K gawing posible na makakuha ng maliliit na error sa pagsukat (hanggang 0.2%). Ang mga voltmeter na ito ay ang pinaka-tumpak sa mga umiiral na electronic voltmeters, may mataas na input impedance, isang malawak na hanay ng dalas (hanggang sa 10 3 MHz). Ang kawalan ng aparato ay ang pagiging kumplikado ng operasyon.

Maaaring gamitin ang mga voltmeter ng kompensasyon ng diode para sa tumpak na pagsukat ng sinusoidal na boltahe, pati na rin para sa pag-verify at pagkakalibrate ng mga electronic voltmeter. Kabilang sa iba't ibang uri, may mga voltmeter na idinisenyo para sa mga sukat ng parehong periodic at impulse voltages. Kaya ang device ay isang compensation voltmeter V3-49, na may pinakamataas na limitasyon sa pagsukat na 300 mV, 1 - 1000 V at isang pangunahing error na ± (0.15-2.7)% para sa direktang kasalukuyang at ± (0.2-12)% para sa alternating current sa saklaw ng dalas 20 Hz - 1 GHz.

Kasama ng mga voltmeter, ang industriya ng paggawa ng instrumento ay gumagawa ng pagsukat ng mga converter ng boltahe (AC at DC) at kasalukuyang (AC at DC) sa isang pinag-isang DC signal. Ang mga prinsipyo ng pagtatayo ng naturang mga converter ay sa maraming aspeto ay katulad ng itinuturing na mga prinsipyo ng pagtatayo ng mga electronic voltmeter. Ang isang natatanging tampok ng mga converter ay ang kawalan ng isang mekanismo ng pagsukat sa output.

Mga universal voltmeter. Ang mga naturang voltmeter ay idinisenyo upang sukatin ang mga boltahe ng DC at AC. Ang pangkalahatang block diagram ay ipinapakita sa fig. 6-8, kung saan AT- lumipat. Depende sa posisyon ng switch AT gumagana ang voltmeter ayon sa scheme ng isang alternating current voltmeter na may converter P(posisyon 1) o DC voltmeter (posisyon 2).

Sa mga unibersal na voltmeter, na tinatawag ding pinagsama, kadalasang posible na sukatin ang paglaban R x . Sa naturang mga voltmeter mayroong isang converter P R, ang output boltahe kung saan ay nakasalalay sa isang hindi kilalang paglaban: U out \u003d f (R x ) (tingnan ang §6-5). Batay sa pag-asa na ito, ang sukat ng instrumento ay naka-calibrate sa mga yunit ng paglaban. Kapag sumusukat, ang isang risistor na may hindi kilalang paglaban ay konektado sa mga terminal ng input ng converter, at ang switch ay nakatakda sa posisyon 3.

Bilang halimbawa, ipinapahiwatig namin ang unibersal na voltmeter V7-26, na may mga limitasyon sa itaas na pagsukat para sa direktang kasalukuyang 0.3, 1-300 V, para sa alternating kasalukuyang 1.3-300 V, ang pangunahing error ay ± 2.5% para sa direktang kasalukuyang at ± (4 -6) % sa alternating current sa frequency range 20 Hz - 10 3 MHz. Bilang karagdagan, ang device na ito ay idinisenyo upang sukatin ang DC resistance sa hanay na 10 Ohm - 1000 MΩ na may pangunahing error na hindi hihigit sa ±2.5%.

Mga pulse voltmeter. Upang sukatin ang amplitude ng mga pulso ng mga signal ng iba't ibang mga hugis

gumamit ng impulse voltmeters. Mga tampok ng kanilang trabaho

kanin. 6-8. Block diagram ng isang unibersal na voltmeter.

kanin. 6-9. Compensation scheme ng amplitude converter

Ang mga pulse voltmeter ay tinutukoy ng maikling tagal τ ng mga sinusukat na pulso (mula 10-100 ns) at isang makabuluhang duty cycle θ = T/τ (hanggang 10 9), kung saan T- panahon ng pag-uulit ng pulso.

Ang mga pulse voltmeter ay naka-calibrate sa mga halaga ng amplitude ng mga sinusukat na pulso.

Ang mga pulse voltmeter ay maaaring gawin ayon sa block diagram ng fig. 6-3, a, habang gumagamit ng mga amplitude converter na may bukas na input, ang output boltahe nito ay dapat na katumbas ng amplitude U m sinusukat na impulses. Ang malaking duty cycle ng mga pulso at ang kanilang maikling tagal ay nagpapataw ng mahigpit na mga kinakailangan sa mga converter ng halaga ng amplitude. Samakatuwid, sa mga modernong pulse voltmeter, ginagamit ang mga compensation circuit ng mga amplitude converter (Larawan 6-9). Ang input pulses u BX ay sinisingil ang kapasitor C 1 . Ang variable na bahagi ng boltahe sa kapasitor na ito, na sanhi ng suborder ng mga sinusukat na pulso nito at ang paglabas sa pagitan ng mga pulso (katulad ng Fig. 6-4, c), ay pinalakas ng AC amplifier U at naituwid gamit ang diode D 2 . Pare-pareho ang oras ng circuit RC 2 ay pinili sapat na malaki, kaya ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor MULA SA 2 hindi gaanong nagbabago sa pagitan ng mga pulso. Mula sa output ng converter gamit ang isang risistor R 0 . c ang feedback sa capacitor C 1 ay ibinibigay sa isang compensating boltahe. Sa isang malaking pakinabang ng amplifier, ito ay humahantong sa isang makabuluhang pagbaba sa variable na bahagi ng boltahe sa buong kapasitor MULA SA 1 bilang isang resulta, sa steady state, ang boltahe sa kapasitor na ito ay halos katumbas ng amplitude ng mga sinusukat na pulso, at ang output boltahe ay proporsyonal sa amplitude na ito: .

Ang normatibo at teknikal na dokumentasyon para sa mga pulse voltmeter ay nagpapahiwatig ng saklaw ng mga pinahihintulutang halaga ng tagal ng pulso (o ang kanilang dalas) at ang siklo ng tungkulin kung saan ang mga error ng mga voltmeter ay nasa loob ng mga normalized na halaga. Kaya, ang V4-9A pulse voltmeter ay may pinakamataas na limitasyon sa pagsukat na 2.5, 10, 20 V at isang pangunahing error na ± (2,5-

kanin. 6-10. Spectrum U m (ω) ng ilang signal at frequency response ng isang perpektong filter ng boses.

4.0) % sa rate ng pag-uulit ng pulso na 1 Hz - 300 MHz at duty cycle mula 2 hanggang 3·10 8 .

Mga piling voltmeter. Ang mga naturang voltmeter ay idinisenyo upang baguhin ang epektibong halaga ng boltahe sa isang tiyak na frequency band o ang epektibong halaga ng mga indibidwal na harmonic na bahagi ng sinusukat na signal.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang selective voltmeter ay upang ihiwalay ang mga indibidwal na harmonic na bahagi ng isang signal o isang makitid na band signal gamit ang isang tunable band pass filter at sukatin ang epektibong halaga ng mga napiling signal. Sa fig. 6-10, ang mga solidong vertical na linya ay nagpapakita ng spectrum ng ilang sinusukat na signal, at ang dashed line ay nagpapakita ng idealized na frequency response ng isang bandpass filter na mayroong gain K(ω) = k = const - for

,K(ω) - para sa iba pang mga frequency, kung saan ang ω P.F. ay ang average na dalas ng pag-tune ng bandpass filter, at ang ∆ω ay ang filter bandwidth. Ang frequency ω P.F. ay maaaring baguhin sa loob ng mga limitasyong tinutukoy ng device ng selective voltmeter. Para sa sinusukat na signal na may spectrum na ipinapakita sa Fig. 6-10, isang sinusoidal signal na may frequency ω 2 at amplitude kU m (ω 2) ay lalabas sa output ng bandpass filter. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagsukat ng epektibong halaga ng output signal ng bandpass filter, posibleng matukoy ang epektibong halaga ng harmonic component ng sinusukat na signal sa frequency ω 2 . Sa pamamagitan ng pagpapalit ng dalas ω P.F., posible na masukat ang mga epektibong halaga ng iba't ibang mga harmonic na bahagi.

Ang isang pisikal na natanto na bandpass filter ay walang mahigpit na parihabang frequency response. Ito ay maaaring humantong sa ang katunayan na ang mga kalapit na harmonic na bahagi na may isang tiyak na koepisyent ay dadaan sa naturang filter

. Bilang karagdagan, ang spectrum ng sinusukat na signal ay maaaring maging tulad na ang ilang mga harmonic na bahagi ng signal na ito ay dumaan sa band pass filter sa loob ng bandwidth ∆ω. Sa mga kasong ito, sinusukat ng selective voltmeter ang epektibong halaga ng kabuuan ng mga harmonic na bahagi na dumaan sa filter, na isinasaalang-alang ang aktwal na mga nadagdag para sa bawat bahagi.

Ang isang pinasimple na block diagram ng isang selective voltmeter ay ipinapakita sa fig. 6-11. Sinusukat na signal u X sa pamamagitan ng elektoral

kanin. 6-11. Block diagram ng isang selective voltmeter

input amplifier WU ipinakain sa panghalo Cm, idinisenyo upang i-convert ang frequency spectrum ng sinusukat na signal. Sa output ng mixer, lumilitaw ang isang signal na proporsyonal sa sinusukat na signal, ngunit may mga frequency ng spectrum

, kung saan ang f Xi ay ang dalas ng mga harmonic na bahagi ng input signal; Ang f G ay ang dalas ng signal ng sinusoidal generator G, na tinatawag ding lokal na oscillator. IF amplifier HRO nakatutok sa ilang nakapirming center frequency f KUNG . Samakatuwid, sa paglabas HRO ang bahagi lamang ng signal ng output ng mixer ang lilipas, ang dalas nito

. Ang signal na ito ay tumutugma sa harmonic na bahagi ng sinusukat na signal na may dalas

. Ang mabisang halaga ng maharmonya na bahaging ito ay sinusukat ng isang epektibong halaga ng voltmeter VDZ. Sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas ng generator f G , posibleng sukatin ang epektibong halaga ng iba't ibang harmonic na bahagi ng signal at X .

Ang function ng band-pass filter sa circuit na ito ay ginagampanan ng UPC. Dahil sa nakapirming (non-tunable) na halaga ng dalas ng pag-tune HRO ang amplifier na ito ay may mataas na pakinabang at isang makitid na bandwidth, na nagsisiguro ng mataas na sensitivity at selectivity ng selective voltmeter.

Ang isang AC millivoltmeter ay nagbibigay-daan, kasama ng isang audio frequency generator, na suriin at ayusin ang amplifier 34, isang low-frequency na filter at iba pang mga device.

Sinusukat ng device ang alternating voltage mula 3…5 mV hanggang 5 V na may frequency mula 20 Hz hanggang 200 kHz. Ang pagbaba sa katangian ng amplitude-frequency sa mga hangganan ng saklaw na ito ay hindi lalampas sa 1 dB. Ang millivoltmeter ay may siyam na limitasyon sa pagsukat, na ibinibigay ng dalawang switch at 10, 20, 50, 100, 200, 500 mV; 1, 2 at 5 V. Ang pagpili ng mga limitasyon sa pagsukat, multiple ng 1, 2 at 5, ay nagbibigay-daan sa iyo na makayanan gamit ang isang sukat ng instrumento na may 100 dibisyon at pinapasimple ang conversion ng halaga ng boltahe kapag lumilipat mula sa isang saklaw ng pagsukat patungo sa isa pa.

Ang input resistance ng millivoltmeter ay pare-pareho sa lahat ng limitasyon sa pagsukat at humigit-kumulang 1 MΩ. Ang error sa pagsukat ng millivoltmeter ay depende sa katumpakan ng pagkakalibrate. Kapag gumagamit ng isang na-verify na AC voltmeter bilang isang reference na instrumento, ang katumpakan ng mga sukat ay maaaring 3 ... 10%.

Ang diagram ng eskematiko ng millivoltmeter ay ipinapakita sa fig. 9.10. Binubuo ito ng isang input stage sa op-amp DA1.1, isang AC voltmeter sa ikalawang kalahati ng dual op-amp DA1.2, diodes VD1-VD4 at isang microammeter RA1.

Ang sinusukat na alternating boltahe mula sa connector XS1 ay pinapakain sa pamamagitan ng boltahe divider, na binubuo ng switch SA1 at resistors R1, R2 at R3, sa input stage sa op amp, DA1.1. Sa divider na ito, ang boltahe ay maaaring mabawasan ng isang kadahilanan na 10 o 100. Sa posisyon ng switch na "x10 mV", ang divider ay nabuo ng mga resistors R1, R2, at sa posisyon ng "x10 mV", ng mga resistors R1, R3. Ang cascade sa DA1.1 op-amp ay ginawa ayon sa scheme ng isang non-inverting amplifier. Ang mga resistors R4, R5 ay bumubuo ng isang artipisyal na midpoint, na kung saan ay shunted ng kapasitor 02 para sa alternating kasalukuyang. Ang Resistor R6 ay tumutukoy sa input impedance ng stage.

Ang isa pang boltahe divider R8-R11, 03, inilipat sa pamamagitan ng switch SA2, ay kasama sa feedback circuit ng op-amp DA1.1. Ang divider na ito ay nagpapahintulot sa iyo na makakuha ng tatlong mga pakinabang

non-inverting amplifier: (lumipat ng posisyon "10"), at

Kaya, ang parehong divider ay magkakasamang nagbibigay ng mga limitasyon sa pagsukat ng millivoltmeter na ipinahiwatig sa simula ng paglalarawan. Pinipigilan ng Resistor R7 ang pagbabago sa mga DC mode kapag pinapalitan ang SA2.

Mula sa output ng cascade hanggang DA1.1, ang amplified AC boltahe ay pinapakain sa input ng AC voltmeter na may linear scale sa op-amp DA1.2. Ang voltmeter ay isang non-inverting amplifier na sakop ng negatibong feedback sa pamamagitan ng isang diode bridge (VD1-VD4). Ang microammeter RA1 ay kasama sa dayagonal ng tulay na ito.

Ang lalim ng negatibong feedback at, dahil dito, ang nakuha ng amplifier ay nakasalalay sa pasulong na pagtutol ng mga diode ng tulay. Sa mataas na alternating voltages, maliit ang resistensyang ito. Sa kasong ito, lumalabas din na malaki ang lalim ng FOS, at maliit ang transmission coefficient. Habang bumababa ang boltahe, tumataas ang pasulong na pagtutol ng mga diode. Ito ay humahantong sa pagbaba sa lalim ng feedback na pumapalibot sa amplifier. Bilang resulta, tumataas ang nakuha nito at mas maraming boltahe ang ibinibigay sa tulay ng diode. Ang mga prosesong ito ay humahantong sa linearization ng scale ng instrumento.

Bilang karagdagan, ang linearity ay maaaring mapabuti ng risistor 'R13, shunting ang RA1 microammeter. Ang risistor na ito ay nagdaragdag ng kasalukuyang sa pamamagitan ng rectifier bridge diodes, na dinadala ang kanilang mga operating point mula sa paunang bahagi, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinakadakilang non-linearity ng mga katangian. Gayunpaman, dapat itong alalahanin na sa humigit-kumulang isang-katlo ng sukat ang aparato ay may mas malaking non-linearity kaysa sa natitirang seksyon ng pagtatrabaho.

Kinokontrol ng resistor R12 ang sensitivity ng millivoltmeter sa panahon ng pagkakalibrate. Binabawasan ng Capacitor C5 ang power circuit ng millivoltmeter. Ang aparato ay pinapagana ng isang nagpapatatag na boltahe na 12 ... 15 V.

Ang millivoltmeter ay binuo sa isang case na may sukat na 150 X 110 X 65 mm. Kung ang pabahay ay plastik, ang loob nito ay may kalasag na may aluminyo o tansong palara at ang kalasag ay ligtas na nakakonekta sa isang karaniwang wire.

Gumagamit ang device ng resistors MLT, C1-4, C2-10, C2-33, trimmer resistor R12 type SPZ-19a. Oxide capacitors K50-35, capacitor 01 K10-17, KM. Diodes VD1-VD4 - alinman sa serye ng D9. Mga switch SA1, SA2 - maliit na laki ng biskwit, SA1 - tatlong posisyon at dalawang direksyon, SA2 - tatlong posisyon at isang direksyon. Connector XS1 - anumang shielded, halimbawa СР-50. Microammeter RA1 uri M42100.

Ang mga detalye ng device, maliban sa XS1 connector, divider resistors R1-R3, switch SA1, SA2 at microammeter PA1, ay naka-mount sa isang board na gawa sa foil fiberglass na 2 mm ang kapal (Fig. 9.11).

Ang pagtatatag ng isang millivoltmeter ay nagsisimula sa pagpili ng mga resistors R8-R11. Upang gawin ito, ang switch SA1 ay nakatakda sa "x1 mV" na posisyon, SA2 - sa "10" na posisyon, at ang risistor R12 - sa itaas (ayon sa circuit diagram) na posisyon.

Mula sa generator ng dalas ng audio, ang isang sinusoidal na boltahe na may dalas na 1 kHz at isang amplitude na 10 mV ay inilalapat sa input ng millivoltmeter (kinokontrol ng isang karaniwang millivoltmeter). Itinakda ng Resistor R12 ang pointer ng microammeter nang eksakto sa dulong marka ng sukat. Pagkatapos nito, ang switch ay inilipat sa "20" na posisyon at, pagpili ng risistor R9, itakda ang arrow ng instrumento sa gitna ng sukat. Ang pagkakaroon ng nakamit na ito, ang switch ay muling inililipat sa posisyon na "10" at ang risistor R12 ay nagtatakda ng arrow ng device sa huling marka. Susunod, ang switch ay inilipat sa "50" na posisyon at, sa pamamagitan ng pagpili sa risistor R10, itakda ang arrow sa marka na naaayon sa 20% ng sukat. Ang pagpili ng mga resistors ay kailangang ulitin ng maraming beses, na makamit ang eksaktong ratio ng mga transfer coefficient (10:5:2) ng non-inverting amplifier.

Susunod, piliin ang risistor R2 ng input divider. Upang gawin ito, ang switch SA1 ay inilipat sa "x10 mV" na posisyon. Ang switch SA2 sa panahon ng operasyong ito ay nasa posisyong "10". Inihatid sa input ng isang millivoltmeter mula sa isang generator

kanin. 9.11. Ang naka-print na circuit board ng millivoltmeter at ang paglalagay ng mga bahagi dito

audio frequency sinusoidal boltahe ng parehong frequency na may amplitude na 100 mV. Sa pamamagitan ng pagpili ng risistor R2, nakamit nila na ang arrow ng pagsukat ng aparato na PA1 ay nakatakda sa markang "100". Pagkatapos nito, ang switch ay inilipat sa posisyon na "x100 mV", at ang input boltahe ay nadagdagan sa 1 V. Sa pamamagitan ng pagpili ng paglaban ng short-circuit risistor, ang arrow ng device ay muling nakatakda sa dulo ng marka ng sukat ng microammeter.

Upang madagdagan ang kumpiyansa sa device, kapaki-pakinabang na sukatin ang mga katangian ng device sa buong saklaw ng dalas ng pagpapatakbo sa pamamagitan ng pagkuha ng mga katangian ng amplitude-frequency. Ang mga katangiang ito ay maaaring magamit sa ibang pagkakataon bilang isang pagwawasto para sa mga sukat.