|
Реферат: Электронные вольтметры (Цифровые устройства)
ЭЛЕКТРОННЫЕ ВО ЛЬТМЕТРЫ
Определение и классификация. Электронным вольтметром называется прибор,
показания которого вызываются током электронных приборов, т. е. энергией
источника питания вольтметра. Измеряемое напряжение управляет током
электронных приборов, благодаря чему входное сопротивление электронных
вольтметров достигает весьма больших значений и они допускают значительные
перегрузки.
Электронные вольтметры делятся на аналоговые и дискретные. В аналоговых
вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется в пропорциональное значение
постоянного тока, измеряемое магнитоэлектрическим микроамперметром, шкала
которого градуируется в единицах напряжения (вольты, милливольты,
микровольты). В дискретных вольтметрах измеряемое напряжение подвергается
ряду преобразований, в результате которых аналоговая измеряемая величина
преобразуется в дискретный сигнал, значение которого отображается на
индикаторном устройстве в виде светящихся цифр. Аналоговые и дискретные
вольтметры часто называют стрелочными и цифровыми соответственно.
По роду тока электронные вольтметры делятся на вольтметры постоянного
напряжения, переменного напряжения, Универсальные и импульсные. Кроме того,
имеются вольтметры с частотно-избирательными свойствами — селективные.
При разработке электронных вольтметров учитываются следующие основные
технические требования: высокая чувствительность; широкие пределы
измеряемого напряжения; широкий диапазон рабочих частот; большое входное
сопротивление и малая входная емкость; малая погрешность; известная
зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения. Перечисленные
требования нельзя удовлетворить в одном приборе, поэтому выпускаются
вольтметры с разными структурными схемами.
Вольтметры переменного напряжения. Электронный вольтметр переменного
напряжения состоит из преобразователя переменного напряжения в постоянное,
усилителя и магнитоэлектрического индикатора. Часто на входе вольтметра
устанавливается калиброванный делитель напряжения. с помощью которого
увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида
преобразования показание вольтметра может быть пропорционально амплитудному
(пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению
измеряемого напряжения.
Рис.1. Структурная схема аналогового электронного вольтметра с
амплитудным преобразователем
Однако следует иметь в виду, что шкалу любого электронного вольтметра
градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения
синусоидальной формы. Исключение составляют импульсные вольтметры, шкалу
которых градуируют в амплитудных значениях.
Вольтметр амплитудного (пикового) значения (рис.1) состоит из
амплитудного преобразователя АПр, усилителя постоянного тока УПТ и
магнитоэлектрического индикатора, градуированного в вольтах. На входе
вольтметра иногда предусматривается делитель напряжения ДН. Амплитудный
преобразователь выполняют по схеме с открытым или закрытым входом.
Амплитудный преобразователь с открытым входом (рис.2, а) представляет
собой последовательное соединение вакуумного диода Д с параллельно
соединенными резистором Л? и конденсатором С. Если к зажимам 1—2 приложено
напряжение u = Um sin(t от источника с внутренним сопротивлением ri, то
конденсатор через диод заряжается до некоторого значения Uc, которое
приложено к электродам диода так, что он большую часть периода закрыт, т.
е. работает в режиме отсечки (рис. 2, б). В течение каждого периода диод
открывается на некоторый промежуток времени 't1 - 't2 тогда и>Uc и
конденсатор подзаряжается импульсом тока iД до напряжения Uc • постоянная
времени заряда (з = (Ri +RД ) С, где RД — сопротивление открытого диода.
Затем диод закрывается и конденсатор разряжается через резистор R в течение
интервала t2 - 't1 постоянная времени разряда (p = RC.
Постоянные времени должны отвечать следующим условиям: (з < 1/fв и (p >
I/fн где fв и fн — границы частотного диапазона вольтметра. Очевидно, что
(з > Ri +RД. В широкодиапазонных вольтметрах неравенство: (з | |
