книги / Электрорадиоизмерения

мого пульсирующего напряжения, т. е. £/м2, так как ток прибора пропорционален разности постоянных напряже­ ний и 0 и 0 С ж £/мин, существующих между точками а и б, а именно:

Рис. 4-23. Графикй, поясняющие влияние Q„ и т на работу пикового вольтметра.

для измерения импульсных напряжений. Однако следует иметь в виду, что при большой скважности Q,, = 77т, т. е. малом коэффициенте заполнения р = т/Т (рис. 4-23), пока­ зания прибора могут быть значительно меньше амплитуды импульсов. Это объясняется тем, что при значительной

паузе, т. е. времени t2y происходит заметное по­ нижение напряжения на конденсаторе, а при ма­ лой длительности импуль­ са конденсатор не успевает зарядиться до амплитуды измеряемого напряжения.

Упрощенная схема де­ текторной ступени пико­ вого вольтметра для изме­

рения размаха импульсных напряжений изображена на рис. 4-24..

При подведении к схеме измеряемого импульсного на­ пряжения в первый же положительный полупериод конден­ саторы Сj и Со одинаковой емкости заряжаются через диод Л.2у каждый до 0,5 UMl положительной полуволны. В последующий отрицательный полупериод лампа Л1 от­ крыта, а Л2 закрыта, в результате чего конденсатор С\ перезаряжается примерно до величины £/м2. При этом напря­

жение на конденсаторе С2 остается почти постоянным, так как его разряд происходит через большое сопротивление резистора R. Во второй положительный полупериод изме­ ряемого напряжения оно совпадает по фазе с напряжением на конденсаторе Сь вследствие чего лампа Л2 открывается и происходит заряд С2 до напряжения, равного примерно С/м, -г ^м2* Таким образом, через несколько периодов на конденсаторе С2 установится напряжение, равное полному размаху импульсов. Это напряжение измеряется последую­ щим каскадом вольтметра, т. е. усилителем постоянного тока с подключенным к его выходу прибором магнитоэлект­ рической системы.

Электронные вольтметры типа усилитель-детектор (мил­ ливольтметры). Вольтметры этой группы в отличие от

1 МГц при погрешности Изме­ рения ± 6 -т-10%. Для расширения диапазона измерения на­

пряжения вольтметрами этоготипа на входе их усилителя пе­ ременного тока обычно используется делитель. На рис. 4-25 приведена одна из наиболее распространенных схем дели­ теля на резисторах, зашунтированных конденсаторами. По­ стоянная времени RC элементов делителя взята одинаковой (tfiC, = R2C2 = /?3Сз), вследствие чего сохраняется посто­ янство коэффициента деления во всем рабочем диапазоне частот прибора. Конденсатор СА предохраняет делитель, а соответственно и вольтметр от постоянной составляющей исследуемого напряжения.

Чтобы входная емкость и входное сопротивление вольт­ метра мало влияли на коэффициент деления при изменении частоты, сопротивления резисторов делителя R u R2 и R3 должны быть достаточно малы, а емкости конденсаторов Ctl С2 и С3 достаточно велики. Это приводит к уменьшению вход­

ного сопротивления делителя при расширении его диапазона частот.

Для повышения входного сопротивления и уменьшения входной емкости на входе вольтметра иногда включают ка­ тодный повторитель, выполняемый в виде пробника.

В детекторной ступени вольтметра типа усилитель-детек­ тор обычно используется линейный диодный детектор, работающий в классе В, т. е. с углом отсечки 90° Кроме того, иногда применяется квадратичный анодный детектор

класса А, работающий без отсечки анодного тока. Простейшая схема линейного диодного детектора изоб­

ражена на рис. 4-26. Для получения линейной вольт-ампер-

так как постоянная составляющая анодного тока лампы пропорциональна среднему значению измеряемого синусо­ идального напряжения, т. е.

Линейные вольтметры градуируются обычно в действую­ щих значениях синусоидального напряжения. В данном случае при измерении действующего или амплитудного зна­ чения несинусоидального напряжения шкала вольтметра становится неверной.

Достоинством вольтметров с диодным детектором яв­ ляется равномерность градуировки их шкалы, а недостат­ ком — малая чувствительность.

Схема квадратичного вольтметра с анодным детектирова­ нием класса А, а также кривая, поясняющая его работу, приведены на рис. 4-27.

Рабочий участок анодио-сеточной характеристики лампы вольтметра данного типа, определяемый соответствующим выбором рабочей точки, должен иметь форму параболы, т. е.

иметь квадратичную зависимость между током и напря­ жением.

График, изображенный на рис. 4-27, б, показывает, что при отсутствии измеряемого напряжения и х на входе схемы через лампу, а соответственно и через прибор И магнито­ электрической системы проходит ток покоя / а0. Этот ток может быть большим, в результате чего значительная часть шкалы прибора остается неиспользованной. Для совмеще­ ния условного нуля с действительным нулем шкалы вольт­ метра обычно применяют компенсацию начального тока

прибора, пропуская через него дополнительный ток ком­ пенсации, равный по величине, но обратный по знаку току покоя и полученный от какого-либо источника, т. е. напря­ жения, полученного на одном из элементов схемы.

При подведении к схеме измеряемого напряжения их вольтметр даст показание, пропорциональное действующему значению измеряемого напряжения. Отклонение стрелки прибора при этом происходит вследствие приращения по­ стоянной составляющей анодного тока, т. е.

где /а0 — постоянная составляющая пульсирующего анод­ ного тока.

Это объясняется тем, что увеличение /а в положитель­ ный полупериод получается по абсолютному значению больше уменьшения анодного тока в отрицательный полупериод вследствие разной величины крутизны используемых при этом участков характеристики.

Следовательно, при компенсации тока покоя показания индикатора будут соответствовать приращению анодного тока Д /а0, зависящему от величины измеряемого напря­ жения.

Квадратичный вольтметр характерен тем, что его градуи­ ровка в действующих значениях синусоидального напря­ жения сохраняется справедливой и для напряжения неси­ нусоидальной формы.

разной формы.

На рис. 4-28 изображены кривые напряжений, одинако­ вых по амплитуде, но разных по форме, т. е. по своему дей­ ствующему значению. Если эти напряжения измерять пи­ ковым диодным вольтметром, проградуированным в дейст­ вующих значениях синусоидального напряжения, то вольт­ метр зафиксирует примерно одинаковое показание для всех трех случаев, несмотря на разные действующие значения этих напряжений. Квадратичный же вольтметр, програ­ дуированный в действующих значениях синусоидального напряжения, для всех случаев даст правильные показания, т. е. разные и соответствующие действующему значению исследуемых напряжений.

Для практического определения рабочего участка лам­ повой характеристики подобного вольтметра можно вос­ пользоваться графиком зависимости S — f (ис), изображен­ ным на рис. 4-29, так как на квадратичном участке анодно­ сеточной характеристики лампы ее крутизна S изменяется пропорционально напряжению на сетке Uc.

В квадратичных вольтметрах обычно используются три­ оды с малым коэффициентом усиления, так как их харак-

терйс-гика имеет широкий участок параболической формы, одна^0 не превьинающей 1—1,5 В.

Достоинством электронного вольтметра с анодным детектированием является его высокое входное сопротивле­ ние (работа без сеточных то­ ков), а также большая чувст­

бильность градуировки, сложность схемы и необходимость источника анодного питания.

Частотный диапазон таких вольтметров ограничивается в основном его входной емкостью, а нестабильность градуи­ ровки определяется влиянием старения лампы и колебаний напряжения источников питания на стабильность ламповой

Рис. 4-30. Мостовая схема электронного вольтмет­ ра с анодным детектированием.

характеристики. Последний дестабилизирующий фактор влияет также на компенсацию начального тока индикатора.

Для устойчивой компенсации начального тока покоя лампы вольтметра с анодным детектированием применяют мостовые схемы с отрицательной обратной связью, одна из которых изображена на рис. 4-30.

В данной схеме одинаковые лампы Л и Л2, а также рези­ сторы Rlt R2 и R 3образуют мост, в одну из диагоналей кото­

рого включен прибор И магнитоэлектрической системы с до­ бавочным переменным резистором /?4 для расширения пре­ делов измерения. Резисторы /?, и /?2, образуя плечи моста, одновременно являются элементами цепи отрицательной об­ ратной связи. Для предварительной балансировки моста служит резистор R3. При подведении к детекторной лампе Л г измеряемого - напряжения меняется ее внутреннее сопро­ тивление, баланс схемы нарушается и индикатор вольтметра дает соответствующее показание.

Из-за перечисленных выше недостатков электронные вольтметры с анодным детектированием применяются срав­ нительно редко. Они используются обычно кцк квадратич­ ные в случае необходимости измерения действующего зна­ чения напряжения несинусоидальной формы, как это имеет место в измерителях нелинейных искажений (например, в С6-1).

Рис. 4-31. Квадратичный . детектор (а) и его характери­ стика (б).

Хорошую стабильность и близкое совпадение характе­ ристики детектора с параболой можно получить, используя схему (рис. 4-31, а), основанную на кусочно-линейной аппроксимации. Принцип действия этой схемы поясняется рис. 4-31, б. Запирающее напряжение £/ЗП1| создает на сопро­ тивлениях /?4 и Rb опорные напряжения иАи и2 соответст­ венно. Если входное напряжение и не превышает вели­ чины и1у то ток i протекает лишь через диод Д х. Если ил < и < и21 то ток i протекает через диоды Д х и Д2, в ре­ зультате чего крутизна зависимости тока i от напряже­ ния и увеличивается. Если и > и2, то ток i протекает через диоды Д и Д 2 и Да, в результате чего крутизна зависимости тока i от напряжения и увеличивается еще больше

Упрощенная схема прибора ВК7-9 изображена на рис. 4-32, а его лицевая панель управления — на рис. 4-33.

Данный прибор ВК.7-9 представляет собой комбиниро­ ванный прибор, состоящий из вольтметра постоянного и переменного тока, а также омметра, содержит следующие элементы.

Высокочастотный выносной пробник выполнен по схеме пикового диодного детектора с закрытым входом на лампе 6Д13Д. Малая входная емкость пробника, не превышающая

1,8 пФ, обеспечивает измерение напряжения в частотном диапазоне до 700 МГц с учетом поправки, определяемой а° графику.

Для расширения пределов измерения с высокочастот­ ным пробником может быть использован емкостный дели­ тель напряжения ДН-2.

При этом входная емкость вольтметра увеличивается до 4 пФ, а верхний предел частотного диапазона соответственно уменьшается до 300 МГц.

Низкочастотный диодный детектор выполнен по такой же схеме, что и пробник, но имеет большую емкость (20 пФ).