Главная  Электронные вольтметры 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14 ] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]

Общее выражение для сопротивления п-го резистора делителя будет: Rn=Ri-~--{U„-U„ ,). (38)

Считая по-прежнему, что наибольшее сопротивление в цепи сетки равно 10 Мом, а нижний предел измерения 1 в, получим входное сопротивление вольтметра 10 Мом/в. На пределе - измерения 300 в это даст 3 10 ом. Собирать делители с такими сопротивлениями неразумно, потому что нестабильность резисторов приведет к очень большим погрешностям, которые перечеркнут все выгоды очень высокого сопротивления вольтметра.

Из формул (30) и (31) явствует, что пределы измерения можно менять путем изменения сопротивления Яы в выходной цепи усилителя (рис. И, в). Преимущество этого способа заключается втом, что становится ненужный высокоомный делитель со всеми трудностями его изготовления, а делитель на выходе, будучи относительно низкоомным, может быть собран из стабильных проволочных резисторов. Естественно, что точность показаний вольтметра при этом будет выше.

До тех пор, пока предел измерения укладывается в границы линейного участка характеристики вольтметра, специальный резистор утечки в цепи сетки входной лампы не нужен. Его роль в процессе измерения выполняет выходное сопротивление исследуемой цепи, наибольшее значение которого может составлять, очевидно, те же 10 Мом, коль скоро оно находится в цепи сетки. А если бы на входе вольтметра имелся делитель, то для безошибочных измерений в таких цепях его сопротивление должно бы быть не менее 1 ООО Мом.

При установке нуля вход вольтметра отключают от цепи и замыкают на землю.

Чаще всего переключение пределов измерения делают комбинированным: до 150-200 в переключают резисторы в выходной цепи, а для больших пределов измерения предусматривают входной двухступенчатый делитель с коэффициентом деления 1/10. По-видимому, это наилучшее решение вопроса.

Влияние сеточного тока

Некоторая доля тока сетки первой лампы вольтметра (а при некоторых условиях - весь ток сетки) протекает в цепи источника измеряемого напряжения. Поэтому и входное сопротивление постоянному току и дифференциальное входное сопротивление (сопротивление переменному току) вольтметра в значительной мере определяются сеточным током.

Сеточный ток является также источником погрешности показаний. Погрешности возникают вследствие смещения нуля вольтметра при подключении последнего к источнику измеряемой э. д. с, нелинейного характера зависимости сеточного тока от напряжения на сетке лампы (от измеряемого напряжения) и изменения величины сеточного тока в зависимости от окружающих условий и времени («дрейфа» сеточного тока).

Эквивалентная схема входной цепи электронного вольтметра постоянного тока изображена на рис. 14. Здесь U - измеряемое напряжение; Rbh - выходное сопротивление измеряемой цепи относительно точек присоединения вольтметра; Rc - сопротивление утечки сет1ш, которое может быть и частью входного делителя.



Для облегчения анализа входную цепь можно изобразить и в виде схем, представленных на рис. 14, бив.

В схеме на рис. 14, б источник напряжения U с последовательно включенным внутренним гопротивлением заменен эквивалент-

ным источником тока / с параллельно включенным внутренним сопротивлением Явн- В этом Случае по эквивалентному сопротивлению

утечки сетки /<с.экв="- протекает сумма токов сигнала / и сет-

ки /с- .

К схеме, изображенной на рис. 14, в, можно перейти, воспользовавшись известной теоремой об эквивалентном генераторе или же заменив источник тока в схеме на рис. 14, б эквивалентным источни-



Рис. 14. Эквивалентная схема входной цепи лампового вольтметра на постоянном токе.

ком напряжения. По сопротивлению Яс.ькв при этом протекает лишь сеточный ток лампы, а результат протекания во входной цепи тока сигнала учтен соответствующим уменьшением значения напряжения f3kb против значения (J.

Когда вольтметр подключают к измеряемой цепи, величина сопротивления утечки лампы резко уменьшается из-за присоединения сопротивления /?вн- В связи с этим происходит смещение указателя вольтметра с нулевой отметки на величину Ic{Rc - сэкк)- Если вн~0, то смещение нуля составляет /сс и для вольтметров на обычных двойных триодах при сопротивлении делителя 10-20 Мом достигает значения 0,1-0,2 е.

В промышленных вольтметрах с чувствительной основной шкалой принимают специальные меры для устранения указанного влияния начального сеточного тока. Для примера на рис. 15 показана упрощенная схема лампового вольтметра ВК7-3 (А4-М2). На сетку правой половины лампы 6Н1П с резистора через входной делитель поступает небольшое отрицательное напряжение порядка 0,15 в. Оно примерно равно падению напряжения, создаваемому сеточным током лампы на полном сопротивлении делителя Если теперь сетку лампы замкнуть на корпус прибора (непосредственно или через внутреннее сопротивление источника измеряемой э. д. с.), то указатель не сместится с нулевой отметки, потому что одновременно замыкаются как делитель, так и резистор 7?г Небольшая разница в падениях напряжений на делителе и- резисторе Rs значения не имеет.



Погрешность из-за смещения нуля можно устранить, если исключить сопротивление Rc Роль сопротивления утечки сетки будет в этом случае выполнять внутреннее сопротивление источника измеряемой э. д. с. Но при этом должна быть возможность установки нуля вольтметра без отключения последнего от измеряемой цепи.

Погрешности показаний вольтметров из-за протекания во входной цепи сеточного тока определяются почти полностью указанным смещением нуля. Но, помимо измерения напряжений, высокоомные вольтметры могут использоваться и для измерения малых токов по падению напряжения, которое создается этими токами на большом

сопротивлении Rc в це-0--у д пи сетки. В этих случаях

нуль шкалы вольтметра может быть установлен с учетом падения напряжения /с Rc, создаваемого током сетки на сопротивлении Rc, и при подключении источника тока с высоким внутренним сопротивлением положение куля вольтметра остается неизменным. Погрешность показаний при этом будет, определяться, главным образом, зависимостью величины сеточного тока от напряжения на сетке лампы. Нелинейный характер этой зависимости может при достаточно большой величине сопротивления Rc вообще привести к нестабильной работе устройства.

Для примера на рис. 16 показаны зависимости падения напряжения 1с Rc от напряжения на сетке лампы (включая смещение) для трех значений сопротивления Rc- Видно, что при Rc>5-10 ом и Uc <-3 в ламповый каскад нормально работать не сможет, потому что зависимость между напряжением на сетке и сеточным током становится неоднозначной.

Из-за непостоянства сеточного тока во времени учитывать его при градуировке вольтметра нельзя, так как спустя некоторое время такая градуировка стала бы неверной.

Решительной мерой, снижающей влияние сеточного тока, является уменьшение самого сеточного тока. Вместе с тем это связано с трудностями тем ббльшими, чем меньший ток сетки мы желаем получить. Отметим также, что в отдельных случаях можно удовлетворительно работать и при довольно значительных токах сетки. Поэтому сеточный ток лампы (а точнее, входной ток измерительного устройства) должен быть снижен лишь настолько, чтобы вызываемая им погрешность измерения не превышала заданного значения.


Рис. 15. Схема компенсации влияния начального сеточного тока в вольтметре ВК7-3 (А4-М2).



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14 ] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]

0.0007