АВОМЕТР НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

May 17, 2010 by admin Комментировать »

Авометр, собранный на полевых транзисторах, обладает увеличенным входным сопротивлением при измерении напряжений. Им можно измерять: постоянные напря­жения до 500 В на шкалах 0 — 1; 0 — 2,5; 0 — 10; 0 — 25; 0 — 100; 0 — 500 В при входном сопротивлении 10 МОм; сопротивления от 30 Ом до 100 МОм на пяти поддиапазонах (середина шкалы «Ом» соответствует 1, 10, 100, 1000 и 10000 кОм) и постоянный ток на шкалах 0 — 0,5; 0 — 5; 0 — 50 и 0 — 500 мА. С помощью двух выносных пробников по I шкале постоянных напряжений можно измерять переменные напряжения звуковых частот (20 — 20000 Гц) до 300 В и высоких частот (20 кГц — 100 МГц) до 25 В.

Ток, потребляемый от источника питания (батареи «Крона» или аккумулятора 7Д-0,1), не превышает 1,6 — 1,8 мА. Шкалы авометра при измерении токов и напряже­ний — линейные.

! Основным узлом прибора является измерительный блок, собранный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами R12, R14, частью переменного резистора R13 и сопротивлениями участков исток — сток полевых транзисторов 77, Т2. В одну из диагоналей моста (стоки 77, Т2 и движок переменного резистора R13) подается на­пряжение от батареи Б1. В другую диагональ морта (между истоками 77, Т2) через переключатель ВЗ и резисторы R15, R16 включается стрелочный микроамперметр ИП1. По существу мост образован двумя истоковыми повторителями, смонтированными на полевых транзисторах 77, 77, нагрузками которых являются резисторы R12, R14 и часть переменного резистора R13.

На затвор транзистора 77 через цепь R11CI, защищающую транзистор от перемен­ных и импульсных напряжений, поступает измеряемое постоянное напряжение. Затвор транзистора Т2 через цепь R17C2 соединен с положительным полюсом источника пи­тания батареи В1. Для защиты транзистора 77 от больших напряжений его вход за­щищен кремниевым стабилитроном Д1, ограничивающим это напряжение до 8 — 9 В. Понятно, что наличие этого стабилитрона не обязательно.

Когда мост сбалансирован, что достигается переменным резистором R13, напряже­ние между истоками 77, Т2 равно нулю и ток в цепи микроамперметра, переключателя ВЗ и резисторов R15, R16 отсутствует. При поступлении на затвор 77 измеряемого напряжения баланс моста нарушается и через микроамперметр ИП1 начинает течь ток, пропорциональный величине входного напряжения. Чувствительность измеритель­ного блока по входу (между точками 1 — 2 схемы) составляет 1 В.

В режиме вольтметра постоянного тока измеряемое напряжение подается к гнездам Гн1, Гн2 и через переключатель В2 поступает на делитель, образованный рези­сторами R1 — R6. Необходимый предел измерения устанавливают переключателем В1 (положения 1 — 6). Включение авометра производят переключателем В5, который ме­ханически связан с переключателем ВЗ. Чувствительность измерительного блока, рав­ную 1 В, устанавливают переменным резистором R16 при налаживании авометра. Ручку его на переднюю панель не выводят.

При измерении напряжений переменного тока высокой частоты выходные щупы пробника (рис. 2) подключают к гнездам Гн1, Гн2. Измеряемое напряжение подается на иглу сД» и зажим «Б» пробника. Пробник представляет собой детектор с закры­тым входом, нагрузкой которого по постоянному току являются резистор Rnl и дели­тель R1 — R6 (см. рис. 1). В положительные полупериоды измеряемого напряжения конденсатор пробника СП1 заряжается до его амплитудного значения. В отрицательные полупериоды — медленно разряжается через высокоомную цепь Rnl,Rl — R6. Сглажи­вание пульсаций переменного напряжения на затворе 77 осуществляется цепочкой RnCn2 и R11C1. Сопротивление резистора Rnl при налаживании авометра выбирается таким, чтобы на вход делителя Rl — R6 поступала постоянная составляющая напряже­ния, равная эффективному значению измеряемого напряжения. Этим с достаточной для практики точностью достигается совпадение шкал соответствующих пределов для измерений постоянных и переменных напряжений.

Измерение напряжений низквй частоты также производят пробником, выпол­ненным по схеме рис. 2. Отличается он только данными схемы, которые указаны в скобках. При измерении напряжений низкой частоты в качестве выпрямительного элемента ДП1 используется диод типа Д218. Превышать значения переменных напря­жений, которые могут быть измерены пробниками (до 30 В — для высокочастотного и 300 В — для низкочастотного) нельзя, так как диоды могут пробиться.

Применение полевых транзисторов позволило расширить диапазон измерения со–противлении до 100 МОм без применения внешних добавочных батарей. Для этих из­мерений переключатель В1 устанавливают в одно из положений 7 — 11. При этом пе­реключатель В2, который механически связан с переключателем В1, переводится в положение 2 («Q»). В схеме омметра измеряемое сопротивление Rx включают (в гнезда Гн.1, Гн2) последовательно с переключателем В2, одним из образцовых рези­сторов R7 — R10 и источником питания омметра. Им служит делитель, образованный резисторами R18 — R21 и переменным резистором R22. Резисторы делителя подобраны так, что его входное сопротивление составляет 1 кОм, а снимаемое напряжение — 1 В, т. е. равно чувствительности измерительного блока. О величине измеряемого сопротивления Rх судят по падению напряжения на нем. Это падение измеряется по специальной шкале, проградуированной в омах. Пределы измерения сопротивлений изменяют переключателем B1 (положения 7 — 11). Установку стрелки микроампермет­ра на отметку бесконечность производят переменным резистором R22 при разомкнутых гнездах Гн1, Гн2. Следует отметить, что в этом случае по положению движка рези­стора можно судить о напряжении батареи и исправности авометра в целом.

В схеме омметра минимальное образцовое сопротивление (сопротивление делите­ля R18 — R22) на первом пределе измерения «ХО,1 кОм» равно 1 кОм. Для использова­ния одной шкалы омметра на всех пределах измерений необходимо, чтобы общее со­противление Ro образцовых резисторов при переходе с одного предела измерения на другой изменялось в 10 раз. Это условие в данной схеме полностью выполняется: на пределе «Х0,1 кОм» R01 равно 1 кОм; на пределе «X1 кОм» i?02 = 1+RIO = 1+9= = 10 кОм; на пределе «Х10 кОм». Rоз = 1+R10+R9=1+9 + 90=100 кОм и т. д.

Для измерения силы постоянного тока переключатель ВЗ устанавливают в поло­жение 1. Микроамперметр ИП1 отключается от измерительного блока и включается в схему многопредельного миллиамперметра с отдельными шунтами R23 — R26 и об­щими гнездами ГнЗ, Гн4. Изменение пределов измерения силы тока производят пере­ключателем В4. В отличие от существующих авометров в данном приборе отсутствует универсальный шунт. Применение отдельных шунтов для каждого предела измерений тока позволяет добиться минимального падения напряжения на участке цепи миллиам­перметра, что особенно важно при измерениях режима работы аппаратуры на тран­зисторах при низких напряжениях источника питания.

Чтобы избежать выхода из строя микроамперметра из-за случайного отключения одного из шунтов, коммутация осуществлена так, что не позволяет включить микроам­перметр раньше шунта. Измерительные щупы, вставляемые в гнезда ГнЗ, Гн4, непо­средственно подключаются к шунтам. В момент перехода с одного предела измерения на другой в случае плохого контакта в переключателе одновременно с выключением шунта отключается и микроамперметр.

Когда авометр используют в режиме миллиамперметра, выключателем В5 отклю­чают питание от измерительного блока.

В авометре можно устанавливать полевые транзисторы типа КП102, КЛ10З с лю­бым буквенным обозначением; микроамперметр с током полного отклонения 50 мкА (М4204, М24, М265); переключатель ВЦ галетного типа, одноплатный, желательно ке­рамический, на 11 положений. На ось переключателя В1 надо насадить кулачок из изоляционного материала (эбонита, гетинакса, полистирола), который (в 7 — 11 по­ложениях В1) управляет работой контактной группы, набранной из пружинящих кон­тактов от реле и выполняющей функции переключателя В2. Переключатели ВЗ, В5 со­ставлены из двух сдвоенных перекидных тумблеров. Переключатель В4 — галетного типа, одноплатный, на четыре положения и два направления. Все шунты i?23 — i?26 — проволочные.

Основные детали измерительного блока (на рис. 1 они обведены пунктирной линией) смонтированы на печатной плате размером 75X55 мм, которая закрепляется на зажимах микроамперметра. Для подключения полевых транзисторов Tl, T2 на плате установлены панельки от приемника «Селга». Резисторы Rl — R10 припаивают непосредственно к ламелям переключателя В1. Резисторы делителя Rl — R10 следует подобрать с точностью +1%. Гнезда Гн1, Гн2 устанавливают на панели с помощью фторопластовых втулок. При монтаже авометра следует учесть, что для нормальной работы вольтметра с высоким входным сопротивлением и измерения больших со­противлений (до 100 МОм) недопустимы какие-либо утечки в цепи Rl — R10, приме­нение некачественных изоляционных материалов. Монтажная плата должна быть тща­тельно протерта спиртом.

Габариты прибора определяются размерами микроамперметра, переключателей, переменных резисторов. Конструкцию корпуса для пробников легко уяснить из рис. 3. Изготавливают его из эбонита. Корпус высокочастотного пробника внутри оклеивают медной фольгой, которую соединяют с общим проводом. Игла для подсоединения к из­меряемой цепи не должна быть длиннее 10 мм.

На лицевой панели авометра размещаются микроамперметр ИП1, переключатели В1, ВЗ, В4, потенциометры R13 и R22. Для батареи Б1 в днище корпуса сделана спе­циальная ниша с крышкой .

Налаживание прибора рекомендуется производить в такой последовательности. Отсоединив диод Д1, переключатели В1, ВЗ устанавливают в положения, показанные на рис. 1, и регулировкой переменного резистора R13 устанавливают стрелку микроам­перметра на нулевое деление шкалы. Если это сделать не удается, надо подобрать транзисторы 77, Т2 с более идентичными параметрами.

Далее калибруют шкалу вольтметра. Установив переключатель В1 на предел «10В», на вход авометра (гнезда Гн1, Гн2) от любого источника подают постоянное напря­жение 10 В, контролируемое образцовым вольтметром, и, регулируя установочный резистор R16, добиваются, чтобы стрелка микроамперметра находилась против пос­леднего деления шкалы (в данном случае оно равно 50). Ввиду хорошей линейности измерительного блока для шкалы напряжений целесообразно использовать имеющуюся шкалу микроамперметра. Если резисторы входного делителя Rl — R6 подобраны с ука­занной точностью, то на остальных поддиапазонах измерения калибровка шкалы будет достигнута автоматически. Отсчет измеряемого напряжения в этом случае производят по шкале микроамперметра, показания которой умножают на коэффициенты, различ­ные для каждого предела измерения.

После этого приступают к налаживанию омметра. С этой целью переключатель В1 устанавливают в положении 11 («х0,1 кОм») и подбирают такое сопротивление резистора R21, чтобы переменным резистором R22 можно было установить стрелку микроамперметра на крайнее правое деление шкалы (по будущей шкале «омов» это положение стрелки соответствует отметке «oo») при изменении напряжения пита­ния От 8,2 до 9,8 В. Иногда требуется подобрать также и сопротивление резистора R19. Шкалу омметра калибруют, изменяя сопротивление резистора R20 так, чтобы при подключении к гнездам Гн1, Гн2 резистора Rx =1 кОм±1% стрелка микроамперметра отклонилась точно на середину шкалы (в нашем случае на 25 делений). Затем пере­ключатель BI устанавливают в положение 7 («х103 кОм»). В этом положении стрелка микроамперметра при разомкнутых гнездах Гн1, Гн2 не должна отклоняться от отмет­ки « оо» (крайнего деления шкалы микроамперметра). В противном случае транзи­стор T1 имеет большой ток затвора, и его следует заменить или поменять местами транзисторы T1 и Т2.

Шкалу омметра градуируют с помощью образцовых сопротивлений или строят рас­четным путем по формуле: ах = ав Rx :(Rэ + Rх), где ах — число делений шкалы микроамперметра, на которое отклоняется стрелка при измерении сопротивления Rx; Rх — измеряемое сопротивление; R3 — образцовое сопротивление омметра, равное (по шкале «xl кОм») 10 кОм; ав — число делений шкалы микроамперметра (в нашем случае ав=50). Задаваясь различными значениями Rx, легко подсчитать, какие деления шкалы микроамперметра aх им соответствуют, и по полученным данным вычертить шкалу «омов». Для ориентировки приведены данные ах для отдельных значений Rx (опорных точек) на пределе «X1 кОм».

Rx, кОм

1

2

5

10

20

50

100

500

оо

ах. гряд

4,5

8,3

16,3

25

33,3

41,6

45,4

49

50

По окончании расчета эти и промежуточные значения ах наносят на шкалу для измерений сопротивлений. На других пределах измерения сопротивлений показания по шкале омметра умножают на соответствующие множители.

Затем проверяют обратное сопротивление стабилитрона Д1, отключив его от схе­мы и присоединив к гнездам Гн1, Гн2. Переключатель пределов В1 устанавливают в положение «Х103 кОм». Если нет заметного отклонения стрелки, диод Д1 устанавли­вают на место.

Для налаживания выносного пробника при измерении напряжения высокой часто­ты, авометр устанавливают в режим измерения постоянных напряжений, а выход пробника подключают к гнездам Гн1, Гн2. На вход пробника (иглу <А», зажим «Б») подают напряжение частотой 100 — 300 кГц, контролируемое образцовым вольтметром, и подбирают резистор Rn 1 такой величины, при которой погрешность измерения на от­дельных шкалах (1; 2,5; 10; 25 В) авометра не превышала 5%. Диод Д1п, используе­мый в пробнике, должен иметь обратное сопротивление не менее 500 кОм. Таким же образом подбирают сопротивление Ra1 и в низкочастотном пробнике, на вход которого подают переменное напряжение частотой 1000 Гц.

Налаживание миллиамперметра сводится к уточнению сопротивления отдельных шунтов (R23 — R26), которое производится с помощью образцового миллиамперметра по общепринятой методике.

Порядок работы с авометром следующий. Установив переключатель ВЗ в положе­ние («V = », «Q») , а В1 на нужный предел измерения напряжений, с помощью потен­циометра R13 стрелку микроамперметра ИП1 устанавливают на нулевое деление шкалы. В этом положении авометр подготовлен для измерений постоянных напряже­ний, а с помощью пробников — и для измерений переменных напряжений.

Для измерения сопротивлений переключатель В1 переводят на нужный предел и, регулируя переменный резистор R22, стрелку микроамперметра устанавливают на от­метку « оо » (конец шкалы). После этого измеряемое сопротивление присоединяют к гнездам Гн1, Гн2 и по шкале «омов» производят отсчет с учетом предела измерения.

При измерении силы постоянного тока щупы вставляют в гнезда ГнЗ, Гн4, пере­ключатель ВЗ переводят в положение «I, Выкл.», а В4 — на нужный предел измере­ния.

В дальнейшем такой авометр можно улучшить: ввести в него калибратор напря­жения или устройство контроля напряжения батареи.

clip_image002

Г-88396 от 6/X1I-1976 г. Изд. № 2/901-3 Формат СОхЭОУе _________Ордена «Знак Почета» Изд-во ДОСААФ СССР. 107066, Москва, Б-66, Новорязанская ул., д. 26 Типография Изд-ва ДОСААФ. Зак. 861

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты