Специальные измерительные приборы

Измеритель крутизны радиоламп

М.Ройтман Измеритель крутизны приемно-усилительных ламп. — Радио, 1960, №10, с.43

схема компенсационного измерителя крутизны радиоламп

Переменное напряжение 0,5 В частотой 50 Гц подается на управляющую сетку проверяемой лампы. Величина переменного напряжения на сопротивлении анодной нагрузки R5 пропорциональна крутизне U_а=SR5U_С1. Это напряжение компенсируется напряжением такой же величины ,но противоположным по фазе, снимаемым с потенциометра R, который можно проградуировать в значениях крутизны.

Измеритель выходной мощности УМЗЧ

Принцип измерения предложенный автором (Роберт Пенфольд «Electronics Today International» №13/1998, с.26-31 / Радиохобби, №1/1999, с.13-14) основан на отдельном измерении выходного напряжения и тока, их умножении, усреднении и индикации аналоговым индикатором. Измеритель включают в разрыв между УМЗЧ и АС, ток измеряется по падению напряжения на R1 (0,03 Ом). Напряжение на выходе умножителя IC3 пропорционально мгновенной мощности, после ее усреднения (R7C11), получается средняя мощность, отдаваемая в АС. На IC4 собран развязывающий усилитель с пиковым детектором (D6R9C12), на IC5 — повторитель, позволяющий производить считывание показаний на индикаторе в линейном режима.

Калибровка прибора осуществляется методом подключения в качестве нагрузки — резистора с измерением напряжения на нем обычным вольтметром (на вход УМЗЧ при подаем синус).

Особенность эксплуатации прибора — необходимость автономного питания (не должен быть привязан к земле), схема возможного источника двухполярного напряжения показана ниже:

схема источника двухполярного напряжения +/- 15 В

Измерение ёмкости и ЭПС (ESR) конденсаторов

Источник: Б. Балаев Усовершенствованный измеритель ёмкости и ЭПС конденсаторов. — Радио, 2020, №8, с.32-34

Автором предложена усовершенствованная схема измерителя ёмкости и ЭПС конденсаторов, позволяющая делать измерения без отпаивания деталей и работающая всего от одного элемента питания напряжением 1,5 В. Прибор позволяет измерять ёмкость в диапазоне 0,1…999999 мкФ, ЭПС в диапазоне 0,01…700 Ом.

Плата устройства и программа для МК Скачать

По данной теме можно посмотреть предложенные схемы в следующей литературе:

ж. Радио, 2014, №7, с.18-19

Приставка для измерения коэффициента гармоник

М.Дорофеев Приставка для измерения коэффициента гармоник. — Радио, 1990, №6, с.60-61

Простой генератор НЧ для лаборатории

Генератор построен по традиционной схеме и позволяет генерировать синусоидальное напряжение в диапазоне 20 Гц — 20 кГц с максимальным выходным напряжением 1 В.

В устройстве применяются следующие детали: переключатель S1 галетный на три положения. Выключатель S2 — тумблер на два направления. Все разъемы Х1 — Х5 — коаксиальные. Дроссели L1 и L2 — индуктивностью не менее 30 мкГн. Лампа накаливания Н1 — индикаторная, с гибкими проволочными выводами на напряжение 6,3 В и ток 20 мА или другая на напряжение 2,5-13,5 В и ток не более 0,1 А.

Налаживать генератор желательно используя частотомер и осциллограф. В этом случае, подстройкой резистора R1 добиваются максимального и неискаженного переменного синусоидального напряжения на выходе генератора во всем диапазоне частот (это, обычно, соответствует величине выходного переменного напряжения 1V). Затем, более точным подбором R4 и R3 (эти сопротивления должны быть одинаковы) устанавливают диапазоны перестройки частоты. Конденсаторы С1-С6 необходимо подобрать попарно одинаковой ёмкостью.

Часть деталей генератора располагается на печатной плата изображенной ниже, а часть навесным монтажом на переключателях и выходных гнездах.

Спектр генератора на частоте 1 кГц (АЦП E-MU 0204)

Источник: Иванов А. Низкочастотный генератор для радиолюбительской лаборатории. — Радиоконструктор, 2016, №08, с. 9-10

Универсальный ГКЧ, функциональный генератор 0,02-50 кГц

Источник: Л.Ануфриев ГКЧ универсальный. — Радио, 1991, №2, с. 58-63

Принципиальная схема ГКП представлена на рис.1. Кроме того, генератор позволяет вырабатывать синусоидальное напряжение уровнем до 1 В, а также прямоугольные колебания в уровне ТТЛ и колебания треугольной формы.

На рис.2 показана схема блока питания для ГКЛ:

Ниже приведены схемы соединений и размещения деталей. По ним же можно разработать печатные платы.

схема соединений и размещения деталей блока питания генератора ГКЧ

схема соединений и размещения деталей ГКЧ

Подробное описание и методика настройки ГКЧ приведены в источнике.

Измеритель среднеквадратичного значения (СКЗ) напряжения и тока

Приведенные значения резисторов R2—R5 обеспечивают максимальный коэффициент усиления для К140УД8А около 15 (выбран из соображений удобства градуировки шкалы — пределы измерений выходного узла вольтметра составят 0,1… 1 В). Используя более широкополосные ОУ (например, К574УД1А), минимально регистрируемое напряжение этого узла можно довести до единиц милливольт (при верхней границе АЧХ 20 кГц).

К остальным элементам вольтметра особых требований не предъявляется. Максимально допустимое рабочее напряжение для транзисторов VT1 и VT2, а также для фоторезистора оптрона VL1 должно быть не менее 30 В. Для фоторезистора оно может быть и меньшим, но тогда мост следует запитать пониженным напряжением.

Перед первым включением вольтметра движок переменного резистора R6 устанавливают в среднее положение, резистора R3 — в левое, а резистора R5 — в крайнее правое. Подвижные контакты переключателя SA1 должны быть в левом, по схеме, положении. Подав напряжение питания на устройство, переменным резистором R6 (в законченном приборе его ручка должна быть выведена на переднюю панель) устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на нулевую отметку. Затем движки резисторов R3 и R5 переводят соответственно в правое и крайнее левое положение и уточняют балансировку усилителя. Переводя SA1 в правое, по схеме, положение (контроль баланса моста), приступают к калибровке прибора. В отсутствие сигнала мост всегда разбалансирован и стрелка микроамперметра будет находиться в одном из крайних положений.

На вход вольтметра подают напряжение синусоидальной формы от звукового генератора. Его среднеквадратичное значение контролируют любым вольтметром переменного тока, имеющим необходимые пределы измерений и частотный диапазон. Установив входное напряжение чуть меньше нижнего предела измерений (примерно 90 мВ), подстрочным резистором R5 добиваются баланса моста. Движок переменного резистора R3 при этом должен быть в правом, по схеме, положении. Затем его переводят в левое положение и увеличивают входное напряжение до тех пор, пока не восстановится баланс моста. Если это будет достигнуто при входном напряжении, заметно отличающемся от 1,1 В (в ту или иную сторону), то следует уточнить номинал резистора R2. После этого процедуру установки пределов измерения повторяют снова. Собственно калибровка прибора очевидна — подав на его вход напряжение в пределах 0,1…1 В, вращением движка резистора R3 добиваются нулевых показаний микроамперметра РА1 и наносят на шкалу соответствующее значение.

При измерении СКЗ сигналов с большим пик-фактором возможны ошибки, обусловленные их ограничением в усилителе. Для контроля подобной ситуации вольтметр целесообразно дополнить светодиодными индикаторами пиковых значений напряжения на выходе усилителя.

Примечание: Измерения отношения сигнал/шум обычно производят с взвешивающими фильтрами, которые учитывают реальную чувствительность человеческого уха к сигналам различных частот.

Источник: Б.Григорьев Простой средне-квадратичный. — Радио, 1986, №8, с.56-57

Генератор 10..10⁶ Гц, 0,0002..4 В

Основные параметры генератора:

Диапазон генерируемых частот: 10..1000000 Гц
Выходное напряжение: 0,0002..4 В
Неравномерность АЧХ в диапазоне 10..100000: 0,02 дБ, в диапазоне 0,1..1 МГц: 0,2 дБ.

Задающий каскад генератора выполнен на микросхеме DA1 с мостом Вина в цепи положительной обратной связи (резисторы R1— R3, конденсаторы С1—С10). Операционный усилитель К574УД1 имеет полосу единичного усиления не менее 10 МГц и скорость нарастания выходного напряжения не менее 50 В/мкс, что дало возможность сохранить достаточно высокие характеристики генератора вплоть до частоты 1 МГц. Конденсатор С11 корректирует частотную характеристику ОУ.

Применение для стабилизации амплитуды генерируемых колебаний инерционных тепловых элементов-термисторов или ламп накаливания не позволяет достичь малого коэффициента гармоник на частотах ниже 100 Гц. А генераторы с простыми цепями стабилизации амплитуды колебаний чувствительны к разбалансу моста Вина, связанному с рассогласованием характеристик сдвоенных переменных резисторов. Поэтому в предлагаемом генераторе амплитуду колебании стабилизирует полевой транзистор VT1, который включен в цепь отрицательной обратной связи (резисторы R4, R5). Резисторы R6 и R9 линеаризуют характеристики полевого транзистора.

Напряжение для управления сопротивлением канала транзистора VT1 вырабатывает интегратор на микросхеме DA3. Постоянная времени интегратора определяется резисторами R7, R13—R15 и конденсаторами С2—С17. Подключение параллельно основному конденсатору последовательной RC-цепи повысило устойчивость интегратора. Резистор R7 и диоды VD1, VD2 образуют выпрямитель напряжения сигнала. При равенстве средневыпрямленного значения тока, протекающего через резистор R7, и тока, протекающего через резистор R8 от источника +/-15 В, напряжение на выходе интегратора будет постоянным. Если же амплитуда колебаний но выходе задающего генератора изменится, напряжение не выходе интеграторе будет увеличиваться или уменьшаться до тех пор, пока амплитуда колебаний не станет прежней. Таким образом, амплитуда генерируемых колебаний задающего каскада генератора зависит только от образцового напряжения и отношения сопротивлений резисторов R7 и R8 и при указанных номиналах составляет около 2,2 В.

Предложенный способ стабилизации амплитуды колебаний малочувствителен к рассогласованию характеристик сдвоенных переменных резисторов: отличие их сопротивлений на ±20 % вызывает повышение коэффициента гармоник на средних частотах до 0.04 %.

К выходу задающего каскада генератора через резистор R12 и контакты переключателя SА2 подключен либо переменный резистор R16 плавной регулировки выходного уровня сигнала, либо формирователь прямоугольного напряжения, выполненный на микросхеме DD1 по схеме триггера Шмитта.

С движка переменного резистора R16 напряжение синусоидальной или прямоугольной формы поступает на микросхему DA2 — буферный усилитель с коэффициентом передачи 2. Ступенчатая регулировка выходного напряжения сигнале осуществлена с помощью аттенюатора на резисторах R20—R25.

Блок питания генератора выполнен по обычной схеме и обеспечивает выходные напряжения ±15 В для литания операционных усилителей и ±3,3 В для питания микросхемы DD1. В данном случае двуполярное питание необходимо для того, чтобы напряжение переключения инверторов было близко к нулевому.

Большинство деталей генератора смонтировано на печатной плате. Элементы аттенюатора R20—R25 смонтированы непосредственно на выводах переключателя SA3. При монтаже микросхемы DD1 выводы 6 и 8 следует отогнуть.

В генераторе использованы постоянные резисторы МЛТ, подстроечный резистор СП3-38 (R4), переменные резисторы ПЛП (R1), СПЗ-9А (R16), конденсаторы К73-16, К73-17, КМ-5, К50-6, К53-1. Диоды VD1, VD2 можно заменить на любые высокочастотные, транзисторы КП307В — на КП307Г, КП302А, КП302Б, КП303Е. Вместо операционных усилителей К574УД1 подойдет К544УД2, вместо К140УД8 — любой ОУ общего применения. Конденсаторы С1—С10 необходимо подбирать попарно с минимальным отклонением от номинала. В оригинальной конструкции конденсаторы С19 и С20 составлены каждый из двух параллельно включенным конденсаторов 100 мкФ х25 В.

Перед налаживанием генератора надо проверить правильность монтажа. Движок переменного резистора R4 необходимо установить а верхнее по схеме положение. Включив генератор, проверяют работоспособность блока питания, затем вращением движка переменного резистора R4 напряжение на выходе микросхемы DA3 устанавливают в пределах 1,5..2,2 В. Перестраивая генератор в пределах поддиапазона переменным резистором R1, следует убедиться в том, что при любом значении частоты генератора напряжение на выхода интегратора не становится отрицательным. В противном случае сопротивление введенной части переменного резистора R4 необходимо уменьшить.

Источник: А.Худошин Широкодиапазонный генератор сигналов. — Радио, 1988, №4, с.46-48

Милливольтметр — наноамперметр с верхними пределами 500 мВ / 5 мкА

Прибор обеспечивает измерение как малых постоянных и переменных напряжений, так и токов в высокоомных цепях различной радиоаппаратуры. В исходных положениях переключателей прибор готов к измерению напряжения от 0 до 500 мВ или тока от 0 до 50 нА. Верхний предел измерения напряжения можно понизить до 250, 50 и 10 мВ, а тока — до 25, 5 и 1 нА, или повысить каждый из них в 100 раз (при нажатии кнопок «мВ х 100» и «нА х 100»). Таким образом, максимальные измеряемые напряжение и ток ограничены соответственно пределами 50 В и 5 мкА. Входное сопротивление прибора равно 10 МОм при не нажатом или 100 кОм при нажатом кнопочном переключателе «нА х 100». Максимальная частота измеряемых переменных напряжения и тока — не менее 200 кГц.

Прибор состоит из входного узла (R1 —R3, С2, С3, SA1, SA2), истокового повторителя (VT1), усилительного каскада (DA1), устройства выбора пределов измерения и рода тока (R9—R16, SA3, SA4), измерительного узла (VD3-VD6, РА1, С5) и источника питания (Т1, VD7—VD12, С8-С11, R17, R18).

Детали и конструкция. В приборе применены резисторы СП5-3 (R5) и МЛТ (остальные), конденсаторы К50-6 (С5, С8, С9), К50-7 (С10, С11), МБМ, КТ1, БМ (остальные), микроамперметр М2003 с током полного отклонения стрелки 50 мкА, переключатели П2К.

Сетевой трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе ШЛ15X25 с окном 10X35 мм. Обмотка 1-2 содержит 4000 витков провода ПЭВ-2 0,12, 3-4-5 —- 320 + 320 витков провода ПЭВ-2 0,2.

ОУ К140УД1Б можно заменить любым другим (с соответствующими напряжениями питания и коррекцией), однако рабочий диапазон частот прибора в этом случае сузится. Вместо транзистора КП303Б можно использовать КП303А или КП303Ж, вместо диодов Д223, Д104 — любые кремниевые с такими же параметрами, вместо Д18 —- германиевые диоды серии Д2 или Д9 с любым буквенным индексом.

В приборе можно применить и другие микроамперметры с током полного отклонения стрелки 100 пли 200 мкА, однако резисторы R9—R16 в этом случае придется подобрать.

Прибор собран на двух печатных платах из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Переключатели SA1 — SA4 вместе с платой 1 смонтированы на алюминиевом уголке, который привинчивают к передней панели. На ней установлен и подстроечный резистор R5 для подстройки нуля прибора, для чего предусмотрено отверстие для отвертки. Плата 2 закреплена с помощью втулок и гаек на винтах крепления микроамперметра. В её средней части выпилено отверстие размерами 45х15 мм, открывающее доступ к лепесткам на выводах-шпильках микроамперметра, к которым припаяны выводы конденсатора С5. Конденсаторы С10 и С11 установлены на металлическом уголке, привинченном к этой плате, причем корпус конденсатора С11 изолирован от него.

Налаживание. До монтажа некоторые детали прибора рекомендуется подобрать. В первую очередь это относится к резисторам R2 и R3. Их суммарное сопротивление должно быть равно 10 МОм (допускаемое отклонение — не более ±0,5 %), а отношение сопротивлений R2/R3 — 99. С такой же точностью необходимо подобрать и резистор R1. Для облегчения подбора каждый из названных резисторов можно составить из двух (меньших номиналов). Диоды VD3— VD6 подбирают по примерно одинаковому обратному сопротивлению, которое должно быть не менее 1 МОм.

Далее все детали, кроме резисторов R10—R16, монтируют на платах, подсоединяют трансформатор питания, детали измерительного узла, входные гнезда и, установив переключатели в положения, показанные на схеме, включают питание. Вначале измеряют напряжения на выходе двуполярного источника питания и, если они различаются более чем на 0,1 В, подбирают стабилитрон VD7 или VD8. Напряжение пульсаций обоих плеч источника не должно превышать 2 мВ.

После этого в среднем положении движка подстроечного резистора R5 подбором резистора R6 устанавливают стрелку микроамперметра РА1 точно на нулевую отметку шкалы и переходят к калибровке прибора. Вначале на входные гнезда XS1 и XS3 подают постоянное напряжение 10 мВ и при нажатой кнопке SA3.1 подбором резистора R10 добиваются отклонения стрелки до последней отметки шкалы. Затем входное напряжение последовательно увеличивают до 50, 250 и 500 мВ и этой же цели добиваются подбором соответственно резисторов R13 (при нажатой кнопке SA3.2), R15 (нажата кнопка SA3.3) и R9 (все кнопки — в положениях, показанных на схеме).

Затем переключателем SA4 прибор переводят в режим измерения переменных напряжения и тока и, последовательно подавая на гнезда XS2, XS3 переменные напряжения 10, 50, 250 и 500 мВ частотой 1 кГц, калибруют прибор подбором соответственно резисторов R12, R14, R16 и R11.

В заключение при нажатой кнопке SA2 и входном напряжении частотой 100 кГц проверяют калибровку на одном из пределов измерения переменного напряжения и, если необходимо, корректируют показания прибора подбором конденсатора С2.

Источник: Б.Акилов Милливольт — наноамперметр. — Радио, 1987, №2, с.41-43

Милливольтметр постоянного тока 50мВ — 500В

Входное сопротивление вольтметра составляет 10 МОм, рабочий диапазон разбит на девять поддиапазонов: 50, 150, 500 мВ, 1,5, 5, 15, 50, 150 и 500 В. Отсчет измеряемого напряжения ведется по стрелочному индикатору с нулём посередине шкалы. Прибор достаточно термостабилен — в комнатных условиях уход стрелки индикатора от нулевого положения практически отсутствует, а при изменении температуры окружающей среды на 10 °С не превышает 0,5 %/°С от конечного значения шкалы.

Милливольтметр состоит из входного делителя напряжения, переключателя поддиапазонов, усилителя постоянного тока (УПТ), стрелочного индикатора и стабилизированного источника питания. Измеряемое напряжение как положительной, так и отрицательной полярности (относительно общего провода) подается через коаксиальный разъем XS1 на делитель напряжения, составленный из резисторов R1—R9. Далее напряжение поступает на вход УПТ через фильтр R10C1, «срезающий» попадающие на вход прибора наводки переменного тока.

Для уменьшения дрейфа нуля УПТ выполнен по балансной схеме, и в нем применены композитные транзисторы, включающие полевой транзистор VT1 (VT4) и биполярный транзистор VT2 (VT3). Использование полевых транзисторов позволило получить большое входное сопротивление УПТ, а биполярных — большую крутизну вольт-амперной характеристики композитного транзистора, что повысило чувствительность прибора. Резисторы R11, RI8, RI9 обеспечивают необходимый режим работы композитных транзисторов. Для повышения стабильности коэффициента усиления УПТ и его линейности дополнительно введены резисторы R13 и R16. Нагрузками композитных транзисторов являются резисторы R12 и R17. Балансируют УПТ переменным резистором R18 «Уст. «0».

При указанных на схеме номиналах резисторов стрелка индикатора отклоняется до конечного деления шкалы (100 мкА) при подаче на вход УПТ напряжения 50 мВ.

Для защиты полевого транзистора VT1 от возможных перегрузок по напряжению установлены цепочки диодов VD1, VD2 и VD3, VD4.

Источник питания прибора состоит из трансформатора Т1, выпрямителя, собранного по мостовой схеме на диодах VD6—VD9, и параметрического стабилизатора напряжения, состоящего из резисторов R21, R22 и стабилитрона VD5. Конденсатор С2 уменьшает пульсации напряжения на выходе параметрического стабилизатора.

Напряжение питания УПТ не критично и может быть от 9 до 12 В, потребляемый УПТ ток составляет примерно 3,5 мА. Прибор можно питать и от другого источника питания, в том числе и батарей.

В УПТ использованы полевые транзисторы КП303 с начальным током стока 3,8…4 мА и напряжением отсечки 1,8…2 В. Биполярные транзисторы — серии КТ203 со статическим коэффициентом передачи тока 90… 100 (при токе коллектора 1 мА). Желательно подобрать одинаковые иди возможно близкие по параметрам как полевые, так и биполярные транзисторы. Постоянные резисторы — МЛТ-0.25, переменный и подстроечный — СП-1, причем R18 — с функциональной характеристикой А (линейной). Резисторы входного делителя R1 — R9 необходимо подобрать с точностью не хуже 1 % на образцовом приборе.

Конденсатор C1 — КСО; С2, СЗ — К50-6. Вместо диодов КД503Б могут быть установлены любые маломощные кремниевые диоды с обратным сопротивлением не менее 50 МОм, вместо Д223Б — другие маломощные выпрямительные, вместо стабилитрона Д811 — Д810, Д814Г. Индикаторная лампа — ТН-0,2 или другая маломощная неоновая. нужную яркость ее свечения устанавливают подбором резистора R23. Переключатель поддиапазонов — галетный, например 11П2Н (11 положений, 2 направления), желательно с керамическими платами. Стрелочный индикатор — микроамперметр М24 с током полного отклонения стрелки 50 -100 мкА и нулем посередине шкалы. На циферблате микроамперметра целесообразно нанести две шкалы с конечными делениями 50 и 150 или 15 и 50. Можно, конечно, использовать и обычный микроамперметр, добавив переключатель полярности подключения индикатора. Входной разъем — коаксиальный или высокочастотный любой конструкции.

печатная плата милливольтметра постоянного тока

Часть деталей УПТ смонтирована на одной печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм, а источника питания — на другой. Резисторы R1—R9 размещены на переключателе поддиапазонов.

внешний вид прибора, плата блока питания.

Корпус прибора целесообразно изготовить из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Внутренние швы корпуса необходимо пропаять, а наружные проклеить эпоксидной смолой. На передней панели прибора расположены переключатель поддиапазонов, переменный резистор, входной разъем, микроамперметр, выключатель питания и индикаторная лампа. Наружная токоведущая часть разъема припаяна к внутренней фольгированной поверхности корпуса, соединенной с общим проводом прибора. Печатные платы и подстроечный резистор припаяны непосредственно к внутренним стенкам корпуса.

Измерительный щуп изготавливают из пластмассовой шариковой авторучки. Щуп соединяют с прибором гибким коаксиальным кабелем диаметром 4… 5 мм с ответной частью входного разъема на конце. Оплетку кабеля, являющуюся общим проводом милливольтметра, соединяют с зажимом «крокодил», а центральную жилу припаивают к наконечнику стержня авторучки (из стержня предварительно удаляют щарик)

Налаживают прибор в следующей последовательности. Отсоединяют верхние по схеме выводы резисторов R12, R17 от источника питания Включают прибор и убеждаются в свечении лампы HLI. Миллиамперметром измеряют ток, протекающий через стабилитрон, и подбором резисторов R21 и R22 устанавливают его равным примерно 10 мА. Затем, предварительно отключив стрелочный индикатор, подключают резисторы R12, R17 к источнику питании и устанавливают движок резистора R18 примерно в среднее положение. Подбором резистора RI9 уравнивают напряжения на эмиттерах транзисторов VT2 и VT3 (или токи коллекторов этих транзисторов, а также токи истоков транзисторов VT1, VT4). Подключают микроамперметр и резистором R18 устанавливают стрелку его на нулевую отметку шкалы.

Переключателем поддиапазонов выбирают предел измерений 50 мВ. Подают на вход прибора такое же напряжение (его контролируют образцовым прибором) и движком подстроечного резистора R15 устанавливают стрелку микроамперметра на конечное деление шкалы.

Проверяют калибровку прибора на других поддиапазонах и при необходимости составляют таблицу погрешностей прибора либо более тщательно подбирают соответствующие резисторы входного делителя.

Источник: Н.Орлов Милливольтметр постоянного тока. — Радио, 1986, №4, с.49-50

Вольтметр переменного/постоянного тока 10мВ — 1000В (20Гц-600кГц)

На схеме представлен вольтметр переменного и постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением (1 МОм), работающий в интервале частот 20Гц-600кГц. Измерение переменного и постоянного напряжения в осуществляется в 11 поддиапазонах. Интервал частот — от 20 Гц до 100 кГц в поддиапазоне «10 мВ», до 200 кГц в поддиапазоне «30 мВ» и до 600 кГц в остальных. Погрешность измерения постоянного напряжения — ±2, переменного — ± 4 %. Дрейф нуля после прогрева (20 мин) практически отсутствует. Потребляемый ток — не более 20 мА.

Прибор содержит прецизионный выпрямитель на ОУ DA1 с диодным мостом VD1 —VD4 в цепи ООС. Выпрямленное напряжение поступает на микроамперметр РА1 (типа М265 (класса точности I) с током полного отклонении 100 мкА с конечными отметками на шкале 100 и 300 ). Такое включение позволяет получить максимально линейную шкалу вольтметра. Резистор R14 служит для балансировки ОУ (для установки нулевых показаний прибора).

Знак измеряемого постоянного напряжения определяет индикатор полярности на ОУ DA2. включенном по схеме масштабного усилителя и нагруженном светодиодами HL1, HL2.
Режим работы прибора выбирают переключателем SA1, поддиапазон измерения — переключателем SA2, изменяющим глубину ООС, охватывающей ОУ DA1. При этом в цепь ООС могут быть включены две группы резисторов: R7—R11 (при постоянном напряжении на входе) и R18, R19, R21— R23 (при переменном). Номиналы последних подобраны таким образом, что показания прибора соответствуют эффективным значениям синусоидального переменного напряжения. Корректирующие цепи R17C8, R20C9 уменьшают неравномерность АЧХ прибора на поддиапазонах «10 мВ» и «30 мВ». Дроссель L1 компенсирует нелинейность АЧХ операционного усилителя DA1. Кратность пределов измерения «единице» и «трем» обеспечивается входными частотнокомпенсированными делителями на элементах R1—R6, С2— С7.

Допускаемое отклонение сопротивлений резисторов R1 — R6, R7—R11, R18, R19, R21-R23— не более ±0,5 %. Микросхему К574УД1А можно заменить на К574УД1Б, К574УД1В. Дроссель L1— ДМ-0,1.

Для уменьшения наводок элементы входного делителя и резисторы цепи ООС R7-R11, R18, R19, R21—R23 необходимо смонтировать непосредственно на контактах переключателя SA2. Остальные детали размещены на плате, закрепленной на резьбовых шпильках-выводах микроамперметра. Микросхема DA1 закрыта латунным экраном. Выводы питания 5 и 8 ОУ непосредственно у микросхемы DA1 соединяют через конденсаторы ёмкостью 0,022…0,1 мкФ с общим проводом. С переключателями SA1. SA2 её выводы 3 и 4 соединены экранированными проводами.

При наладке прибор переключают на поддиапазон измерения переменного напряжения «1 В» и подают на вход синусоидальный сигнал частотой 100 Гц. Изменяя его амплитуду, добиваются отклонения стрелки на среднюю отметку шкалы. Увеличивая частоту входного напряжения, подстроечным конденсатором С2 добиваются минимальных изменений показаний прибора в рабочем интервале частот. То же самое делают на поддиапазонах «10 В» и «100 В», изменяя емкость конденсаторов С4 и С6 соответственно. После этого по образцовому вольтметру проверяют показания прибора на всех поддиапазонах.

Источник: В.Щелканов Вольтметр на операционном усилителе. — Радио, 1985, №4, с.47-48

Вольтметр переменного тока с «растянутой» шкалой

Вольтметра позволяет контролировать сетевое напряжение в узком настраиваемом диапазоне.

Контролируемое напряжение поступает через токоограничительные резисторы R1, R2 на двухполупериодный выпрямитель, выполненный по мостовой схеме на диодах VD1—VD4. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С1 и подается на микроамперметр РА1 через подстроечный резистор R4 и эмиттерный переход транзистора VT1, работающего в этом случае как низковольтный «стабилитрон».

Пока напряжение на выходе выпрямителя не превышает 6…8 В, стрелка индикатора находится на нулевой отметке шкалы. Когда же оно превысит пробивное напряжение эмиттерного перехода транзистора, стрелка индикатора начнет отклоняться тем больше, чем больше напряжение.

Резистором R3 регулируют чувствительность прибора, a R4 — диапазон измеряемых напряжений. Так, при нулевом сопротивлении резистора R4, на шкале индикатора «умещается» 20 В, и она может быть рассчитана на измерение напряжения от 210 до 230 В. Если же движок резистора переместить в правое по схеме положение, прибор будет способен «показывать» напряжение от 100 до 250 В.

Микроамперметр — от индикатора уровня записи магнитофона, например, М4476/1, М4587, М68501, или любой другой с током полного отклонения стрелки 50—300 мкА. Транзистор — любой из серии КТ315, диоды, кроме указанных на схеме— КД102Б, КД521А, любые из серии КД105 либо диодный мост КЦ407А. Подстроечные резисторы — любого типа. После настройки прибора их можно заменить постоянными нужного номинала.

Для градуировки применяют автотрансформатор, с которого напряжение подают на вилку Х1, и цифровой вольтметр, контролирующий это напряжение. Подстроечными резисторами R3 и R4 добиваются нужного диапазона измеряемых напряжений.

Источник: А.Бутов Вольтметр переменного тока с «растянутой» шкалой . — Радио, 2002, №1, с.56