При ремонте или налаживании электронной техники невозможно обойтись без измерений силы тока, напряжения, сопротивления, а также других электрических величин, от которых зависит работа схемы. Наиболее часто приходится измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления. Для этих целей выпускаются различные комбинированные измерительные приборы. Самый популярный из них, – цифровой мультиметр (типа М-838 или аналогичный). Недорогой прибор, позволяющий измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный ток, сопротивление, а также проверять диоды и маломощные транзисторы. У некоторых моделей есть «прозвонка» (пищит, когда щупы замкнуты), а более дорогие могут еще измерять емкости конденсаторов, частоту электрических колебаний и быть источником импульсов (генератором), частотой около 1 кГц. Мало владеть прибором, необходимо еще и уметь им пользоваться, да так, чтобы не повредить прибор или «объект измерения». Точность измерения. Измерить электрическую величину, и вообще любую величину, с абсолютной точностью невозможно. Всегда существует погрешность, зависящая как от самого измерительного прибора, так и от человека, проводящего измерение. Например, точность измерения сильно зависит от правильности выбора предела измерения. Допустим, в какой-то цепи есть напряжение 2,9875V. Если вы пользуетесь мультиметром, чтобы получить наиболее точный результат измерения, нужно, в данном случае, выбрать предел «20V». На этом пределе мультиметр покажет «2,98V». Если же вы выберете предел «200V», прибор покажет «2,9V». Измерительные приборы делятся на семь классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (кроме особых случаев, когда требуются сверхточные измерения). Эти числа показывают какую погрешность допускает прибор, в процентах от выбранного предела измерения. Недорогие приборы, типа мультиметра М-838, обычно, не дают погрешность меньше класса 1,0. Таким образом, если ваш мультиметр соответствует классу точности 1,0, то на пределе «20V» он может ошибаться не более чем на 0,2V (20/100 -1,0=0,2). Кроме класса точности прибора и правильности выбора предела измерения, на результат измерения оказывает влияние и такой показатель, как внутреннее (или входное) сопротивление. Но об этом позже.
Измерение постоянного напряжения.
При измерении напряжения, вольтметр или мультиметр, предварительно переключенный на измерение постоянного напряжения (DCV), подключают параллельно источнику напряжения, которое нужно измерить. Предположим, нужно измерить напряжение на резисторе R2 (рис. 1).
Для этого мультиметр М мы подключаем параллельно резистору R2. Полярность измеряемого постоянного напряжения мультиметр показывает относительно своего гнезда «СОМ». То есть, в схеме на рис. 1, щуп, идущий от гнезда «СОМ» подсоединен к минусу измеряемого напряжения, а второй щуп (V) – к плюсу. Таким образом, напряжение на щупе V относительно щупа СОМ положительное. Если щупы поменять местами или перевернуть «батарейку» G1, напряжение на щупе V относительно щупа СОМ будет отрицательным, и на табло мультиметра перед числом-результатом измерения появится значок «-». Как видите, чтобы измерить напряжение нужно знать две точки, между которыми есть искомое напряжение. Когда говорят, что нужно измерить напряжение на резисторе, конденсаторе или каком-то другом объекте, имеющим два вывода, все понятно, – один щуп подключаем к одному выводу, а второй – к другому. Но как быть, если требуется измерить напряжение в точке «А», или на коллекторе VT1 (рис. 2)?
Здесь следует знать, что, если нигде не говорится относительно чего нужно измерять напряжение в данной точке, его всегда измеряют относительно общего провода. Таким образом, щуп «СОМ» мультиметра подключаем к общему проводу схемы, а второй щуп – к точке, в которой требуется измерить напряжение, в данном случае к коллектору VT1 (рис. 2). Если же сказано, что напряжение на коллекторе VT1 нужно измерить относительно его эмиттера, то прибор нужно подключать, соответственно, между эмиттером и коллектором транзистора (рис. 3).
Поэтому, прежде чем начинать измерять напряжения в схеме, нужно разобраться относительно чего это делать. И подключить «СОМ» мультиметра к тому самому месту, относительно которого нужно измерить напряжение. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением, которое в определенных случаях может оказывать очень существенное влияние на результат измерения. Может быть даже так, что при подключении вольтметра с недостаточно большим внутренним (входным) сопротивлением схема вообще перестанет работать. Чтобы понять, почему входное сопротивление вольтметра должно быть как можно больше, обратимся к рисунку 4.
Предположим, есть делитель напряжения на двух одинаковых резисторах по 100 кОм каждый. Значит, напряжение на резисторе R2 (U2), согласно формуле: U1/U2=(R1+R2)/R2, будет равно половине напряжения источника питания G1 (U1), то есть 4,5V. А теперь посмотрим, что произойдет, если к R2 подключить вольтметр, у которого внутреннее (входное) сопротивление (RV) равно, допустим, 10 кОм. Внутренне сопротивление вольтметра RV окажется включенным параллельно резистору R2 (зашунтирует его). В результате фактическое сопротивление R между минусом источника питания G1 и точкой соединения R1 и R2 упадет до величины, определяемой формулой: R=(R2RV)/(R2+RV), и будет уже не 100 кОм, а всего около 9,09 кОм. Теперь, согласно формуле U1/U2=(R1+R)/R, напряжение на R2, при подключенном к R2 вольтметре с внутренним сопротивлением 10кОм, будет около 0,749V. И это напряжение покажет вольтметр, вместо положенных 4,5V! Если же внутреннее сопротивление вольтметра значительно больше R2, например, 1000 кОм (1 Мегаом), результат измерения будет ближе к реальному:
R= (100*1000)/(100+1000) * 90,9 кОм.
U2= 9 /((100+90,9)/90,9) * 4.286V.
Как видите, чем выше внутреннее (входное) сопротивление вольтметра по отношению к внутреннему сопротивлению источника (или элемента схемы) на котором нужно измерить напряжение, тем показания прибора будут достовернее. В технической документации входное сопротивление вольтметров (или универсальных приборов при измерении напряжения) обычно указывается в Ом/ V . Это значит, что чтобы узнать фактическое входное сопротивление прибора на каком-то пределе измерения, нужно указанное сопротивление умножить на выбранный предел измерения. Допустим, в паспорте мультиметра указано входное сопротивление равно 300 kOm/V. Это значит, если мультиметр переключить, например, на предел «20V», его входное сопротивление составит шесть мегаом (300кОм • 20V=6000kOm).
Измерение переменного напряжения.
Практически все выше сказанное об измерении постоянного напряжения остается в силе и при измерении переменного. Но есть и существенные отличия. Например, точность измерения переменного напряжения сильно зависит от частоты переменного тока, напряжение которого измеряют. Большинство мультиметров откалиброваны на переменное напряжение 50 Гц (или 60 Гц), поэтому, при измерении напряжения более высокой, например, звуковой частоты их показания могут значительно отличаться. В паспортах некоторых мультиметров указывается погрешность при измерении на разных частотах, например, 50 Гц и 1000 Гц или 50 Гц, 1000 Гц и 10000 Гц. Другая интересная деталь – одни приборы, в режиме измерения переменного напряжения, никак не реагируют на постоянное напряжение, а другие при наличии постоянного напряжения в измеряемой цепи показывают какие-то ошибочные числа. Например, если мультиметр М-838, переключенный на измерение переменного напряжения (ACV) подключить к источнику постоянного напряжения, он покажет число, примерно в полтора раза больше постоянного напряжения этого источника. А вот более дорогой мультиметр, – DT9206 при измерении переменного напряжения на постоянное не реагирует никак (показывает нули). Дело в том, что в одних приборах, таких как DT9206, есть разделительный конденсатор, который при измерении переменного напряжения включается на входе прибора и не пропускает постоянное напряжение на его схему. В М-838 такого конденсатора нет. Это обязательно нужно знать, когда измеряете переменное напряжение в цепи, где есть постоянная составляющая. На рисунке 5 показана схема выходной части усилительного каскада.
Обратите внимание, – на коллекторе транзистора присутствует постоянное напряжение 50V и переменное 20V. Чтобы измерить переменное напряжение таким прибором, как М-838 (без разделительного конденсатора на входе), его нужно подключить через конденсатор (Сх). А вот прибор типа DT9206 можно подключать непосредственно, на его показания постоянная составляющая не влияет. Измерение силы тока. Чтобы измерить силу тока (или просто, – измерить ток) амперметр (или комбинированный прибор, измеряющий силу тока) включают в электрическую цепь последовательно (рис. 6).
Иначе говоря, в разрыв цепи, так, чтобы через прибор протекал весь ток, силу которого нужно измерить. На рис. 6 показано как включают прибор при измерении тока потребления усилительным каскадом, а на рисунке 7, – тока коллектора транзистора. На результат измерения силы тока оказывает влияние сопротивление измерительного прибора. Но это влияние обратно тому, что оказывает вольтметр на измеряемое напряжение. Амперметр включается цепь последовательно, и его сопротивление складывается с сопротивлением цепи. Общее сопротивление цепи увеличивается, а сила тока уменьшается. Поэтому сопротивление прибора, измеряющего силу тока должно быть минимальным. Измеряя силу тока мультиметр переключают в положение «DCA». При измерении слабых токов щупы прибора устанавливают в те же гнезда, что и при измерении напряжения. Для измерения силы тока более 200mA (0,2А), до 10А мультиметры имеют дополнительное гнездо с предохранителем. Серьезный недостаток непосредственного измерения силы тока в том, что для подключения прибора нужно сделать разрыв в цепи. Особенно это неудобно при измерении больших и очень больших токов. Поэтому, для измерения больших токов используют приборы с так называемыми «токовыми клещами», которые представляют собой датчик тока, определяющий силу тока по магнитному полю, создаваемому током. Внешне токовые клещи, действительно похожи на клещи или прищепку, которую надевают на проводник с измеряемым током. Еще одно достоинство токовых клещей в том, что измерительный прибор оказывается полностью изолированным от измеряемой цепи. Измерение сопротивления. Для измерения сопротивления омметр (или мультиметр, в режиме измерения сопротивлений) пропускает через измеряемое сопротивление ток. Сопротивление определяется соответственно Закону Ома R = U / I. Если поддерживать постоянной величину напряжения, приложенного к цепи, сопротивление которой нужно измерить, то ток в цепи будет в обратной зависимости от сопротивления. Именно поэтому шкалы стрелочных омметров максимальное сопротивление показывают при минимальном отклонении стрелки, а при минимальном сопротивлении стрелка максимально отклоняется. Цифровые приборы сопротивление определяют по напряжению на цепи, сопротивление которой нужно измерить, придерживая ток в цепи стабильным. В этом случае, напряжение будет в прямой зависимости от измеряемого сопротивления, а показания прибора будут в прямой зависимости от измеряемого сопротивления. Как бы не была построена схема измерительного прибора, сопротивление он всегда измеряет сопротивление пропуская через объект измерения ток. А это значит, что схема, в которой нужно измерить сопротивление должна быть полностью обесточена, выключена. Иначе, ток, имеющийся в схеме будет взаимодействовать с током, пропускаемым омметром через измеряемое сопротивление, и результат измерения будет ошибочным. Более того, ток, имеющийся в измеряемой цепи, может вывести прибор из строя. Поэтому, всегда отключайте цепь от источника питания, перед тем как начнете измерять в ней сопротивление. И еще один важный момент, – измеряя сопротивление какой-то детали или части схемы, необходимо эту деталь отключить от схемы, чтобы на показания прибора не оказывали влияния другие детали схемы, обладающие собственными сопротивлениями. Например, если вы захотите измерить сопротивление резистора, установленного на плате, необходимо хотя бы один из его выводов выпаять из платы. Иначе омметр покажет не сопротивление этого резистора, а результирующее сопротивление всей схемы имеющейся между точками подключения выводов этого резистора.
Радиоконструктор №7,№8 2017г стр. 42, 44
Дата последнего изменения этого узла 12.10.2017
Важной метрологической характеристикой вольтметра является его входное сопротивление. Измерить сопротивление между входными клеммами вольтметра можно с помощью любого измерителя сопротивления (например, мультиметром UT60A в режиме омметра). Однако чаще используется метод определения входного сопротивления по двум показаниям поверяемого вольтметра, во входную цепь которого включен магазин сопротивлений (см. рис. 5.1). Показание вольтметра, измеряющего напряжение на зажимах источника с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, равно
,
где Uпр – предельное значение напряжения источника ЭДС;
Rм – сопротивление магазина;
Rв – входное сопротивление вольтметра.
Рис. 5.1. Измерение входного сопротивления вольтметра
Если произвести два измерения с различными значениями сопротивления магазина, то можно вычислить Rв. Пусть одно измерение проводится при Rм=0, тогда вольтметр покажет значение Uпр (внутренним сопротивлением источника мы пренебрегаем). Второе измерение проведем при введенном сопротивлении Rм:
;
. (5.1)
Погрешность измерения Rв зависит от точности изготовления Rм и погрешностей измерений Uпр и Uх. Так как Uпр и Uх измеряются одним и тем же вольтметром, происходит компенсация систематических погрешностей измерения Uпр и Uх в знаменателе и, следовательно, систематическая погрешность измерения Rв определяется погрешностью числителя. По формуле Тейлора
.
Учитывая, что сопротивление магазина изготовлено с высокой точностью, можно пренебречь третьим слагаемым. Считая, что 
(определяется классом точности измерительного прибора), имеем:
; (5.2)
. (5.3)
Если погрешности DUх и DUпр независимы, то возможен вариант, когда они принимают максимальные по величине, но противоположные по знаку значения. В этом случае, считая 
, погрешности измерения сопротивлений равны
; (5.4)
. (5.5)
В частном случае, если выбором Rм можно добиться 
, т.е. чтобы показания вольтметра уменьшились ровно в 2 раза, формулы (5.1), (5.2) и (5.3) принимают вид:
;
; (5.6)
(5.7)
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ
1. Изучить инструкцию по эксплуатации цифрового мультиметра UT60A.
2. Изучить инструкцию по эксплуатации комбинированного прибора (тестера).
3. Экспериментально определить входное сопротивление тестера и цифрового вольтметра на выбранном пределе измерений с помощью магазина сопротивлений и мультиметра UT60A.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
Подготовка измерительных приборов к работе
Поворотный переключатель цифрового мультиметра UT60A установить в положение Hz 
V (измерение напряжений).
Подготовка электромеханического вольтметра (тестера) состоит в установке соответствующих положений переключателей рода тока и предела измерений, а также стрелки на нуль с помощью корректора.
Установить на источнике постоянного напряжения ВСП-50 выходной сигнал равным нулю (повернуть рукоятки плавного и грубого изменения выходного напряжения против часовой стрелки до упора).
Собрать схему для проведения измерений. После проверки собранной схемы преподавателем, включить цифровой мультиметр нажатием кнопки POWER и источник постоянного напряжения переключением тумблера ВКЛ.
Проведение эксперимента
Измерить входные сопротивления электромеханического и цифрового вольтметров по методике, изложенной в теоретической части данной лабораторной работы.
Измерение входного сопротивления тестера на пределах измерения
0,5 В, 2,5 В и 10,0 В проводить следующим образом:
2. С помощью регуляторов источника ВСП-50 установить стрелку тестера на максимальную отметку шкалы.
3. Не изменяя напряжение с ВСП-50, увеличить сопротивление Rм так, чтобы стрелка измерительного механизма остановилась посередине шкалы. Это означает, что ток через измерительный механизм уменьшился в 2 раза, т.е. в цепь источника сигнала введено сопротивление Rм, равное имевшемуся ранее в цепи сопротивлению Rв.
Если с помощью магазина сопротивлений не удается установить стрелку измерительного механизма посередине шкалы, необходимо занести в отчет значения напряжений при Rм =0 (Uпр) и при Rм = Rmax (Uх) и вычислить значение входного сопротивления Rв по формуле (5.1).
4. Вычислить предельные значения погрешностей измерения Rв по формулам (5.2)-(5.7).
5. Измерить входное сопротивление тестера цифровым мультиметром UT60A.
6. Занести результаты измерений и вычислений в табл. 5.1.
7. Сравнить результаты измерений Rв, полученные двумя способами.
8. Вычислить погрешности измерений Rв с помощью магазина сопротивлений. В качестве действительного значения сопротивления взять показание цифрового вольтметра. Занести экспериментально определенные значения DRв в табл. 5.1.
9. Сравнить предельные и экспериментальные значения DRв.
Таблица 5.1
| Пределы измерения Umax i, В | Измерение входного сопротивления магнитоэлектрического вольтметра | |||
| Rв, кОм | DRв, кОм | |||
| По методике, изложенной в п. 2.1 | UT60A | По формуле (5.2) | По формуле (5.4) | Экспер. UT60A |
| 0,5 | ||||
| 2,5 | ||||
| 10,0 |
Учитывая большое входное сопротивление цифрового вольтметра (порядка 5–15 МОм), необходимо брать сопротивление Rм такого же порядка. В лабораторной работе вместо Rм используется добавочное сопротивление, значение которого с высокой точностью измеряется цифровым вольтметром. Методика измерения входного сопротивления цифрового вольтметра состоит в следующем:
1. Измерить цифровым вольтметром добавочное сопротивление номиналом 5–10 МОм, занести его значение в табл. 5.2.
2. Подключить цифровой вольтметр к источнику постоянного напряжения. Установить на выходе ВСП-50 напряжение, соответствующее пределу измерения цифрового вольтметра, и снять показание с вольтметра.
3. Последовательно с вольтметром подключить добавочное сопротивление и снять показание вольтметра.
4. Вычислить входное сопротивление цифрового вольтметра по формуле (5.1).
5. Вычислить погрешность измерения сопротивления Rвпо формулам (5.2) – (5.5).
6. Измерить входное сопротивление цифрового вольтметра на пределах измерения 4 В, 40 В, 400 В. Сделать вывод об изменении входного сопротивления электронных вольтметров в зависимости от предела измерений.
7. Заполнить табл. 5.2.
Таблица 5.2
| Пределы измерения Umax i, В | Rд2=…, МОм | Предельные погрешности измерений, Rв | |||
| U, В | Uх, В | Rв, МОм | абсолютные, МОм | относительные, % | |
| ΔR’ | ΔR’’ | δR’ | δR’’ | ||
| Umax 1=4 | По формуле (5.1) | По формуле (5.2) | По формуле (5.4) | По формуле (5.3) | По формуле (5.5) |
| Umax 2=40 | |||||
| Umax 3=400 |
8. Сделать вывод о проделанной работе, в котором указать, можно ли использовать методику, изложенную в теоретической части данной лабораторной работы для измерения сопротивления вольтметра с целью расширения его пределов измерения в соответствии с рис. 5.2.
Рис. 5.2. Методическая погрешность измерения напряжения
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Перед проведением лабораторной работы отчет должен содержать:
– цель лабораторной работы и применяемое оборудование;
– схемы приборов и экспериментальных установок (рис. 5.1-5.2);
– расчетные формулы для определения погрешности измерения сопротивления вольтметра по методике, изложенной в теоретической части данной лабораторной работы.
После проведения лабораторной работы отчет также должен содержать:
– результаты экспериментов в виде таблиц 5.1 и 5.2.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему входное сопротивление цифрового вольтметра не зависит от предела измерения?
2. Какие характеристики называют метрологическими?
3. От чего зависит сопротивление вольтметра?
4. Что такое нормированное сопротивление и для чего оно нужно?
5. Для чего устанавливалось значение Rм=0?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6.
СХЕМЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОММЕТРА
ЦЕЛИ РАБОТЫ
1. Получение практических навыков работы с тестером и электронным вольтметром.
2. Изучение способов оценки погрешностей измерений тестером и электронным вольтметром сопротивления.
3. Освоение методики поверки омметров.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Входное сопротивление вольтметра на низких частотах порядка 5 Мом при частоте 10 Мгц падает до 0 5 Мом и при частоте 50 Мгц – до 0 3 Мом.
Входное сопротивление вольтметра должно быть большим.
Входное сопротивление вольтметров носит комплексный характер. Однако на низких частотах следует учитывать только активное сопротивление, а на высоких – только емкостное.
Входное сопротивление вольтметра должно быть не менее 20 кОм / В.
Упрощенная принципиальная схема лампового вольтметра типа ВК. С-7. Входное сопротивление вольтметра на низких частотах составляет 4 Мом, при частоте 10 Мгц – 0 45 Мом и при 50 Мгц – 0 3 Мом. Постоянные напряжения этим вольтметром не измеряются.
Входное сопротивление вольтметра определяется произведением удельного входного сопротивления на предел измеряемого напряжения.
Входное сопротивление вольтметра составляет 20 000 ом на 1 в шкалы, падение напряжения при измерении тока 0 2 в. Основная погрешность прибора на всех отметках шкалы не превышает 1 5 % суммы конечных значений шкалы. Изменение показаний прибора, вызванное изменением температуры в пределах от – 30 до 50 С, не превышает 1 2 % на каждые 10 С.
Входное сопротивление вольтметра не должно быть ниже 10 МОм. Однако в отдельных случаях, например в низкоомных грунтах, могут быть использованы вольтметры с меньшим внутренним сопротивлением, но не ниже 100 кОм на 1 В.
Входное сопротивление вольтметра, особенно лампового иди транзисторного, как правило, достаточно велико. Для повышения точности измерений напряжение источника питания и предел измерений вольтметра желательно выбрать таким, чтобы стрелка отклонилась почти на всю шкалу. После этого между источником напряжения и входом вольтметра включают резистор, сопротивление которого R известно с достаточной точностью.
Входное сопротивление вольтметра, особенно лампового или транзисторного, как правило, достаточно велико. Для повышения точности измерения напряжение источника питания и предел измерения вольтметра желательно выбрать такими, чтобы стрелка отклонилась почти на всю шкалу. После этого между источником напряжения и входом вольтметра включают резистор, сопротивление которого R известно с достаточной точностью.
Входное сопротивление вольтметра типа С75 постоянному току при температуре 20 5 С ( в пределах рабочих температур) и относительной влажности 65 15 % не превышает 1010 ом; при температуре 40 С и относительной влажности 95 3 % и при температуре 60 С и относительной влажности 65 15 % – не превышает 107 ом.
Входное сопротивление вольтметра типа С75 постоянному току при температуре 20 5 С ( в пределах рабочих температур) и – относительной влажности 65 15 % не превышает 1010 ом; при температуре 40 С и относительной влажности 95 3 % и при температуре 60 С и относительной влажности 65 15 % – не превышает 10 ом.
Входное сопротивление вольтметра ВКС-76 на пределе 1 5 в составляет несколько десятков мегом.
Измери-i ель выхода ИВ-4.
Входное сопротивление купроке-ных вольтметров достигает 2 000 ом / в п уступает лишь аналогичному параметру ламповых вольтметров.
Входное сопротивление вольтметра электромагнитной системы не может быть велико, так как для создания значительного магнитного поля в катушке требуется довольно большой ток.
Величина входного сопротивления вольтметра определяется в основном добавочным сопротивлением. Если выбрать более высокий предел измерения напряжения, а также применить более чувствительный индикатор, величину добавочного сопротивления следует увеличить, следовательно, возрастает входное сопротивление вольтметра.
Итак, входное сопротивление вольтметра должно быть как можно больше. У современных вольтметров входное сопротивление составляет от 10 до 20 и даже до 50 кОм на 1 В шкалы. Достаточно ли это для измерения режима транзисторов.
С увеличением частоты входное сопротивление вольтметра уменьшается вследствие уменьшения сопротивления входной емкости и увеличения потерь в диэлектрике.
Опытный вольтметр. В этом случае относительное входное сопротивление вольтметра уменьшится до 2 кОм / В.
График зависимости входно – вышением частоты возрастают, сопротивления вольтметра от а – т е сопротивление потерь умень. Практически на низких частотах входное сопротивление вольтметров составляет единицы мегом, а а высоких – единицы и десятки килоом. Входное сопротивление электронных вольтметров, предназначенных для измерения постоянного напряжения, достигает десятков и сотен мегом.
Таким образом, если входное сопротивление вольтметра в двадцать раз превосходит величину сопротивления, на зажимах которого этим вольтметром производится измерение падения напряжения, то поправка на шунтирующее действие вольтметра не превосходит 5 % и может не учитываться в большинстве радиотехнических измерений.
Какие требования предъявляются к входному сопротивлению вольтметра.
При очень высоких частотах на входное сопротивление вольтметра влияет также время пролета электронов между электродами лампы. Данный фактор проявляется в том случае, если время пролета электронов между электродами лампы становится соизмеримым с периодом исследуемого напряжения, так как при этом увеличиваются потери во входной цепи лампьг, а соответственно и уменьшается ее входное сопротивление.
Наиболее сильное влияние на величину входного сопротивления вольтметра оказывает сопротивление лампы гл, во время работы которой величина этого сопротивления периодически меняется.
Гц, полагая активную составляющую входного сопротивления вольтметра пренебрежимо большой.
Как видите, на разных пределах измерения входное сопротивление вольтметра различно, поэтому и погрешности измерений, обусловленные его шунтирующим действием, будут на разных шкалах неодинаковыми.
Чтобы не искажался режим работы цепи, входное сопротивление вольтметра должно быть большим, а потребляемая им мощность малой.
Схемы входных делителей напряжения. а – резистивного. б – емкостного. Так как коэффициент деления напряжения зависит от входного сопротивления вольтметра, то входные делители напряжения изготовляются для использования с определенными типами электронных вольтметров.
Схема измерения.| Схема измерения. Точность измерений определяется соотношением между измеряемым сопротивлением и входным сопротивлением вольтметра, а также напряжением источника питания, которое должно быть близко к пределу измерений вольтметра.
Ответвле – [ IMAGE ] – 44. Упрощенная. Для того чтобы свести к минимуму эту погрешность, входное сопротивление вольтметра должно быть возможно большим.
Схемы градуировки вольтметров.| Блок-схема лампового вольтметра постоянного тока. Усилитель работает в режиме без сеточного тока, поэтому входное сопротивление вольтметра очень высокое. Наличие усилителя позволяет применить в вольтметре магнитоэлектрический механизм меньшей чувствительности. Усилитель постоянного тока обычно выполняется на триоде по схеме катодного повторителя.
В описаниях конструкций, публикуемых в радиотехнической литературе, обычно указывают относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока, которым измерены напряжения в цепях конструкции.
Схема электрическая принципиальная простого комбинированного прибора. Несмотря на простоту прибор имеет хорошие метрологические характеристики и прежде всего максимально достижимое входное сопротивление вольтметра постоянного тока при минимальном сопротивлении цепи миллиамперметра. Это обеспечено рациональным включением микроамперметра. Дело в том, что цепь универсального шунта при измерении напряжения разрывается и ток, потребляемый вольтметром, оказывается равным току отклонения микроамперметра.
Выражение ( 66) может служить для внесения поправки на шунтирующее действие входного сопротивления вольтметра в большинстве случаев измерений с радиосхемами. RJ, тем меньше отличается показание вольтметра от истинного значения напряжения, действующего в схеме.
Анодная характеристика триода 6С5. Точные значения имеющихся в схеме напряжений могут быть получены при условии, что входное сопротивление RBJL вольтметра значительно превышает величины сопротивлений, на которых измеряются падения напряжений. Этому условию удовлетворяет, например, тестер ТТ-1, имеющий на шкале 200 в входное сопротивление, равное Rm 1000 ком.
Дополнительными погрешностями для электронных вольтметров являются: температурная погрешность, погрешность, обусловливаемая входным сопротивлением вольтметра, частотная погрешность и погрешность, обусловливаемая формой кривой измеряемого напряжения.
Схема последовательного измерения aaOMef – ром тока и напряжения. Результаты измерения и расчета будут пра вильны при R RB, где RB – входное сопротивление вольтметра на выбранном пределе.
Разновидностью комбинированных выпрямительных приборов являются транзисторные приборы, в которых для повышения чувствительности и входного сопротивления вольтметра ( и уменьшения сопротивления амперметра) применяют транзисторный усилитель.
R – сопротивление изоляции между входным зажимом L и корпусом, резистор RBX соответствует входному сопротивлению вольтметра.
Если принять, что относительная погрешность измерения из-за падения напряжения ка внутреннем сопротивлении равно а, то соотношение между входным сопротивлением вольтметра У.
Для того чтобы улучшить характеристики миллиамперметра, уменьшив Um, необходимо увеличить ток полного отклонения Г, но при этом уменьшается входное сопротивление вольтметра.
Отметим также, что если ЭДС системы, включающей водородный электрод, составляет, например, – 0 4 В, то входное сопротивление вольтметра для обеспечения точности измерения ЭДС 0 01 мВ должно составлять не менее 0 4 В / 4 – 10 – 7 А – 10 Ом, иначе А.
Из формулы ( 1) видно, что чем больше сопротивление цепи Кц, где проводятся измерения напряжений, тем больше должно быть входное сопротивление вольтметра для получения погрешности меньше допустимой. Так как при применении приборов бол ее высокой точности дополнительные погрешности должны быть меньше, то более точные вольтметры должны иметь большие входные сопротивления.
Основные характеристики модификаций приборов модели КСП1. Входное сопротивление прибора КСУ1 с пределами измерения О-5 ма равно 4 ом; с пределами измерения 0 – 20 ма – 1 ом; входное сопротивление вольтметра с пределами измерения 0 – 10 в не менее 3 ком.
Схемы измерения емкости.| Измерение емкостей электролитических конденсаторов методом вольтметра-амперметра. На используется при измерении больших емкостей, так как погрешность измерения в этом случае тем меньше, чем меньше сопротивление конденсатора Сх по сравнению с входным сопротивлением вольтметра.
Величиной входного сопротивления RJ, лампового вольтметра, определенной указанными выше способами, целесообразно пользоваться в тех случаях, когда важно знать усредненное за период значение входного сопротивления вольтметра.
