Электронные вольтметры постоянного тока, функциональная схема которых соответствует рис. 7.5, позволяют измерять напряжения с нижним пределом порядка 10-8 В.
Функциональная схема широкополосного электронного вольтметра для измерения больших значений напряжения переменного тока изображена на рис. 7.6.
Рис. 7.6. Функциональная схема широкополосного электронного вольтметра для измерения больших значений напряжения переменного тока
На рис. 7.6 показано, что за счет наличия на входе усилителя постоянного тока выпрямителя (детектора) обеспечивается широкий частотный диапазон измеряемого напряжения (10 Гц – 1000 МГц), но при этом из-за низкой чувствительности детектора к малым значениям выпрямляемого напряжения рассматриваемый электронный вольтметр переменного тока измеряет напряжение, начиная с десятых долей вольта.
Для повышения чувствительности электронных вольтметров переменного тока предлагается на его вход установить вместо детектора усилитель переменного тока, что проиллюстрировано на рис. 7.7.
Рис. 7.7. Функциональная схема высокочувствительного электронного вольтметра для измерения малых значений напряжения переменного тока
Недостатком высокочувствительного электронного вольтметра (рис. 7.7) является узкий частотный диапазон измеряемого напряжения, определяемый полосой пропускания усилителя переменного тока.
7.4. Измерение напряжений электронным вольтметром
Из анализа вышерассмотренных функциональных схем электронных вольтметров можно сделать вывод, что на процесс измерения существенно влияет детектор (выпрямитель). Измеряемое напряжение на выходе детектора может быть пропорционально:
- амплитуде (максимальному значению) измеряемого напряжения;
- средневыпрямленному (среднему) значению;
- средне квадратичному значению.
Электронные вольтметры средних квадратичных значений реализуют функциональные схемы, показанные на рис. 7.6 и рис. 7.7. Для этого детекторы среднего квадратичного значения используют квадратичный участок своей вольт – амперной характеристики. Поэтому постоянная составляющая напряжения на выходе детектора пропорциональна квадрату среднего квадратичного значения измеряемого напряжения, независимо от формы этого напряжения.
Измерение амплитудного значения напряжения зависит от схемы детектора. Так при синусоидальной форме измеряемого сигнала u(t) среднее значение напряжения на диоде амплитудного детектора, схема которого изображена на рис. 7.8, равно среднему значению напряжения на конденсаторе С.
Рис. 7.8. Амплитудный детектор с открытым входом электронного вольтметра для измерения максимальных (амплитудных) значений
Постоянная составляющая U0 напряжения на конденсаторе С несет информацию об амплитудном значении измеряемого напряжения U~., что проиллюстрировано соответствующими осциллограммами напряжений на рис. 7.9.
Рис. 7.9. Осциллограммы напряжений амплитудного детектора с открытым входом электронного амплитудного вольтметра
В детекторе с закрытым входом, схема которого изображена на рис. 7.10, конденсатор С будет заряжаться до максимального значения входного напряжения U~ с минимальной постоянной времени через открытый диод VD, а разряжаться с максимальной постоянной времени через закрытый диод VD .
Рис. 7.10. Схема амплитудного детектора с закрытым входом электронного амплитудного вольтметра
Напряжение на выходе фильтра RФСФ оказывается равным максимальному значению Um входного измеряемого напряжения U~ .
При низкой частоте измеряемого напряжения может появиться расхождение между значениями напряжения на конденсаторе UC и выходным измеренным амплитудным напряжением UФ.
Относительная погрешность амплитудного измерения электронным вольтметром при этом оценивается по формуле
,
где Т – период измеряемого напряжения.
На электронные вольтметры установлены классы точности от 0,1 до 2,5.
Тема 4. Измерение электрических и временных величин
Лекция 8. Измерение токов и напряжений цифровыми
измерительными приборами
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.