Учебное пособие: Вольтметри. Електроні вольтметри

Рис. 6.35. Структурні схеми селективних вольтметрів:

а - низькочастотного; б - високочастотного

За наявності двох і більше проміжних частот вдається створити вузькосмугові підсилювачі проміжної частоти з великим і досить стабільним коефіцієнтом підсилення, значною мірою зменшити частотну похибку селективного вольтметра в робочому діапазоні його частот. Основна відносна похибка високочастотних мікровольтметрів досягає 10...15 %.

Головними причинами основної похибки селективних мікровольтметрів є неточність настроювання підсилювачів проміжної частоти, нелінійність перетворення вимірюваної напруги в напругу проміжної частоти, нестабільність коефіцієнта підсилення вузькосмугових підсилювачів, нестабільність рівня напруги гетеродинів і електричних шумів, джерелом яких є сам мікровольтметр, а також досліджуваний об‘єкт. Причини додаткових похибок селективних мікровольтметрів аналогічні причинам їх виникнення у широкосмугових мілівольтметрах В3.

6.10.4. Імпульсні вольтметри

Імпульсні вольтметри призначаються для вимірювання максимальних значень періодичних відео- і радіоімпульсів. Широко використовуються діодно-конденсаторні та автокомпенсаційні вольтметри імпульсної напруги.

Діодно-конденсаторні вольтметри виконуються за схемою перетворювач-підсилювач і відрізняються від вольтметрів змінної напруги тим, що їх шкали градуюються не в СКЗ, а в максимальних значеннях вимірюваної напруги. Точність показів вольтметрів цього типу значною мірою залежить від шпаруватості імпульсної напруги , де - період імпульсів; - тривалість імпульсів. Це пояснюється тим, що вихідна напруга амплітудного детектора з закритим входом, який використовується як перетворювач імпульсної напруги в постійну, пропорційна не амплітуді , а величині , де - постійна складова (середнє значення) імпульсної напруги. Чим більша шпаруватість, тим менша постійна складова , тим ближче значення до амплітуди і тим точніше результат вимірювання. Відносна методична похибка вимірювання може бути оцінена за формулою

.

Наприклад, якщо , то , а якщо , то . Ця похибка систематична для відомого значення Q і може бути скорегована введенням відповідної поправки.

Імпульсні вольтметри за схемою перетворювач-підсилювач у теперішній час не випускаються, проте сам спосіб перетворення імпульсної напруги в постійну використовується в різних вимірювальних пристроях.

На рис. 6.36 наведена схема автокомпенсаційного імпульсного вольтметра зі статичним перетворювачем. Вольтметр містить у собі емітерний повторювач ЕП, змонтований у виносному пробнику, подільник напруги, відеопідсилювач П1, статичний автокомпенсаційний перетворювач, вихідний диференціальний автокомпенсаційний підсилювач ДП та магнітоелектричний вольтметр V. Вимірюваний сигнал через емітерний повторювач ЕП, призначений для узгодження високого вхідного опору з низькоомним опором подільника напруги, та відеопідсилювач П1 подається на вхід статичного автокомпенсаційного перетворювача.

У процесі надходження вимірюваних імпульсів конденсатор C₁ заряджається, а в інтервалі між двома сусідніми імпульсами повільно розряджається через резистор R₁ , створюючи на вході підсилювача П2 розширені імпульси. Ці імпульси підсилюються, детектуються, згладжуються фільтром і через резистор зворотного зв‘язку надходять на катод діода Д1 як компенсуюча напруга. В усталеному режимі, як тільки компенсуюча постійна напруга, сформована на конденсаторі , досягне рівня амплітуди імпульсної напруги, діод Д1 закривається і надходження імпульсів на автокомпенсаційний перетворювач припиняється. Крім того, компенсаційна напруга підсилюється диференціальним підсилювачем ДП і вимірюється магнітоелектричним вольтметром.

Рис. 6.36. Структурна схема імпульсного вольтметра з статичним автокомпенсаційним перетворювачем

Сучасні автокомпенсаційні імпульсні вольтметри дозволяють вимірювати відео- та радіоімпульсні сигнали від 3 мВ до 1000 мВ, а вольтметри з зовнішнім подільником - до 100 В тривалістю від 3 нс до 100 мкс. Основна відносна похибка вимірювання максимальних значень імпульсних напруг складає ±4...5 %.