Вольтметри. Електронні вольтметри
Електронні вольтметри складають найбільш численну групу серед радіовимірювальних приладів. Ці вольтметри мають великий опір як на низьких, так і на високих частотах, високу чутливість, споживають малу потужність від вимірювального кола, придатні для вимірювання середніх випрямних, середніх квадратичних і максимальних значень змінних напруг та імпульсних сигналів тривалістю, починаючи з наносекунд.
Електронні вольтметри за родом вимірюваної напруги поділяють на види: В2 - вольтметри постійної напруги; В3 - вольтметри змінної напруги; В4 - вольтметри імпульсної напруги; В6 - селективні вольтметри; В7 - універсальні вольтметри; В8 - вимірювачі відношення напруг та їх різниці.
6.10.1. Електронні вольтметри постійної напруги
Електронні вольтметри постійної напруги дозволяють вимірювати постійні напруги від мікровольт до 1 В, а з зовнішнім подільником напруги - до 300 В. Будова вольтметрів досить проста, вони містять подільник напруги (ПН), емітерний повторювач (ЕП), підсилювач постійного струму (ППС), магнітоелектричний мікроамперметр на 50...500 мкА та джерело живлення (ДЖ) (рис. 6.30). Часто на вході вольтметра вмикають фільтр нижніх частот (ФНЧ), який дозволяє ослаблювати змінну складову завади.
Рис. 6.30. Структурна схема електронного вольтметра постійного струму
Подільник напруги ПН, призначений для розширення межі вимірювань, повинен мати високий вхідний опір і стабільний коефіцієнт передачі. Підсилювач постійної напруги ППС є одним із найвідповідальніших елементів вольтметра. Від стабільності його коефіцієнта підсилення залежать метрологічні характеристики вольтметра. Крім того, на точність показів вольтметра істотно впливає дрейф нуля ППС, причинами якого є нестабільність напруги ДЖ, зміна параметрів транзисторів та інших елементів схеми. Тому в сучасних вольтметрах здебільшого використовують ППС, побудовані за схемою модулятор - підсилювач змінного струму П - демодулятор (рис. 6.30), дрейф нуля яких практично відсутній.
Відносна основна похибка вольтметрів залежно від рівня вимірюваної напруги знаходиться в границях ± 0,5...6 %. Складовою основної похибки є нестабільність коефіцієнтів передачі ПН і ФНЧ, коефіцієнта підсилення ППС, а також похибка магнітоелектричного мікроамперметра. Причинами додаткових похибок є зміна температури навколишнього середовища і коливання напруги живлення.
6.10.2. Електронні вольтметри змінної напруги
Структурно електронний вольтметр змінної напруги відрізняється від вольтметрів постійної напруги наявністю вимірювального перетворювача змінної напруги в пропорційну постійну напругу (або в пропорційний постійний струм). Залежно від місця вмикання перетворювача (до або після підсилювача) відрізняють вольтметри типу перетворювач-підсилювач і типу підсилювач-перетворювач. У першому випадку вимірювана напруга спочатку перетворюється в постійну, а потім підсилюється підсилювачем постійного струму й вимірюється магнітоелектричним приладом. У другому випадку змінна напруга підсилюється підсилювачем змінного струму, а після цього перетворюється в постійну напругу. Вольтметри типу перетворювач-підсилювач характеризуються широким частотним діапазоном – від 20 Гц до 1000 МГц, але обмеженою чутливістю; вольтметри типу підсилювач-перетворювач є більш чутливими і дозволяють вимірювати напругу від 3 мкВ до 300 В, проте в дещо обмеженій смузі частот.
Перетворювач є найважливішим елементом вольтметра, який в основному визначає його метрологічні характеристики. ............
