ЭЛЕКТРОННЫЕ УЗЛЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ И АВТОНОМНЫХ ПРИБОРОВ

2.1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

2.1.1. Общие сведения. Универсальные вольтметры

Электронные вольтметры обладают высокой чувствительностью, малым собственным потреблением и большим входным импедансом, используются в широком диапазоне частот от постоянного тока до частоты порядка 1 ГГц, Электронные вольтметры могут обеспечивать

Высокую точность измерения малых напряжений в высокоомных цепях и цепях на повышенных частотах по сравнению приборами других систем. Важным преимуществом этих вольтметров является их универсальность. Электронные вольтметры выпускаются для измерения постоянных, переменных и импульсных напряжений в широкой или узкой полосе частот; они могут измерять амплитудные, средние и действующие значения напряжений.

Несмотря на недостатки (высокая стоимость, необходимость источника вспомогательного напряжения, относительно большая приведенная погрешность) электронные вольтметры пользуются большим спросом, и их производство постоянно увеличивается.

Вольтметры постоянного тока строят на основе усилителей с преобразованием спектра или усилителей с непосредственной связью, причем для построения высокочувствительных приборов (мили и микро вольтметров) используются усилители типа модулятор-демодулятор (МДМ). Усилители МДМ применяются также в электрометрах приборах для измерений в маломощных цепях.

В вольтметрах постоянного тока с приделами от 0,1В используются усилители с непосредственной связью (УНС). Как правило, вольтметры этого типа являются основой универсальных вольтметров, предназначенных для измерения постоянного и переменного напряжений.

Вольтметры переменного тока выпускаются широкополосные, позволяющие измерять амплитудное, действующее или значение напряжения, частота которого может меняться в значительных пределах, и узкополосные, предназначенные для измерения в полосе фиксированной ширины f_СР ± Df / 2(f_СР >> Df). Узкополосный вольтметр с перестраиваемой средней частотой называются селективными.

Если в схеме широкополосного вольтметра выпрямление изменяемого напряжения предшествует усилению, то такой вольтметр называют вольтметром типа выпрямитель­­­ – усилитель. В таких схемах усиление обеспечивается усилителем постоянного тока с непосредственной связью. Принцип Вольтметра типа выпрямитель – усилитель используется при создании универсальных вольтметров.

Если в схеме вольтметра выпрямляется предварительно усиленный сигнал, то такой вольтметр называют вольтметром типа усилитель-выпрямитель, в вольтметрах этого типа для усиления сигнала обычно применяются усилители переменного тока.

Порог чувствительности вольтметра типа выпрямитель – усилитель существенно больше, чем у вольтметра типа усилитель – выпрямитель. Это объясняется, во-первых, использованием в вольтметрах первого типа усилителей постоянного тока, отличающихся наличием значительного дрейфа нуля, во-вторых, нелинейностью выпрямителя в области малых напряжений. Уступая вольтметрам типа усилитель – выпрямитель по чувствительности, вольтметры типа выпрямитель – усилитель превосходят их по частотным свойствам, так как их частотные характеристики определяются главным образом частотным свойствами выпрямительных устройств.

Импульсные вольтметры по структуре близки к вольтметрам переменного тока, однако, схемная реализация отдельных функциональных узлов и требования к ним заметно различаются.