Вольтметры переменного тока

 

ППИ – переключатель пределов измерения.

Электронные вольтметры переменного тока предназначаются в основном для измерения малых напряжений. Это объясняется их структурой "усилитель-выпрямитель", то есть предварительным усилением напряжения. Эти приборы обладают высоким входным сопротивлением за счет введения схем с глубокими местными обратными связями, в том числе катодных и эмиттерных повторителей: в качестве ВП используются выпрямители среднего, амплитудного и действующего значения. Шкала, как правило, градуируется в единицах действующего значения с учетом соотношений и для синусоидальных напряжений. Если шкала градуируется в U_ср или U_т , то на ней имеются соответствующие обозначения .

В общем приборы по схеме "усилитель-выпрямитель" имеют большую чувствительность и точность, но частотный диапазон их сужен, он ограничивается усилителем У.

Если используется В среднего или амплитудного значения, то приборы критичны к форме кривой входного напряжения при градуировке шкалы в ед. U_д.

При использовании В среднего значения, он, как правило, выполняется по двухполупериодной схеме выпрямления. При использовании амплитудного детектора - по схеме с открытым или закрытым входами.

Особенностью электронных вольтметров действующего значения является квадратичность шкалы за счет наличия квадратирующего устройства в В. Существуют специальные методы устранения этого недостатка.

Получили распространение милливольтметры переменного тока типа В3-14, В3-88, В3-2 и т.п.

Среди электронных вольтметров наибольшую точность имеет диодный компенсационный вольтметр (ДКВ). Его погрешность не превышает сотых долей процента. Принцип действия поясняет следующей схемой.

 

 

 

Д - диод

НИ - нуль-индикатор

При подаче и компенсационного напряжения смещения последнее можно отрегулировать так, что НИ покажет 0. Тогда можно считать, что .

Импульсные вольтметры

Импульсные V предназначены для измерения амплитуд периодических импульсов сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

Трудность измерения состоит в многообразии форм импульсов и широком диапазоне изменения временных характеристик.

Все это не всегда известно оператору.

Измерение одиноч-ных импульсов создает дополнительные трудности, так как не удается накопить информацию об измеряемой величине многократным воздействием сигнала.

Импульсные V строятся по приведенной схеме. Здесь ПАИ - преобразователь амплитуды и импульса в напряжение. Это самый важный блок. Он в ряде случаев обеспечивает не только указанное преобразование и запоминание преобразованного значения в течение времени отсчета.

Наиболее часто в ПАИ используются диодно-конденсаторные пиковые детекторы. Особенность этих детекторов в том, что длительность импульсов τ_U может быть мала, а скважность - велика. В результате за τ_U "С" полностью не зарядится, а за "Т" - значительно разрядится.

 

 

Чтобы

должно быть очень мало, следовательно емкость – должна быть мала.

; т.е. и емкость должна быть велика. То есть возникают противоречивые требования к емкости. должно быть велико, а - мало, но зависит от внутреннего сопротивления источника U_вх(t). Для решения подобных противоречий используются специальные схемы:

1) При преобразовании амплитуды импульсов с большой скважностью или одиночных импульсов используются многоступенчатые преобразователи, состоящие из нескольких последовательно включенных преобразователей диодно-конденсаторного типа. Время запоминания многоступенчатого преобразователя определяется конденсатора последнего преобразователя, а минимальная длительность измеряемого импульса - первого преобразователя.

2) Пользуются двухканальным методом преобразования. Здесь на дифференциальный УПТ подаются напряжения с выхода двух пиковых детекторов, из которых один преобразует амплитуду измеряемого импульса, а второй n-ю часть амплитуды.

3) Для преобразования амплитуды периодически повторяющихся импульсов в наносекундном диапазоне пользуются компенсационным методом.

4) При измерении малых амплитуд импульсов применяется дифференциально-интегральный метод преобразования амплитуды импульсов.

 

U_вх(t) – дифференцируется, ДЦ подается на генератор тока, ГТ затем интегрируется. Интегратор разряжается через разрядное устройство.

В результате .

Все эти методы решают две задачи: ускорение заряда накопительного конденсатора и замедление его разряда.