Раздел 4. Электронные аналговые вольтметры

Тема 4.1. Э лектронные вольтметры постоянного и переменного напряжения.

Напряжение в радиоэлектронной технике практически всегда измеряется электронными вольтметрами. В электронных вольтметрах, снабженных усилительными устройствами, потребление мощности из измерительной цепи ничтожно мало. К достоинствам электронных вольтметров относятся: широкие пределы измерения и частотный диапазон, высокая чувствительность, хорошая перегрузочная способность, малое собственное потребление энергии.

Классифицировать электронные вольтметры можно по нескольким признакам:

- по назначению: вольтметры постоянного, импульсного, переменного напряжений; фазочувствительные, селективные, универсальные;

- по способу измерения: приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

- по характеру измеряемого значения напряжения: амплитудные (пиковые), среднеквадратичного значения, средневыпрямленного значения;

- по частотному диапазону: низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные.

В электронных вольтметрах постоянного тока конструктивно объединены электронный преобразователь и измерительный механизм. Электронный преобразователь может быть ламповым или полупроводниковым. Измерительный механизм обычно магнитоэлектрический. Электронные аналоговые вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот.

Рис. 4.1 Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока

Измеряемое напряжение U, подается на входное устройство, представляющее собой многопредельный высокоомный делитель на резисторах. С делителя напряжение поступает на усилитель постоянного тока и далее — на измерительный механизм. Делитель и усилитель постоянного тока ослабляют или усиливают напряжение до значений, необходимых для нормальной работы измерительного механизма. Одновременно усилитель обеспечивает согласование высокого сопротивления входной цепи прибора с низким сопротивлением катушки измерительного механизма. Входное сопротивление электронного вольтметра составляет обычно несколько десятков мегаом. Это позволяет производить измерения в высокоомных цепях без заметного потребления мощности от объекта измерения. Диапазон, измеряемых напряжений постоянного тока — от десятков милливольт до нескольких киловольт.

Электронные вольтметры переменного тока выполняются по двум структурным схемам, представленным на рис. 4.2.

Рис. 4.2 Структурные схемы электронного вольтметра переменного тока

В схеме а измеряемое переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное при помощи детектора, а затем усиливается усилителем постоянного тока и воздействует на измерительный механизм. В схеме б усиление производится на переменном токе (для этого служит усилитель переменного тока) и лишь затем предварительно усиленный сигнал выпрямляется детектором и отклоняет стрелку измерительного механизма. Эти схемы дополняют друг друга. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками. По схеме а могут строиться вольтметры, обладающие широким частотным диапазоном (10 Гц — 1000 МГц), но обычно не способные измерять напряжения меньше нескольких десятых долей вольта: детектор выпрямляет только достаточно большие напряжения.

Схема б позволяет строить чувствительные вольтметры, нижний предел измерения которых составляет всего лишь единицы микровольт. Однако эти приборы имеют меньший частотный диапазон, поскольку частотный диапазон усилителя переменного тока трудно сделать достаточно большим.