Материал: Введение в схемотехнику электрических цепей. Литвиненко В.П., Литвиненко Ю.В

а шкалу микроамперметра можно проградуировать в значениях напряжения.

Если необходимо обеспечить измерение напряжения с максимальным значением UMAX, то из (5.10) можно определить

а при UMAX 100 В соответственно RД 1 МОм.

Переключая добавочные сопротивления, можно менять пределы измерения вольтметра.

5.4. Измерение переменного напряжения

Простейший вольтметр переменного напряжения реализуется на базе микроамперметра переменного тока с добавочным сопротивлением, как показано на рис. 5.4.

Рис. 5.4

При малом внутреннем сопротивлении микроамперметра амплитуды (или действующие значения) напряжения U и тока I связаны законом Ома

45

и шкала амперметра градуируется в значениях напряжения.

5.5. Электронные измерители тока и напряжения

Рассмотренные простые амперметры и вольтметры, особенно переменного тока, обладают невысокими техническими характеристиками. Значительно лучшие свойства имеют электронные измерительные приборы на основе высококачественных усилителей постоянного и переменного тока.

На рис. 5.5 показана структурная схема электронного амперметра постоянного тока. Измеряемый ток I протекает через низкоомный резистор R0 , создавая на нем напряжение

U0 I R0, которое подается на вход усилителя постоянного тока

(УПТ) с высоким входным сопротивлением, а его выходной ток IА , равный

измеряется стрелочным амперметром, шкала которого градуируется в значениях измеряемого тока. Меняя коэффициент преобразования K, можно изменять пределы измерения тока.

Рис. 5.5

На рис. 5.6 представлена структурная схема электронного вольтметра постоянного напряжения. Измеряемое напряжение UX подается на вход усилителя постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением RВХ . Выходной ток усили-

теля IА , равный

46

(5.14)

протекает через амперметр, шкала которого градуируется в значениях измеряемого напряжения UX . Параметр G с размерностью проводимости задает пределы измерения.

Рис. 5.6

Электронные измерители переменных токов и напряжений реализуются на базе диодных выпрямителей или прецизионных выпрямителей на операционных усилителях с последующим усилением их отклика. Пример структурной схема электронного амперметра переменного тока показан на рис. 5.8. Аналогично реализуется и вольтметр переменного напряжения.

Рис. 5.7

Шкалы измерителей переменных токов и напряжений градуируются в действующих значениях гармонических сигналов.

5.6. Цифровые измерители тока и напряжения

Простейшие цифровые амперметры и вольтметры реализуются на базе рассмотренных аналоговых измерителей, в которых в качестве отсчетного устройства вместо стрелочного амперметра используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и многоразрядный цифровой индикатор. Пример универсального прибора (мультиметра) показан на рис. 5.8.

47

При измерении гармонических токов и напряжений рассматриваемые цифровые приборы показывают их действующие значения. Для негармонических сигналов известной формы показания этих измерителей необходимо пересчитывать.

Рис. 5.8

Известны цифровые измерители действующих значений сигналов произвольной формы.

48

5.7. Работа электронного осциллографа

Электронный осциллограф позволяет визуализировать временные диаграммы напряжений и измерять их параметры на экране по осям времени и уровня.

Основой прибора является электронно-лучевая трубка в виде удлиненной стеклянной вакуумированной колбы, показанной на рис. 5.9а.

Рис. 5.9

На внутреннем торце колбы нанесен слой люминофора, который начинает испускать свет (зеленый или синий) при попадании на него потока электронов (электронного луча), который формируется электронной пушкой (ЭП), показанной на рис. 5.9а.

Движение луча с постоянной скоростью по горизонтали (оси x или t на рис. 5.9б) вызывается линейно растущим (пилообразным) напряжением развертки ux , подаваемым на

пластины горизонтального отклонения, форма этого напряжения развёртки показана на рис. 5.10а.

Входной сигнал осциллографа s(t) подается на пласти-

ны вертикального отклонения луча uy . Пример входного гармонического сигнала показан на рис. 5.10б.

49