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]

собой начальный участок экспоненты, достаточно точно описывается линейной функцией времени:

В начале действия импульса U=Ui, в конце

Отсюда спад вершины Vi-U2=Uj

и входное сопротивление


[/i -t/a С

Ллг и.-и, С

(45)

ГГТ1

Рис. 20. Схемы измерения входного сопротивления вольтметров и усилителей.

й - с помощью добавочного резистора; о - по способу заряда емкости: в - фор-wa импульсов на выходе усилителя;

синусоидального напряжения; ГЙ-генератор прямоугольных импульсов; В - испытуемый вольтметр (усилитель).

Применение этого способа возможно при условии, что сам усилитель пропускает импульсы без искажений. Для проверки импульсы подают на вход усилителя непосредственно и убеждаются в идентичности их формы на входе и выходе.

Емкость конденсатора берут тем меньше, чем больше ожидаемое R., но она должна быть много больше входной емкости усилителя, потому что, строго говоря, постоянная времени входа равна Rbx (С+Свх). Сопротивление утечки конденсатора С должно быть много больше Rbx.

Динамическая входная емкость вольтметра отличается от статической. Для вольтметра по схеме катодного повторителя

Свх = Се.а + (I - -К)Сс.к-ЬС„, (46)

где Сс.а -- емкость сетка - анод лампы, превышающая такую же емкость у неработающей лампы на I-2 пф из-за влияния пространственного заряда; Сс.к - емкость сетка - катод; См- емкость сетка - корпус (монтаж-



ная); К - коэффициент передачи катодного повторителя. Поэтому измерять входную емкость нужно в динамическом режиме.

Из формулы (46) видно, что входная емкость постоянна лишь в том диапазоне частот, в котором коэффициент передачи К можно полагать не зависящим от частоты. В связи с этим у многих высокоомных вольтметров нельзя непосредственно измерить входную емкость, например, резонансным методом, методом замещения и другими методами, при которых используются частоты порядка сотен килогерц.

Измерить входную емкость можно следующим способом. Возьмем конденсатор известной емкости С и зарядим его до напряжения и. Конденсатор получит при этом заряд Q=CU. Подключим заряженный конденсатор параллельно входу вольтметра (усилителя). Емкость входа станет равной С-+-Свх,а так как заряд не изменился (считаем Rbx достаточно большим), то новое напряжение в результате перераспределения заряда будет Ui-QUCbk+C). Условие сохранения суммарного заряда:

a/ = (c-f CBx)t/i.

откуда

Свх = С-j-. (47)

Зная и и отмечая U, в момент присоединения конденсатора (лучше всего при помощи осциллографа на выходе), можно найти Сек- По кривой разряда, который затем будет иметь место, можно будет определить и Rbx-

Для измерения входной емкости можно воспользоваться также тем обстоятельством, что из-за наличия этой емкости величина полного входного сопротивления Zx вольтметра зависит от частоты.

Пусть ко входу вольтметра подключен источник тока /, частоту которого можно менять. Тогда напряжение на входе вольтметра будет Ubx-IZx- На низкой частоте 2вх=/?вх- С повышением частоты значение Евх уменьшается и иа некоторой частоте f в оно упадет до

Vl+{2nhRBxCBx) У 2

В соответствии с этим напряжение на выходе вольтметра (коэффициент передачи усилителя в этой области частот считаем постоянным) также снизится до 1/12 первоначальной величины, т.е. уменьшится На 3 дб. Очевидно, что частота fB является верхней граничной частотой полосы пропускания вольтметра в целом. Из соотношения (48) можно найти входную емкость:

Практически вместо источника тока достаточно иметь источник напряжения U с активным внутренним сопротивлением/?вн примерно той же величины, что и Rbx- При замене его эквивалентным ис-



точником тока (см. рис. 14) все предыдущие рассуждения остаются справедливыми, только величина R станет равной R ;

Rbx ~Ь Rbh

которая и должна быть подставлена в формулу (49).

В простейшем случае источником тока может служить генератор звуковой частоты с последовательно включенным активным добавочным сопротивлением R. Во избежание ошибок паразитная емкость этого сопротивления должна быть много меньше входной емкости вольтметра.

Иногда полоса пропускания вoльтмetpa ограничивается полосой пропускания электронного усилителя. Этот случай будет рассмотрен в следующей главе.

Входную емкость можно также измерить по одному из способов, которые будут рассмотрены в гл. 7.

Постоянная времени входной RC цепи высокоомных измерительных устройств может быть значительной, что ограничивает полосу пропускания устройства. Особенно это сказывается при измерении малых токов. Поэтому высокоомные вольтметры всегда имеют цепи отрицательных обратных связей. При этом постоянная времени входа уменьшается в До Р раз, где Ко - коэффициент усиления усилителя без обратной связи, а Р- коэффициент обратной связи.

Заметим, что в электрометрии и в импульсной технике часто вместо понятия верхней граничной частоты полосы пропускания оперируют понятием времени нарастания Тф, в течение которого сигнал возрастает от 0,1 до 0,9 своего установившегося значения. Величины эти связаны соотношением

Гф/в = 4" (50)

Глава четвертая ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ И УСИЛИТЕЛИ С ВЫСОКИМИ входными СОПРОТИВЛЕНИЯМИ НА ЛАМПАХ

Простые катодные повторители

На рис. 21 показана схема вольтметра, высокое входное сопротивление которого достигается включением в цепь катода первой лампы большого сопротивления, порядка десятков мегомов. При этом напряжение иа сетке лампы устанавливается близким к потенциалу запирания, анодный ток лампы составляет доли микроампера, и, таким образом, электронная и ионная составляющие сеточного тока практически отсутствуют. Сеточный ток определяется почти целиком сопротивлением изоляции участка сетка - анод, потому что анодное напряжение лампы довольно велико.

При подаче на вход вольтметра положительного сигнала ток утечки сетки первой лампы уменьшается, так как уменьшается раз-



[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]

0.0018