f Электрометрическая лампа, резистор /?к в цепи ее катода и потенциометр R\ могут рассматриваться как мост сопротивлений, выходное напряжение U=U\-t/j которого поступает на вход операционного усилителя.

В исходном состоянии мост уравновешен и U=Q. При поступлении на сетку лампы сигнала t/gx на выходе моста появляется напряжение k Ubx, где й - коэффициент передачи моста, представляющий собой отношение выходного напряжения моста к изменению потенциала сетки лампы при условии, что это изменение мало.

При выбранных параметрах моста коэффициент k является вполне определенной величиной, поддающейся и расчету, и экспериментальному определению.

Рис. 32. Примеры использования операционных усилителей в устройствах с высокими входными сопротивлениями.

Нарушение равновесия моста приводит к появлению на выходе устройства напряжения (Увых. стремящегося это равновесие восста-новить. Потенциалы всех точек моста, в том числе электродов лампы (кроме сетки), изменяются иа t/вых, приче\5 знаки t/x и t/вых одинаковы. Изменение потенциала сетки относительно катода составляет уже не t/вх, а иа-Овых. и для нового положения равно-есия можно написать:

Мо (t/Bx-t/Bb,x)=f/B

ткуда

tвых -"

(72)

При большом Ко оба положения равновесия почти ме отличаются: [/вых - г/вх- Система является автокомпенсациониой, дающей повышение эффективного входного сопротивления прибора на нестолько порядков по сравнению с обычным электрометрическим усилителем.

В этой схеме для повышения входного сопротивления использована отрицательная обратная связь. На рис. 32, б показана схема с двумя операционными усилителями, в которой теоретически бесконечно большое входное сопротивление создается при помощи положительной обратной связи.

На схеме сопротивления всех резисторов выражены в долях сопротивления резистора обратной связи усилителя R. Первый усилитель имеет коэффициент усиления - /а/?=-1/а, второй-минус единицу и служит для изменения полярности напряжения, появляющегося на выходе первого.

Выходной ток устройства

/вх = /1-/2, (73)

Ток входной цепи первого усилителя

aR

поскольку вход усилителя является потенциально нулевой точкой. Ток в цепи обратной связи

t/Bb,X-t/B. tBX / 1 1 \

/2 = -

bR R \ ab

так как Uux

Подставляя значения токов в (73), получим:

Если а+Ь = 1, то входной ток равен нулю, т. е от источника и вх никакой мощности не потребляется.

Условие а-{-Ь=1 означает, что резисторы aR и bR являются частями одного потенциометра, к движку которого и прикладывается испытуемое напряжение t/ux- Одновременно для более точной установки нужного режима коэффициент усиления второго усилителя берут больше единицы, например равным двум, и в то же время напряжение на его вход снимают с потенциометра, включаемого на выход первого усилителя. Регулируя этим потенциометром долю подаваемого на второй усилитель напряжения, можно установить коэффициент передачи точно равным единице.

Вольтметры с лампами в обращенном режиме

Вольтметр с высоким входным сопротивлением и большим верхним пределом измерения можно получить при использовании так называемого обращенного режима работы лампы, когда роль входного электрода играет анод, а выходного - управляющая или иная сетка. На эту сетку подают некоторое положительное напряжение;

в ее цепи протекает ток, величина которого управляется отрицательным потенциалом анода.

Таким образом, семейству аноднЫх характеристик лампы при обычном включении соответствует в обращенном режиме семейство зависимостей тока сетки от напряжения на ней при напряжении анода, принятом за параметр. Такие зависимости для триода 6Н1П представлены на рис. 33.

В обращенном режиме обычная лампа приобретает многие свойства электрометрической. В самом деле, анод лампы находится под значительным отрицательным потенциалом и позто.му электронная

Рис 33. Семейство характеристик лампы 6Н1П в обрандек-ном режиме. Линия нагрузки проведена для ."J -1 ком.

составляющая входного тока отсутствует. От излучений катода анод защищен сеткой, да и находится ои от катода на значительном расстоянии. Для устранения ионного точа потенциал сетки устанавливают ниже потенциала возбуждения остаточных газов в лампе. Следовательно, входной ток определяется только токами утечки по изоляции и баллону лампы.

Вместе с тем допустимые пределы изменения потенциала управляющего электрода лампы в обращенном режиме гораздо больше, чем у лампы в обычном включении, так как управляющее действие анода на катодный ток приблизительно в р. раз слабее, чем сетки.

Поэтому всего лишь на одной обращенной лампе можно построить электрометрический вольтметр с верхним пределом измерения до несколькихсотен вольт, в то время как при использовании обычной электрометрической лампы необходимы специальные меры для удержания изменения потенциала управляющей сетки относительно других электродов в пределах ±1 е.

Суммарное действие напряжений анода и сетки на сеточный ток /с эквивалентно действию на пего гак называемого действующего напряжения i/д, прклокенного только к сетке и равного;

6-982