SW1 – переключатель, имеющий 2 положения.
Данное входное устройство для измерения напряжения до 1 в усиления или ослабления; напряжение в диапазоне 0÷1 В с помощью усилителя постоянного тока и делителя напряжения от 0 до 1000 В.
Легко подсчитать, что для обеспечения соответствующего коэффициента деления сопротивления должны быть:
R4=9Мом
R3=900кОм
R2=90кОм
R1=10кОм.
Все сопротивления должны быть высокостабильными, как правило, применяются проволочные сопротивления из манганина или других сплавов (из литого микропровода в стеклянной изоляции).
По формулам (1) можно вычислить параметры
цепи, обратной связи R5-R6,
зная что 
>>k: KOC=
.
Лекция 16
В роли ЦПТ, как правило, используется операционный усилитель.
При изменении напряжения источника, имеющего высокое сопротивление можно пользоваться схемой, представленной на рисунке 1, при этом измерения должны производиться дважды.
При замкнутом ключе SW изменяется напряжение U1=UAC=UBC=ERВХ/(RВЫХ+RВХ).
При разомкнутом ключе SW изменяется второе напряжение:
.
Имеем систему уравнений с двумя неизвестными E и RВЫХ.
Решим
эту систему относительно Е: 
, если 
.
Подобный метод измерений, исключающий погрешность от высоких сопротивлений цепи и низкого входного сопротивления вольтметра, был известен ранее, но цифровые вольтметры позволяют производить подобные измерения автоматически. Главным условием является то, что RВХ должно быть стабильно. На диапазонах измерения с входным делителем это выполняется.
Помехозащищенность цифровых вольтметров.
В широком смысле под помехами понимают факторы, влияющие на точность измерения. Рассмотрим лишь помехи, влияющие на сигнал на входе вольтметра.
Будем считать, что измеряемый сигнал постоянного напряжения.
Источниками помех могут быть электромагнитные наводки, термоЭДС, токи утечки, протекающие по распределенным сопротивлениям изоляции и другие.
На рисунке 2а имеется источник напряжения ИН, цифровой вольтметр ЦР и линия связи ЛС, которую пронизывает переменный магнитный поток Ф создающий в линии связи наведенные токи. В этом случае помеха принципиально отличается от измеряемого сигнала, поскольку он является постоянным, а помеха переменна.
На рисунке 2б изображен входной делитель
цифрового вольтметра и линия связи. Как правило, контакты в этих точках
выполнены из разных материалов. К примеру, медные провода соприкасаются с
манганиновыми входными контактами вольтметра. В этих точках образуется термоЭДС
UA и UВ.
Суммарная термоЭДС равна 
. Такая помеха
является постоянной и фактически ничем не отличается от полезного сигнала.
Чтобы оценить влияние помех, как правило, применяют упрощенные схемы, в которых распределенные параметры заменены рассредоточенными.
Помеха нормального вида включена непосредственно во входную цепь вольтметра, а помеха общего вида приложена к корпусу вольтметра и корпусу источника напряжения.
Существует несколько способов уменьшения помехи нормального вида до ее попадания в вольтметр: скручивание проводов линии связи их экранирование, использование однородных материалов и т. д.
Рассмотрим меры, уменьшающие влияние указанных помех на результат измерения. Обе помехи могут быть постоянными, переменными, периодическими любой формы и апериодическими.
Любую периодическую функцию можно разложить в ряд гармоник, поэтому периодическую помеху будем считать гармонической. Среди гармонических наибольшую роль играют помехи сетевой частоты. Представим каждую помеху в виде двух составляющих постоянного и перемененного вида:
; 
.
Поскольку постоянная составляющая помех неотличима от полезного сигнала, большинство методов направлено на защиту от переменных составляющих помех.
Степень защищенности от переменной
составляющей 
характеризуется коэффициентом
подавления синусоидальной помехи нормального вида:
,
где 
–
действующее значение переменной составляющей .
– изменение
показаний вольтметра, вызванное влиянием этой помехи. При краткой
характеристике вольтметра этот коэффициент, дается на одной частоте (частоте
сети). При полной характеристике дается частотная зависимость этого
коэффициента: 
.
– помеха общего
вида, прошедшая на входной контур.
влияет на
показания вольтметра лишь благодаря небольшой ее составляющей , проникшей во вход контура
вольтметра.
Методы, уменьшающие соотношения 
, называются защитой от помех общего
вида.
Степень подавления помех также характеризуют коэффициентом подавления синусоидальных помех общего вида, выражаемых в дБ.
; 
.
Поскольку переменная составляющая EOB
по
физическому принципу неотличима от , то средства
защиты от 
пригодны и для защиты от 
. Поэтому вводится ещё один
коэффициент, который называется эффективный коэффициент подавления помехи
общего вида:
,
где 
–
амплитуда переменной составляющей помехи общего вида; –
изменение показаний вольтметра, вызванное влиянием EOB.
Легко убедиться в том, что 
.
Лекция 17
1. Способы защиты от помех общего вида.
1.1. Симметричный вход.
Симметричный вход – вход, у которого все входные линии изолированы от общего провода, то есть потенциал входного контура относительно земли изменяется.
На рисунке 1 видим выходное сопротивление RВЫХ любого источника ИН. D – общая точка источника напряжения, r1, r2 – распределенные сопротивления соединительных проводов, F – корпус прибора.
На рисунке 1 изображен мост, который на
рисунке 2а изображен в более привычном виде. Полезный сигнал и на схеме не отображены, поскольку
рассматривается защита от EOB.
Произведем приблизительный расчет
коэффициента подавления 
для схемы на
рисунке 1.
Поскольку вход вольтметра симметричный, то
есть точка В развязана с точкой F, то
на вход вольтметра попадает не все ЭДС ,
а лишь малая ее часть, тем меньшая, чем выше 
и
ниже 
.
Частота может
быть любой, как правило, наиболее сильное влияние имеет ее составляющая с
частотой сети.
При частоте, равной нулю преобразуется в 
и она полностью фильтруется 
и .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.