HF волтметър с линейна скала. RMS волтметър AC волтметър правят операционен усилвател

Възможността за преждевременна повреда на скъпа батерия принуждава ентусиаста на автомобила да следи внимателно работата на регулатора на напрежението и състоянието на електрическата система на автомобила. Напрежението в него не трябва да се различава повече от ± 3% от оптималната стойност, която се определя за тези работни условия на акумулатора и зависи от климатичната зона, мястото на монтаж на акумулатора и техническото му състояние, режима на работа на автомобила. Колкото по-точно се поддържа оптималното напрежение при презареждане на батерията, толкова по-дълго ще продължи.

От голямо значение е правилната работа на автомобилен генератор. Когато напрежението на генератора се увеличи с 10-12% (около 0,15 V) над оптималното, експлоатационният живот на батерията и електрическите лампи се намалява с 2-2,5 пъти.

За да извършите точно всички необходими настройки, се нуждаете от специален волтметър, който измерва напрежението в диапазона 13-15 V с точност до 0,1 V. Трудно е да се закупи такова устройство, но мнозина могат да направят такова устройство с мащаб, опънат в диапазона от 10-15 V. Повишената точност на измерване, линейна скала в целия диапазон на измерване, липсата на собствен източник на енергия, повишена надеждност (поради защитните елементи, предвидени в устройството, които не влияят върху точността на измерване), възможността за контрол на зоната на разтягане на скалата са отличителни характеристики на това устройство. Той се основава на операционен усилвател и е измервател на разликата в напрежението.

Спецификации на волтметър

Измерван обхват на напрежението, V. , от 10 до 15
   Постижима грешка в измерването при температура 20 ± 5 ° C, не по-лошо,% ... 0.5
   Дискретност, V. , 0.05
   Входно съпротивление, не по-малко, kOhm. , , 0.75
   Обхват на работните температури, ° C , , от -10 до +35
   Размери (с микроамперметър M906), мм. , , 65h105h120

Волтметърът се захранва директно от обекта за измерване. Първоначалното отклонение, по отношение на което се извършва измерването, се определя от съпротивлението на веригата на резистори R3, R4 (виж схемата на фиг. 1), а стойността на обратната връзка (определяща усилването ОУДА1 и, съответно, степента на "опъване" на обхвата) се определя от съпротивлението на веригата на резистори R5, R6.

Референтният източник на напрежение на стабилизиращия диод VD3 също осигурява потенциално отклонение на неинвертиращия вход DA с количество, равно на приблизително половината от измерения спад на напрежението, който е необходим за работа на усилвателя с еднополярна мощност.

Съпротивлението на резистора R7 зависи от чувствителността на микроамперметъра RA и максималното изходно напрежение на операционния усилвател спрямо катода на ценеровия диод VD3.

Диоди VD1, VD2 осигуряват оп-усилвателна защита, а VD4, VD5 - микроамперметър срещу свръхток. VD1 инхибира преминаването на ток с отрицателна полярност през резистор R1 и операционния усилвател. Възможно е токът да тече през преден отклонен ценеров диод VD3, VD2 диод и R2-R4 резистори. По този начин между входовете на DA (терминали 3.2) ще се установи потенциална разлика не по-голяма от 0,7 V. Подобен спад на напрежението ще има на клема 3 спрямо клема 4 на усилвателя.

Това гарантира надеждна защита на усилвателя срещу грешки при свързване на полярността.

Постоянните резистори от типа MLT се използват във волтметъра; препоръчително е да се използват многобройни тип SP5-2, SP5-3, SP5-14 като настроени. Допустимо е да се използват други видове ОС, например K140UD7 или K140UD1A, K553UD1 със съответните корекционни вериги. Диоди - всеки силиций с ниска мощност. Зенеровият диод KS147A може да бъде заменен с KS156A, но има вероятност температурната стабилност на волтметъра да се влоши и ще е необходимо да се изяснят стойностите на резисторите R1-R3. Микроамперметър - M906 или M24 с общ ток на отклонение 50 µA и скала, съответстваща на избраната зона за измерване. Възможно е да се използват други указателни устройства с общ ток на отклонение до 1 mA, но в този случай е необходимо да изберете стойността на резистора R5 въз основа на избраната стойност на спада на напрежението през него (около 1,5 V). Можете също да използвате авометъра в режим на микроамперметър. Тогава това устройство ще бъде направено под формата на префикс към тестера.

При липса на дефектни елементи и грешки при инсталирането, настройката на волтметъра се намалява до калибрирането му. Тази операция се извършва с регулируем източник на енергия с изходно напрежение 9-16 V и примерен волтметър, за предпочитане цифров, например V7-16, FZO, VR-11.

Тримерните резистори са инсталирани в средно положение и напрежение от 12-13 V се прилага към входа на волтметъра, управлявайки го с примерно устройство. Стрелката на регулирания волтметър трябва да се отклонява от нула. След това на изхода на захранването се задава напрежение от 10 V (± 0,05 V) и стрелката на волтметъра се превръща от резистора R4 в деление на скалата на нулата. След това, чрез увеличаване на измереното напрежение до 15 ± 0,05 V, се поставя стрелка от резистор R6 до крайното разделение на скалата. Повтаряйки тези операции за 10 V и 15 V, те постигат най-точните настройки на волтметър в работния диапазон 13-14,5 V.

По време на установяването на реле-регулатора напрежението се измерва директно в клемите на акумулатора.

Фигура 2 показва печатна платка с подреждане на елементи. Платката се монтира върху контактните болтове на микроамперметъра M906 и се поставя с нея в кутията.

Фиг. 2

В. Баканов, Е. Качанов, Черновци, модел-дизайнер № 12, 1990, с. 27

Списък на радиоелементите

предназначение	тип	Номинална стойност	номер	забележка	Моята тетрадка
DA	Оп усилвател	K140UD6	1	K140UD7, K140UD1A, K553UD1	В тетрадка
VD1, VD2, VD4, VD5	диод	KD521V	4		В тетрадка
VD3	Ценеров диод	KS147A	1		В тетрадка
С1	Електролитичен кондензатор	4.7 uF 20 V	1		В тетрадка
C2	кондензатор	0,1 uF	1		В тетрадка
R1	резистор	510 ома	1		В тетрадка
R2	резистор	15 kOhm	1		В тетрадка
R3	резистор	8,2 kOhm	1	MLT избор	В тетрадка
R4	Тример резистор	4.7 kOhm	1

Волтметър на операционен усилвател

http: // www. IRLS. Narod. com / izm / volt / volt05.htm

При настройване на различно електронно оборудване често се изисква променлив и постоянен волтметър с високо входно съпротивление, работещ в широк честотен диапазон. Това беше такова и сравнително неусложнено устройство, което може да бъде конструирано на K574UD1A оп усилвател, който има високи характеристики (единична честота на усилване над 10 MHz и скорост на повишаване на изходното напрежение до 90 V / μs).

Схематична диаграма на волтметър е показана на фиг. 1.

Тя ви позволява да измервате променливотоково и постояннотоково напрежение в 11 поддиапазона (горните граници на измерванията са посочени на диаграмата). Честотният обхват е от 20 Hz до 100 kHz в „10 mV“ поддиапазона, до 200 kHz в „30 mV“ поддиапазона и до 600 kHz в останалата част. Входно съпротивление - 1 MΩ. Грешката в измерването на постояннотоковото напрежение е ± 2, а променливата ± 4%. Нулев дрейф след загряване (20 минути) практически отсъства. Консумация на ток - не повече от 20 mA.

Устройството съдържа прецизен токоизправител на оп усилвателя DA1 с диоден мост VD1-VD4 във веригата OOS. Ректифицираното напрежение се прилага към микроамперметъра PA1. Това включване ви позволява да получите най-линейна скала на волтметъра. Резистор R14 се използва за балансиране на усилвателя, т.е. за настройка на инструмента на нула.

Прецизен токоизправител е използван за измерване не само на променливо, но и на директно напрежение, което намалява броя на превключването при преминаване от един работен режим в друг. В допълнение, това опрости процеса на измерване на постояннотоково напрежение, тъй като не беше необходимо да се променя полярността на включването на микроамперметъра RA1. Знакът на измереното пряко напрежение се определя от индикатора за полярност на оп усилвателя DA2, включен според схемата на усилвателя на скалата и зареден със светодиоди HL1, HL2. Чувствителността на устройството е такава, че показва полярността на напрежението, когато стрелката на микроамперметъра се отклонява само с едно деление на скалата.

Режимът на работа на устройството се избира от превключвателя SA1, измереният поддиапазон се избира от превключвателя SA2, който променя дълбочината на OOS, обхващайки DA DA1. В този случай в OOS веригата могат да бъдат включени две групи резистори: R7-R11 (с постоянно напрежение на входа) и R18, R19, R21-R23 (с променлива). Оценките на последните са избрани по такъв начин, че показанията на устройството да съответстват на ефективните стойности на синусоидалната

aC напрежение. Корекционните вериги R17C8, R20C9 намаляват неравномерността на амплитудно-честотната характеристика (AFC) на устройството в поддиапазоните „10 mV“ и „30 mV“. Индукторът L1 компенсира нелинейността на честотната характеристика на операционния усилвател DA1. Множеството на границите на измерване на едно и три се осигурява чрез входни честотно компенсирани разделители на елементите R1-R6, C2-C7. Промяната на коефициента на деление се случва едновременно с превключването на резисторите в OOS веригата на чипа DA1 от превключвателя SA2.

Устройството се захранва от източник на импулси (фиг. 2). За основа е взето устройството, описано в статията на В. Зайцев, В. Риженков „Мрежово захранване с малки размери“ (Радио, 1976, № 8, стр. 42, 43). За да се увеличи стабилността и да се намали нивото на захранващото напрежение, то се допълва със стабилизатори на DA3, DA4 микросхема и LC филтри. Можете да използвате друг подходящ стабилизиран източник на напрежение ± 15 V, както и батерия от клетки или батерии.

Волтметърът използва микроамперметър M265 (клас на точност 1) с общ ток на отклонение 100 μA и две скали (с крайни марки 100 и 300). Допустимото отклонение на съпротивленията на резисторите R1-R6, R7-R11, R18, R19, R21-R23 е не повече от ± 0,5%. Чипът K574UD1A може да бъде заменен от K574UD1B, K574UD1V. Дросели L1-L5 - DM-0,1. Трансформаторът Т1 е навит върху тороидално магнитно ядро \u200b\u200bс външен диаметър 34, вътрешен 18 и височина 8 мм от пермалтен лента с дебелина 0,1 мм. Намотки I и IV съдържат 60 оборота на тел PEV-2 0.1, II и III - 120 (PEV-2 0.2), а V и VI - 110 (PEV-2 0.3) завои.

За да се намалят смущенията, елементите на входния делител и резистори на веригата OOS R7-R11, R18, R19, R21-R23 са монтирани директно върху контактите на превключвателя SA2. Останалите части се поставят върху платката, монтирана върху резбовите шипове на микроамперметъра. Чип DA1 е затворен с месингов екран. Захранващите клеми 5 и 8 на оптичния усилвател директно към чипа DA1 са свързани чрез кондензатори с капацитет 0,022 ... 0,1 μF с общ проводник. С превключватели SA1, SA2 неговите клеми 3 и 4 са свързани чрез екранирани проводници. Транзисторите за захранване VT1, VT2 са инсталирани на радиатори с площ на охлаждане около 6 cm2. Източникът трябва да бъде екраниран.

Установяването започва с източник на енергия. Ако неговият блокиращ генератор не се самовъзбужда, генерацията се постига чрез избор на резистор R26. След това, настройващите резистори R28, R30 задават напрежения +15 и -15 V, свържете настроеното устройство към източника и се уверете, че чипът DA1 не се самовъзбужда. Ако това все още се случи, тогава между неговите клеми 6 и 7 се включва кондензатор с капацитет 4 ... 10 pF и липсата на самовъзбуждане се проверява във всички поддиапазони за измерване на постояннотоково и променливо напрежение.

На следващо място, устройството се превключва в по-измерващ диапазон на променливотоковото напрежение "1 V" и към входа се подава синусоидален сигнал с честота 100 Hz. Чрез промяна на неговата амплитуда се постига отклонението на стрелката до средната маркировка на скалата. Чрез увеличаване на честотата на входното напрежение, подрязването на кондензатора C2 постига минимални промени в показанията на устройството в работния честотен обхват. Същото се прави на поддиапазоните „10 V” и „100 V”, като променят капацитета на кондензаторите C4 и C6, съответно. След това с примерен волтметър се проверяват показанията на устройството във всички поддиапазони.

Трябва да се отбележи, че при липса на микросхема K574UD1A във волтметър може да се използва OU K140UD8 с всеки буквен индекс, но това ще доведе до известно стесняване на работния честотен диапазон.

В. ЩЕЛКАНОВ

Миливолтметър

http: // www. IRLS. Narod. com / izm / volt / volt06.htm

Устройството, появата на което е показано на фиг. 1 3-та стр. корицата на списанието (не е показана тук) измерва ефективните стойности на синусоидалното напрежение от 1 mV до 1 V, като се използва допълнителна разделителна дюза до 300 V, в честотен диапазон 20 Hz ... 20 MHz. Използването на широколентов усилвател с токоизправител в миливолтметъра, обхванат от общата отрицателна обратна връзка (OOS), ни позволи да получим висока точност на показанията и линейна скала. Основната грешка при честота от 20 kHz не е повече от ± 2%. Допълнителната честотна грешка в диапазона от 100 Hz ... 10 MHz не надвишава ± 1, а в интервалите от 20 ... 100 Hz и 10 ... 20 MHz - ± 5%. Грешката при превключване на границите на измерване в честотата варира до 10 и от 10 до 20 MHz е, съответно, не повече от ± 2 и ± 6%. С точност, достатъчна за любителската радио практика (± 10 ... 12%), инструментът може да измерва напрежения с честота до 30 MHz, но минималното напрежение е 3 mV. Входното съпротивление на миливолтметъра е 1 MΩ, входната вместимост е 8 pF. Устройството се захранва от батерия от единадесет D-0,25 батерии. Консумация на ток - около 20 mA. Времето на непрекъсната работа от прясно заредена батерия е най-малко 12 часа.

Зарядни устройства "href \u003d" / текст / категория / zaryadnie_ustrojstva / "rel \u003d" отметка "\u003e Зарядни устройства (VD4).

Каскадата на дистанционната сонда е покрита от 100% опазване на околната среда. Неговото натоварване и в същото време елемент от веригата OOS е разделителят на напрежението R8-R13. Включен е допълнителен резистор R8, който съответства на разделителя с импеданса (1500 м) на свързващия кабел. Кондензатори C4. C5 компенсира честотното изкривяване.

Широколентовият усилвател на миливолтметър е сглобен на транзистори VT3 - VT10. Самият усилвател е тристепенен, на VT4 транзистори. VT7, VT10 с товар, чиито функции се изпълняват от усилвател върху транзистори VT3, VT6, VT9. Транзисторите VT5 и VT8, включени от диоди, увеличават напрежението между колекторите и излъчвателите на транзисторите VT3 и VT4.

Входът на усилвателя е свързан чрез кондензатори C6, C7 и превключва SA1.2 към изхода на разделителя на напрежението. Поляризиращото напрежение към точката на свързване на кондензаторите се подава през резистора R14. Резистор R15 образува нискочестотен филтър с входящ капацитет на транзистор VT4, който осигурява намаляване на усилването извън работната честотна лента на усилвателя.

При постоянен ток усилвателят се покрива от общия OOS чрез резистори R15 и R21. Каскадите за натоварване също са обхванати от общия OOS и дълбочината му е 100%, тъй като основата на транзистора VT3 е директно свързана с емитера на транзистора VT9. Този OOS работи и на променлив ток (резистор R25 не се изключва от кондензатор), което значително увеличава изходното съпротивление на транзистора VT9 (и целия усилвател) и намалява изходния му капацитет до единици пикофарад. В този случай се създават условия за предаване на цялата мощност на усиления сигнал към изправителя (VD1. VD2) в широк честотен диапазон. Високият изходен импеданс осигурява режима на генератора на ток в токоизправителната верига и линейна скала.

С включването на транзисторите VT9 и VT10, посочени в диаграмата, е много трудно да се постигне стабилност на режима на работа на усилвателя. Добри резултати бяха постигнати чрез свързване на колекторите на транзистори VT3 и VT4 чрез резистори R18 и R19 и чрез свързване на колекторите на транзистори VT6 и, VT7 към точката на тяхното свързване (2).

Ако по някаква причина, например, поради повишаване на температурата на транзистора VT3, токът на неговия колектор се увеличава. В резултат на това напрежението между неговия колектор и емитер и токовете на транзисторите VT6, VT9 намаляват, а напрежението между колектор и емитер на последния се увеличава. Обаче колекторният ток на транзистора VT6 намалява значително в по-голяма степен, отколкото нараства токът на транзистора VT3. следователно общият им ток става значително по-малък. Това причинява намаляване на тока на транзистора VT7 и следователно VT10, което води до увеличаване на колекторно-емитерното напрежение на транзистора VT10 и промяна на напрежението в точката на съединение на колекторите на транзисторите VT9, VT10 спрямо първоначалната стойност. Това осигурява сравнително висока стабилност на устройството: когато началната температура (+18 ... 20 ° C) се промени с ± 30 "C, постоянното изходно напрежение се променя с 10 ... 25%.

Основният недостатък на описания усилвател е необходимостта (поради голямото изменение в параметрите на транзисторите) от първоначалното инсталиране на постоянно напрежение на изхода чрез избор на един от резисторите R25 или R26. За да не се направи това, усилвателят се допълва от проследяваща каскада на транзисторите VT16-VT19, която осигурява допълнителна обща защита на околната среда за постоянен ток и служи за стабилизиране на режима на работа на усилвателя. Полезна характеристика на каскадата е, че основните токове на транзисторите VT16 и VT18 протичат през резистора R27 в противоположни посоки, полученият ток е много малък, така че съпротивлението на резистора може да бъде много голямо, а стабилизиращият ефект на каскадата е голям.

Ако поради някаква причина напрежението на изхода на усилвателя се увеличава, токовете на транзисторите VT18, VT19 се увеличават, а транзисторите VT16, VT17 намаляват. В резултат на това спадът на напрежението през резистора R17 става по-малък, а напрежението между емитера и основата на транзистора VT3 се повишава, което причинява увеличаване на тока на колектора му и намаляване на напрежението между емитера и колектора. Това води до намаляване на тока на транзисторите VT6 и VT9, в резултат на което изходното напрежение клони към първоначалната си стойност. В допълнение, с намаляване на тока на колектора на транзисторите VT16, VT17, напрежението през резистора R26 става по-ниско, и следователно, токът на колектора на транзистора VT4. Напрежението върху неговия колектор и токовете на транзисторите VT7 и VT10 се увеличават, което причинява намаляване на напрежението между колектора и излъчвателя на транзистора VT10 и възстановяване на първоначалния режим на работа на усилвателя. В допълнение, намаляването на тока на колектора на транзистора VT4 води до намаляване на тока на транзистора VT6 и следователно VT9, което също помага да се поддържа зададен режим на работа на усилвателя.

Трябва да се отбележи, че регенеративният ефект върху колекторната верига на транзисторите VT16 и VT17 е много по-слаб, отколкото на емитера, тъй като техните колектори са свързани към емитерната верига на транзистора VT10 на изходния етап на усилвателя. Независимо от това, той подобрява работата на каскадата за проследяване.

По същия начин, сложният транзистор VT18VT19 стабилизира режима на работа на усилвателя.

Поради използването на етапа за проследяване, широколентовият усилвател не изисква инсталирането на транзисторни режими и може да работи в широк температурен диапазон.

Миливолтметров токоизправител е двуполовинен с отделен товар във всяко рамо (R28C15 и R29C16). Резистор R30 се използва за калибриране на устройството PA1.

Широколентовият усилвател и изправителят са обхванати от общата OOS чрез променлив ток през резистор R22. Това осигурява увеличаване на линейността на изправителя и стабилността на показанията на устройството, както и разширяване на обхвата на работната честота. За да увеличите дълбочината на OOS чрез променлив ток, блокиращи кондензатори C10 и C12 са включени в емитерната верига на транзисторите VT4, VT10. Схема R16C8, маневрено резистор R22, настройва честотната характеристика на усилвателя на по-високи честоти.

Стабилизатор на напрежението (VT11-VT15, VD3) - параметричен тип.

Транзисторите VT11-VT13 се използват като стабилизатори във веригата на диода на Зенер D814G (VD3), която има голяма промяна в стабилизацията на напрежението. Свързване на джъмпер между точки 1 и 2, 1 и 3 или 1 и 4, напрежението на захранването 12 ± 0,3 V.

Зарядното е сглобено по схемата на полувълнов изправител с ограничаващи резистори R39, R40.

Миливолтметърът осигурява наблюдение на напрежението на батерията GB1 в „брояча. захранване. ”превключвател SA2. Когато. този резистор R38 задава горната граница на измерване 20 V-

Резисторите R1, R2, R9-R13, R15, R22 и R38 трябва да имат нисък температурен коефициент на съпротивление, така че трябва да се използват резистори C2-29. C2-23, BLP, ULI и др. Ако не са необходими повишена стабилност и точност в широк температурен диапазон, тогава могат да се използват MLT резистори. В този случай ще бъде осигурена приемлива грешка в измерванията за любителската радио практика при температура 20 ± 15 ° С. Останалите резистори са MLT с допуск 5%. Всички оксидни кондензатори в миливолтметъра са K50-6, останалите са KM4-KM6 и т.н.

Транзисторите от KT315, KTZ6Z, K. серия T368 и диоди от серията KD419 могат да се използват с всеки буквен индекс. VD4 диод - всеки силиций с ниска мощност с допустимо обратно напрежение 400 V и постоянен ток от поне 50 mA. Ценеровият диод D814G може да бъде заменен от всеки друг с ниска мощност със стабилизационно напрежение 11 V. В изправител (VD1, VD2) могат да се използват микровълнови или детекторни диоди (D604, D605 и др.), А в крайни случаи германиеви диоди D18, D20, обаче, горната граница на обхвата на работната честота ще бъде намалена до 10 ... 15 MHz.

Превключвател SA1 - PG-3 (5P2N), но можете да използвате PGK, PM и друга партида, по-добра керамика; SA2 и SA3 - превключватели за превключване TP1-2.

Измервателното устройство PA1 е микроамперметър M93 с вътрешно съпротивление 350 ома, ток с общо отклонение 100 μA и две скали с крайни знаци 30 и 100. Можете да използвате други устройства (например M24 и подобни) с различен ток с пълно отклонение, но не повече от 300 μA , просто трябва да вземете резисторите R32 и R38.

Миливолтметърът е монтиран в корпуса (виж капака) с размери 200X115X66 мм от дюралумин с дебелина 1,5 мм; предният панел е направен от същия материал с дебелина 2,5 мм. Последният има два отвора с диаметър 28 мм за поставяне на дистанционна сонда и разделителна дюза.

Дистанционната сонда и разделителната накрайник са направени под формата на части от коаксиален съединител, които са свързани помежду си (щепсел - сонда, гнездо - разделителна дюза). Конструкцията на първия от тях е показана на фиг. 3 корици. Изходът на кондензатора С2 е споен на месинговия щифт, разположен на платката, който е плътно поставен в конусовидния връх от органично стъкло. Като цилиндричен екран се използва корпусът на оксидния кондензатор. Външният диаметър на екрана е 28, дължината е 54 мм. Метална скоба с гъвкава жица е фиксирана към екрана за свързване към контролирано устройство. През отвора в края на екрана в сондата се поставят два кабела с дължина около 1 м:

единият от тях (коаксиален с вълнен импеданс 150 Ома) се използва за свързване на сондата към делител на напрежение, а другият (екраниран проводник) за захранване. Екраниращите плитки и на двата кабела са споени към общите точки на сондата и усилвателя. Екранът на сондата и корпусът на инструмента са свързани към тях.

Дюзата-разделител е приблизително еднаква (вижте фиг. 4 капаци). Лист от стоманен лист с екранираща тръба с вътрешен диаметър 2 ... 3 пъти по-голям от диаметъра на резистора Rl и с 1 ... 2 мм по-дълъг от дължината му (без заключения). Преградата е споена към тръбата в средната част и има електрически контакт с външен цилиндричен екран. Резисторът Rl е поставен коаксиално в тръбата, единият му изход е споен на щифта, вторият към месинговото гнездо, разположен на разстояние 14 ... 15 mm от преградата. Гнездото е фиксирано в диск от органично стъкло с дебелина 7 и диаметър 27 мм, свързан към преградата с два L-образни месингови ъгли и винтове.

Резистори R8-R13 и кондензатори C4, C5 с предварително съкратени проводници са споени директно към контактите на превключвателя SA1. Изходът на подвижния контакт на превключвателя SA1.2 е разположен близо до входа на усилвателя, а изходът, към който са споени резисторите R12 и R13, е разположен на разстояние, малко по-голямо от дължината на резистора R13 (без клеми) от общата точка на усилвателя. Констатациите на резистора R13 се съкращават до 2 ... 2,5 mm, така че индуктивното им съпротивление при най-висока работна честота е много по-малко от активното съпротивление на резистора (в противен случай честотното изкривяване при високи честоти ще се увеличи).

Елементите на зарядното устройство R39, R40 и VD4 диод са монтирани на малка платка, монтирана на предния панел, близо до HRZ щепсела.

Останалите части на миливолтметъра се поставят върху дъска от фибростъкло с дебелина 1,5 мм, както е показано на фиг. 5 корици. Монтира се върху резбовите шипове на клемите на микроамперметъра PA1. Оксидните кондензатори са монтирани вертикално на платката, клемите са огънати от противоположната страна в посоките, съответстващи на инсталацията. Находките на резистора R22 се съкращават до 2 ... 3 мм.

През дупките aa в лявата (на капака) част на дъската, 3 пъти се прокарва калайдисана тел с диаметър 0,7 мм и се пълни с спойка. Тази жица е общата точка на усилвателя. Връзките към него, показани с пунктирана линия, се извършват от проводник със същия диаметър от противоположните странични детайли, а от SI кондензатора се полага двоен проводник за намаляване на индуктивността. По същия начин констатациите на резисторите R28, R29 и кондензаторите C 15, C 16 са свързани към точката на свързване на резистора R22 и кондензаторите C8, C10. Когато повтаряте дизайна, всички тези проводници трябва да бъдат положени по най-краткия начин, но така, че да не се пресичат с други проводници и да преминават над точките на запояване (на капака те са показани за яснота, без да вземат предвид тези изисквания).

Батерията GB1 е монтирана на платката между два пружинни ъгъла, служещи за нейните клеми. Батериите се поставят в тръба, залепена от дебела хартия (2-3 слоя). Краищата на тръбата с дължина 110 ... 115 мм са навити в двата края. Батерията е фиксирана на платката с гъвкав монтажен проводник.

Настройката на миливолтметър започва с настройка на захранващото напрежение, свързване, ако е необходимо, джъмпер към контакти 2,3 или 4 с контакт 1. След това проверете напрежението в източника на транзистор VT1. Ако е по-малко от 1,5 V, тогава към портата на транзистора трябва да се приложи малко (фракция от волта) положително напрежение от резистивен делител с общо съпротивление 130 ... 140 kOhm. След това проверете режимите на работа на транзисторите в усилвателя. Измерените стойности на напрежението не трябва да се различават от посочените на диаграмата с повече от ± 10%.

След това входът на миливолтметър (KR2) се подава от стандартния генератор на сигнали чрез трептения с честота 100 kHz и напрежение 10 mV. Превключвателят е настроен на "0.01". Променяйки съпротивлението на резистора R30, постигнете отклонението на стрелката на устройството PA1 до крайния знак на скалата.

Накрая, плавно възстановявайки генератора, проверете честотната характеристика на устройството във високочестотния регион, след като изключите изхода на кондензатора C8 от резистора R22. При честота от 20 MHz отчитането на миливолтметър не трябва да намалява (спрямо 100 kHz) с повече от 10 ... 20%. Ако това не е така. необходимо е да се намали съпротивлението на резистора R15.

След това връзката на кондензатора С8 с резистора R22 се възстановява и честотната характеристика е равномерна при високи честоти, като се избира, ако е необходимо, кондензатор С8 и резистор R16. В някои случаи, за по-точно регулиране на честотната характеристика в диапазона от 16 до 20 MHz, дросел е свързан последователно към тази верига чрез навиване на резистора MLT-0,25 със съпротивление повече от 15 kOhm 10-25 оборота на проводника PEV-1 с диаметър 0,11 ... 0,13 мм в един ред

За проверка на честотната характеристика в нискочестотния регион се използва генератор GZ-33, GZ-56 или подобен, когато вътрешното съпротивление е 600 Ohms и в положение "ATT" на превключвателя на изходното съпротивление. Честотните изкривявания в тази област зависят единствено от капацитета на блокиращите и изолиращи кондензатори C2, C3, C6, C7, C9 - C13 (колкото по-голям е, толкова по-малко е изкривяването).

Г. МИКИРТИЧАН

москва

СПРАВКА
1. Авт. Сертификат за изобретение. СССР № 000 (бул. "Открития, изобретения ...", 1977, № 9).
2. Авт. сплетоха. СССР J6 634449 (Бул. "Открития, изобретения ...". 1978, № 43).
3. Авт. сплетоха. СССР № 000 (Бул. "Открития. Изобретения ...", 1984. № 13).

РАДИО № 5, 1985 p. 37-42.

Миливолтметър - Q-метър

http: // www. IRLS. Narod. com / izm / volt / voltq. HTM

И. Прокопиев

Устройството, чието описание е доведено до вниманието на читателите, е предназначено да измерва коефициента на качество на намотките, тяхната индуктивност, капацитет на кондензаторите, както и високочестотно напрежение. При измерване на коефициента на качество към осцилаторната верига (вместо 50 mV в E9-4) се прилага напрежение от 1 mV, следователно, от външен радиочестотен генератор се изисква само 100 mV, т.е. може да се използва почти всеки транзисторен генератор на сигнал с ниска мощност с обхват на работното място най-малко 0. , 24 ... 24 MHz.

Обхватът на измерените Q коефициенти е 5 ... 1000 с грешка 1%, капацитетът е от 1 до 400 pF с грешка 1% и 0,2 pF при измерване на капацитет от 1 ... 6 pF. Индуктивността се определя на фиксирани честоти в пет поддиапазони според таблицата.

Честота на измерване, MHz	Subrange, mcG

Вграденият миливолтметър (веригата е заимствана от (1)) може да измерва променливото напрежение в шест поддиапазона от 3, 10, 30, 100, 300, 1000 mV в честотната лента от 100 kHz до 35 MHz. Входният импеданс е 3 MΩ, входният капацитет е 5 pF. Грешката в измерването не надвишава 5%.

Устройството има малки размери - 270х150х140 мм, неусложнен дизайн и лесно за настройване. Захранва се от променлив ток 220 V чрез интегриран стабилизиран източник на енергия.

Схема на верига миливолтметър с дистанционна сонда и източник на захранване е показан на фиг. 1

https://pandia.ru/text/80/142/images/image006_47.gif "width \u003d" 455 "height \u003d" 176 "\u003e
Фиг. 2.

Гнездата X5-X8 на измервателната единица са монтирани върху флуоропластична плоча (други материали са неподходящи) и са разположени в ъглите на квадрат със страна 25 мм (фиг. 3.)

Фиг. 3.

Кондензатор C27 - настройка, с въздушен диелектрик, C23 - задължително слюда с ниски загуби (например CSR). Кондензатор C24 - всяка керамика, но винаги с минимална вътрешна индуктивност. За да направите това, самите заповеди на кондензатора са споени, към една облицовка е споена медна плоча с размери 20x20x1 mm, която след това се завинтва към корпуса на променливия кондензатор C25 възможно най-близо до гнездата на X5-X8. Единият край на лентата от медно фолио е споен към втората облицовка на кондензатора С24, вторият край на който е споен на гнездото X5, както е показано на раздела. Гнездата и другите медни части на измервателната единица са за предпочитане посребрени.

Миливолтметърът се състои от дистанционна сонда, атенюатор, тристепенен широколентов усилвател, детектор за удвояване на напрежението и микроамперметър.

Сондата е сглобена според схемата на последователя на напрежение за транзистори V1, V2. Той е свързан към устройството чрез екраниран кабел с допълнителен проводник, през който се подава захранващото напрежение.

Широколентовият атенюатор е монтиран на керамична платка с 11 позиции. Между групите от части на атенюатора, принадлежащи към един и същи поддиапазон, са монтирани екраниращи плочи от меден лист с дебелина 0,5 мм, а целият атенюатор е затворен в месингов екран с диаметър 50 мм и дължина 45 мм.

И трите етапа на широколентовия усилвател се сглобяват по схемата с общ емитер и имат коефициент на предаване 10. Усиленият сигнал се подава към детектора на амплитудата и след това чрез настройващия резистор R31 (калибриране) към измервателното устройство P1.

Захранване Устройството няма функции. Главното напрежение се понижава от трансформатора Т1, ректифицира се и се подава към стабилизатора на транзистори V9, V10.

Конструктивно устройството е сглобено в калъф за дуралюминий (фиг. 4).

Фиг. 4.

Дистанционна сонда (Фиг. 5)

Фиг. 5.

монтиран върху плоча слюда по метода на повърхностен монтаж и затворен в алуминиев корпус - параван с диаметър 18 и дължина 80 мм. Когато повтаряте устройството, трябва стриктно да се спазват правилата за инсталиране на високочестотни устройства.

Устройството използва постоянни резистори OMLT, MLT-0.125. В атенюатора резисторите се избират с точност 10%. Кондензатори K50-6, KLS, KTP, KM-6. Тример резистор R31 - СП-11; дръжката му се извежда под слота на предния панел. Микроамперметър M265 с общ ток на отклонение 100 μA. MT-1, MT-3, PGK превключватели.

Настройката на устройството започва с инсталирането на номиналния ток през диод Зенер V8. За да направите това, при мрежово напрежение 220 V се избира резистор R35, така че токът на стабилизация да е 15 mA. След това, като изберете резистор R34, на изхода на стабилизатора се инсталира напрежение 9 V. Токът, консумиран от устройството, не надвишава 25 mA. След това напрежението от сигналния генератор се прилага към входа на сондата и контролира напрежението на изхода на широколентовия усилвател, като се избират коригиращите вериги в емитерните вериги на транзисторите V3-V5, те постигат еднакъв честотен отговор на усилвателя в честотната лента 0,1 ... 35 MHz (как е може да се прочете в (1).

За да се установи измервателният блок на Q-метъра, е необходимо да се подаде напрежение 100 mV с честота 760 kHz от стандартния генератор на сигнал n ”гнездо X4 и да се свърже всяка намотка с индуктивност 0,1 ... 1 mG към гнездата X5, X6. Чрез завъртане на оста на кондензатора С26 те постигат резонанс до максимума на показанията на миливолтметъра, свързан с измервателната единица на Q-метра. Ако това беше възможно, измервателната единица е монтирана правилно и можете да продължите към градуирането на кондензаторните скали. Кондензаторът C26 служи за фина настройка на веригата, следователно нейната скала трябва да бъде с нулева маркировка в средата и калибрирана в диапазона от - 3 до +3 pF.

Скалата на кондензатора C25 се градуира с една честота, например 760 kHz, чрез изчислението по формулата L \u003d 25.4 / f2 * (C + Cq), където Cq е капацитетът на кондензатора C26, съответстващ на нулевата маркировка на скалата. Индуктивността се получава в mg, ако честотата е заместена в MHz, а капацитетът в pF. Корекцията на показанията се извършва с честота 24 MHz с кондензатор C27 и избор на броя на завоите с индуктивност L1 (0,03 μG).

За да се измери Q коефициентът, е необходимо да се свърже външна сонда към гнездото X9 на измервателната единица Q-метър (входните X4 и изходните X9 конектори на измервателния блок Q-метър са разположени на задния панел на устройството). От външния генератор приложете напрежение с необходимата честота към гнездо X4 и с натиснат бутон „K“ (S3) настройте регулатора на напрежението на генератора на 100 mV, използвайки скалата на миливолтметър. След това свържете намотката и постигнете резонанс, като завъртите копчетата на кондензаторите C25, C26 и прочетете показанията (при измерване на коефициента на качество показанията на миливолтметъра се умножават по 10).

Повече подробности за възможните приложения на Q-метра за измерване на различни параметри на намотките и кондензаторите са описани в.

литература

1. Уткин И. Преносим миливолтветре - Радио, 1978, 12, с. 42-44

2. Фабрично описание на дизайна на Q-метър E9-4

3. Роговенко С. Радиоизмерващи устройства - висше училище, част 2, стр. 314-334

Millivoltnanoampermetr

http: // www. IRLS. Narod. com / izm / volt / volt04.htm

За да може волтметърът да има голямо входно съпротивление (няколко мегаома), достатъчно е да изпълни своя входен етап върху полеви транзистор, свързан според веригата на последователя на източника. За разлика от диференциалната каскада на тези полупроводникови устройства, която често се използва (за компенсиране на нулев дрейф), това решение е по-просто, премахва необходимостта от избор на двойка екземпляри, идентични по няколко параметъра, което поради значителното им разпространение изисква голям брой транзистори, въпреки че води до необходимостта от настройка нулев волтметър. Тъй като спадът на напрежението при входното съпротивление е пропорционален на тока, протичащ през него, устройството може едновременно да го измери.

Тези съображения направиха възможно конструирането на обикновен миливолноанометър, който осигурява измерване както на малки постоянни, така и на променливи напрежения, и на токове във вериги с високо съпротивление на различни радиооборудвания. В първоначалните позиции на превключвателите устройството е готово да измерва напрежение от 0 до 500 mV или ток от 0 до 50 nA. Чрез манипулиране на превключвателите горната граница на измерването на напрежението може да бъде намалена до 250, 50 и 10 mV, а токът - до 25, 5 и 1 nA, или всеки от тях може да бъде увеличен 100 пъти (чрез натискане на бутоните „mVX100“ и „nAX100“). По този начин максимално измереното напрежение и ток са съответно ограничени до 50 V и 5 μA (големи стойности могат да бъдат измерени с конвенционални авиометри с достатъчно голямо входно съпротивление и малък спад на напрежението. Например, Ts4315). Входният импеданс на устройството е 10 MΩ. когато не е натиснат или 100 kOhm, когато е натиснат бутонът "nAX100". Максималната честота на измереното променливо напрежение и ток е най-малко 200 kHz.

Схемата на устройството е показана на фиг. 1.

Състои се от входен възел (R1 - R3, C2, СЗ, SA1, SA2), източник на последовател (VT1), усилвател етап (DA1), устройство за избор на границите на измерване и вид на тока (R9-R16, SA3, SA4), измервателен възел (VD3-VD6, PA1, C5) и източник на енергия (T1, VD7-VD12, C8 - C11, R17, R18).

Следващ източник осигурява висок входен импеданс. Според референтните данни токът на изтичане на затвора на прилагания полеви транзистор може да достигне 1 nA, което изглежда не позволява измерване на тока с по-ниски стойности. Въпреки това, такъв ток на изтичане възниква само когато напрежението между портата и източника е 10 V. И в устройството това напрежение е близо до нула. Следователно реалните стойности на тока на изтичане са много по-ниски от номиналния и можем да предположим, че входният импеданс на устройството се определя от елементите на входния възел. Последният е честотно независим разделител на напрежение R1-R3C2C3. управлявани от превключватели SA1 и SA2, разширявайки съответно границите на измерващия ток и напрежение до 5 μA и 50 V. Диоди VD1, VD2 защитават транзистора VT1 от входното напрежение на ниво, опасно за него. В етап на усилвателя се използва наличният OU K140UD1B, който има достатъчно високи коефициенти на усилване и добри честотни свойства. Входният импеданс на усилвателя е няколкостотин килограма. Неинвертиращият вход на усилвателя от източника на транзистора VT1 получава измереното напрежение. Тунинг резисторът R5 служи за задаване на инструмента на нула при превключване на границите на измерване, opamp се покрива от OOS веригата чрез измервателния блок и устройството за избор на границите на измерване и вида на тока. Използвайки превключвателите SA3 и SA4, един от резисторите R9-R16 е свързан към инвертиращия вход на усилвателя, чрез превключвателя SA4 микроамперметър PA1 е свързан към OOS веригата директно (при измерване на постоянно напрежение и ток), или чрез изправител VU3-VD6 (при измерване на променливи). За да се предпази от проникващи токове, когато захранването е изключено, микроамперметърът се късо съединява от секция SA5.2 на превключвателя SA5 едновременно с изключването на устройството от мрежата.

Биполярното захранване на устройството съдържа параметрични стабилизатори VD7R17 и VD8R18.

Детайли и дизайн. В устройството се прилагат резистори SP5-3 (R5) и MLT (останалите), кондензатори. K50-6 (C5, C8, C9), K50-7 (GIO, SI), MBM, KT1, BM (останалите), микроамперметър M2003 с ток с общо отклонение на стрелката 50 μA. P2K превключватели.

Мрежов трансформатор Т1 е навит на магнитна верига SHL15X25 с прозорец 10X35 мм. Намотката 1-2 съдържа 4000 оборота на тел PEV-2 0,12, 3-4-5 - 320 + 320 оборота на тел PEV-2 0,2.

OA K140UD1B може да бъде заменен от всеки друг (с подходящи напрежения на захранване и корекция), но поради по-лошите честотни свойства на повечето от наличните OA, диапазонът на работната честота на устройството в този случай ще бъде стеснен. Вместо транзистора KP303B можете да използвате KP303A или KP303ZH, вместо диоди D223, D104 - всеки силиций със същите параметри, вместо D18 - германиеви диоди от серията D2 или D9 с всякакъв буквен индекс.

В устройството могат да се използват и други микроамперметри с ток на пълното отклонение на стрелката от 100 или 200 μA, но резисторите R9-R16 В този случай ще трябва да го изберете отново.

Устройството е сглобено на две печатни платки, изработени от фибростъкло с дебелина 1,5 мм. Техните рисунки са показани на фиг. 2 (дъска 1)

и 3 (дъска 2).

Превключвателите SA1-SA4 заедно с платката 1 са монтирани на алуминиев ъгъл, който се завинтва към предния панел. На него също е инсталиран тример резистор R5 за регулиране на нулата на устройството, за което е предвиден отвор за отвертка. Дъска 2 е фиксирана с втулки и гайки към винтовете на микроамперметъра. В средната му част е изрязан отвор с размери 45X X 15 mm, който дава достъп до венчелистчетата на щифтовете на микроамперметъра, към които са запоени клемите на кондензатора C5. Кондензаторите C10 и SI са монтирани върху метална скоба, завинтена към тази платка, и случайът на кондензатора SI е изолиран от него.

Установяване. Преди инсталирането се препоръчва да изберете някои части от устройството. Това се отнася предимно за резистори R2 и R3. Общото им съпротивление трябва да бъде равно на 10 MOhm (толеранс - не повече от ± 0,5%), а съотношението на съпротивления R2 / R3 - 99. Със същата точност е необходимо да се избере резисторът R1. За да се улесни избора, всеки от тези резистори може да бъде съставен от две (по-малки стойности). VD3-VD6 диодите са избрани според приблизително същото обратно съпротивление, което трябва да бъде най-малко 1 MΩ.

Освен това всички части, с изключение на резисторите RIO-R16, са монтирани на платките, свързани към силовия трансформатор, части от измервателния блок, входните гнезда и чрез настройка на превключвателите в позициите, показани на схемата, включете захранването. Първо се измерва напрежението на изхода на биполярния източник на енергия и ако те се различават с повече от 0,1 V, се избира Zener диод VD7 или VD8. Пулсацията на напрежението на двете рамена на източника не трябва да надвишава 2 mV.

След това, в средното положение на двигателя на настройващия резистор R5, чрез избиране на резистор R6, стрелката на микроамперметъра RA1 се задава точно до нулевата точка на скалата и се пристъпва към калибриране на устройството. Първо, постоянното напрежение от 10 mV се прилага към входните гнезда XS1 и XS3, а когато се натисне бутон SA3.1, резисторът R10 се избира чрез избор на резистора до последната точка на скалата. Тогава входното напрежение последователно се увеличава до 50, 250 и 500 mV и същата цел се постига чрез избиране на резистори R13 (с натиснат бутон SA3.2), R15 (натиснат бутон SA3.3) и R9 (всички бутони са в позициите, показани на диаграмата, съответно) ).

След това с превключвателя SA4 устройството се превключва в режим на измерване на променливо напрежение и ток и последователно прилага променливи напрежения от 10, 50, 250 и 500 mV с честота 1 kHz към гнездата XS2, XS3, устройството се калибрира съответно чрез избора на резистори R12, R14, R16 и R11.

В заключение, когато натиснете бутона SA2 и входното напрежение е 100 kHz, калибрирането се проверява в една от границите за измерване на променливото напрежение и, ако е необходимо, показанията се коригират чрез избиране на кондензатора С2.

Б. АКИЛОВ

саяногорск, автономен окръг Хакас

РАДИО № 2, 1987 p. 43.

Нещо често започна да ми задава въпроси относно аналоговата електроника. Студентската сесия взе ли бала? ;) Добре, отдавна е време да преместите малка образователна програма. По-специално, работата на операционни усилватели. Какво е, с какво се яде и как се съкращава.

Какво е това?
Оперативен усилвател е усилвател с два входа, neve ... ghm ... голяма печалба на сигнала и един изход. Т.е. имаме U o \u003d K * U в и K идеално се равнява на безкрайността. На практика, разбира се, номерата там са по-скромни. Кажете 1 000 000. Но дори такива числа експлодират мозъка, когато се опитвате да ги прилагате директно. Следователно, както в детската градина, едно коледно дърво, две, три, много коледни елхи - тук имаме много подсилване;) И това е всичко.

Има два входа. И единият от тях е директен, а другият е обратен.

Освен това входовете са с висока устойчивост. Т.е. входният им импеданс е равен на безкрайността в идеалния случай и МНОГО много в действителност. Сметката там стига до стотици мегаоми и дори към гигаома. Т.е. измерва входното напрежение, но е минимално повлияно. И можем да предположим, че токът не се влива в оптичния усилвател.

Изходното напрежение в този случай се изчислява като:

U out \u003d (U 2 -U 1) * K

Очевидно е, че ако напрежението на директния вход е по-голямо, отколкото на обратния, тогава изходът плюс безкрайността. В противен случай ще бъде минус безкрайност.

Разбира се, в реална верига няма да има плюс или минус безкрайност и те ще бъдат заменени от максималното и максималното ниско напрежение на усилвателя. И ние ще успеем:

сравнителен
Устройство, което ви позволява да сравните два аналогови сигнала и да издадете присъда - кой от сигналите е по-голям. Вече интересно. Приложения той може да измисли много. Между другото, същият сравнител е вграден в повечето микроконтролери и аз показах как да го използвам като AVR като пример в статии за създаването. Също така, сравнителят е чудесен за създаване.

Но въпросът не е ограничен до един сравнител, защото ако въведете обратна връзка, много може да се направи от ОС.

обратна връзка
Ако вземем сигнал от изхода и го изпратим директно на входа, тогава ще има обратна връзка.

Положителни отзиви
Вземете и закарайте в директния вход сигнала веднага от изхода.

Напрежението U1 е по-голямо от нула - на изхода -15 волта
Напрежението U1 е по-малко от нула - на изхода +15 волта

Но какво се случва, ако напрежението е нула? На теория продукцията трябва да е нула. Но в действителност напрежението НИКОГА няма да бъде нулево. Всъщност, дори ако зарядът на десния надвишава заряда на левия с един електрон, тогава това е достатъчно, за да прехвърли потенциала към изхода при безкрайно усилване. И оформеният ад ще започне от изхода - сигналът скача тук-там със скоростта на случайни смущения, насочени към входовете на сравнителя.

За да се реши този проблем, се въвежда хистерезис. Т.е. един вид пропаст между преминаването от едно състояние в друго. За целта въведете положителна обратна връзка, като тази:

Вярваме, че при обратния вход в този момент +10 волта. На изхода от оп усилвателя, минус 15 волта. Директният вход вече не е нула, а малка част от изходното напрежение от делителя. Приблизително -1,4 волта Сега, докато напрежението на обратния вход падне под -1,4 волта, изходният усилвател няма да промени напрежението си. И веднага щом напрежението падне под -1.4, изходният усилвател изведнъж ще скочи до +15 и вече ще има отместване на +1.4 волта при директния вход.

И за да промените напрежението на изхода на сравнителя, сигналът U1 ще трябва да се увеличи с 2,8 волта, за да стигне до горната лента при +1,4.

Има един вид празнина, при която няма чувствителност, между 1,4 и -1,4 волта. Ширината на пролуката се регулира от съотношенията на резисторите в R1 и R2. Праговото напрежение се изчислява като Uout / (R1 + R2) * R1 Да речем, че 1 до 100 вече ще даде +/- 0,14 волта.

Но все пак оп усилвателите се използват по-често в режим на отрицателна обратна връзка.

Отрицателна обратна връзка
Добре, залепете го по друг начин:

В случай на отрицателна обратна връзка, усилвателят има интересно свойство. Той винаги ще се опитва да регулира изходното си напрежение, така че напреженията на входовете да са равни, което води до нулева разлика.
Докато не прочетох това в страхотна книга от другарите на Хоровиц и Хил, не можах да вляза в работата на ОС. Но всичко се оказа просто.

ретранслатор
И имаме ретранслатор. Т.е. на входа U 1, на обратния вход U out \u003d U 1. Е, оказва се, че U out \u003d U 1.

Въпросът е защо сме толкова щастливи? Възможно е да се хвърли жица директно и няма да е необходим оп-усилвател!

Възможно е, но не винаги. Представете си тази ситуация, има сензор, направен под формата на резистивен разделител:

По-ниското съпротивление променя стойността си, изравняването на изходното напрежение от делителя се променя. И трябва да вземем показания от него с волтметър. Но волтметърът има собствено вътрешно съпротивление, макар и голямо, но ще промени показанията от сензора. Освен това, ако не искаме волтметър, но искаме крушката да промени яркостта? Крушката вече не се свързва тук! Следователно изходът се буферира от операционен усилвател. Входният им импеданс е огромен и това ще му повлияе минимално, а изходът може да осигури доста забележим ток (десетки милиамери или дори стотици), което е напълно достатъчно, за да работи крушката.
Като цяло могат да се намерят приложения за повторителя. Особено в прецизни аналогови вериги. Или където веригата на една каскада може да повлияе на работата на друга, за да ги раздели.

усилвател
И сега ще направим финт с ушите - вземете отзивите си и го поставете на земята чрез разделител на напрежението:

Сега половината от изходното напрежение се прилага към обратния вход. И усилвателят все още трябва да изравни напрежението на входовете си. Какво ще трябва да направи? Точно така - да се повиши напрежението на неговия изход два пъти по-високо от предходното, за да компенсира възникналия делител.

Сега на линия ще има U 1. На обратната страна, U out / 2 \u003d U 1 или U out \u003d 2 * U 1.

Слагаме разделител с различно съотношение - ситуацията ще се промени в една и съща вена. За да не завъртите формулата на разделителя на напрежението в ума си, веднага ще го дам:

U out \u003d U 1 * (1 + R 1 / R 2)

Мнемонично това, което се разделя на това, което е много просто:

Оказва се, че входният сигнал преминава през веригата на резистори R 2, R 1 в U изход. В този случай директният вход на усилвателя е настроен на нула. Припомняме навиците на оп-усилвателя - той ще се опита с кука или с мошеник да се увери, че напрежението, равно на директния вход, се формира на неговия обратен вход. Т.е. нула. Единственият начин да направите това е да намалите изходното напрежение под нулата, така че нула да се появи в точка 1.

И така Представете си, че U out \u003d 0. Засега е нула. А входното напрежение например е 10 волта спрямо U изход. Делителят на R1 и R2 ще го раздели наполовина. По този начин, в точка 1 пет волта.

Пет волта не е равно на нула и усилвателят намалява мощността си, докато в точка 1 има нула. За да направите това, изходът трябва да бъде (-10) волта. В този случай разликата ще бъде 20 волта спрямо входа, а разделителят ще ни даде точно 0 в точка 1. Получихме инвертор.

Но можете да вземете и други резистори, така че нашият разделител да произведе други коефициенти!
По принцип формулата за усилване на такъв усилвател ще бъде следната:

U out \u003d - U в * R 1 / R 2

Е, мнемоничната картина за бързо запомняне на ху от ху.

Да предположим, че U 2 и U 1 ще бъдат 10 волта. Тогава във 2-ра точка ще има 5 волта. И изходът ще трябва да бъде такъв, че в 1-ва точка също става 5 волта. Това е нула. Така се оказва, че 10 волта минус 10 волта е равно на нула. Точно така :)

Ако U 1 стане 20 волта, тогава изходът ще трябва да падне до -10 волта.
Пребройте себе си - разликата между U 1 и U изход ще бъде 30 волта. Токът през резистора R4 ще бъде (U 1 -U навън) / (R 3 + R 4) \u003d 30/20000 \u003d 0.0015A, а спадът на напрежението през резистора R 4 ще бъде R 4 * I 4 \u003d 10000 * 0.0015 \u003d 15 волта , Извадете спада на 15 волта от входа 20 и ще получите 5 волта.

По този начин, нашият OU реши аритметичния проблем от 10 извадени 20, получавайки -10 волта.

Освен това в проблема има коефициенти, определени от резистори. Просто имам, за простота, резисторите са избрани една и съща стойност и затова всички коефициенти са равни на единство. Но всъщност, ако вземем произволни резистори, тогава зависимостта на изхода от входа ще бъде така:

U out \u003d U 2 * K 2 - U 1 * K 1

K 2 \u003d ((R 3 + R 4) * R 6) / (R 6 + R 5) * R 4
K1 \u003d R3 / R4

Мнемониката за запомняне на формулата за изчисляване на коефициентите е следната:
Директно според схемата. Следователно, числителят във фракцията в горната част следователно добавя горните резистори във веригата на потока на тока и се умножава по долния. Знаменателят е отдолу, затова добавяме долните резистори и умножаваме по горния.

Тук всичко е просто. защото Тъй като точка 1 постоянно се намалява до 0, можем да приемем, че токовете, вливащи се в нея, винаги са равни на U / R, а токовете, въвеждащи възел номер 1, се сумират. Съотношението на входния резистор и резистора в обратната връзка определя теглото на входящия ток.

Може да има произволен брой клонове, но нарисувах само два.

U out \u003d -1 (R 3 * U 1 / R 1 + R 3 * U 2 / R 2)

Входните резистори (R 1, R 2) определят количеството на тока, което означава общото тегло на входящия сигнал. Ако направим всички резистори равни, като моите, тогава теглото ще бъде еднакво, а коефициентът на умножение на всеки член ще бъде 1. И U out \u003d -1 (U 1 + U 2)

Неинвертираща добавка
Всичко е малко по-сложно, но изглежда.

Uout \u003d U 1 * K 1 + U 2 * K 2

K 1 \u003d R 5 / R 1
K2 \u003d R5 / R2

Освен това резисторите във обратната връзка трябва да бъдат такива, че уравнението R 3 / R 4 \u003d K 1 + K 2

По принцип на операционните усилватели можете да правите каквато и да е математика, да добавяте, умножавате, делите, да броите производни и интеграли. И почти моментално. На оп-усилвателя направете аналогови компютри. Дори видях един такъв на петия етаж на SUSU - глупак с размерите на етаж в стаята. Няколко метални шкафа. Програмата се въвежда чрез свързване на различни блокове с проводници :)

Не малко автомобилисти са изправени пред такъв проблем като неочакваното разреждане на батерията. Особено неприятно е, когато това се случи на пътуване далеч от дома. Една от причините може да е повредата на автоматичния генератор. Предотвратяването на предстоящото източване на батерията ще помогне автомобилен волтметър, По-долу са дадени няколко прости диаграми на такова устройство.

Автомобилен волтметър на чипа LM3914

Това е схема на автомобилен волтметър, проектирана да контролира напрежението на бордовата мрежа на автомобила в диапазона от 10.5V до 15V. Като индикатор се използват 10 светодиода.

Основата на схемата е интегрирана. Този чип е в състояние да оцени входното напрежение и да покаже резултата на 10 светодиода в режим на точка или лента. Микросхемата LM3914 може да работи в широк диапазон на мощност (3V ... 25V). Яркостта на светодиодите може да се зададе с помощта на външен променлив резистор. Чиповите изходи са съвместими с TTL и CMOS логиката.

Десет светодиода VD1-VD10 показват текущата стойност на напрежението на акумулатора или напрежението в електрическата система на автомобила в точков режим (пин 9 не е свързан или свързан с минус) или колона (щифт 9 е свързан с плюс мощност).

Резисторът R4, свързан между контактите 6.7 и отрицателната мощност, определя яркостта на светодиодите. Резисторите R2 и променливият резистор R1 образуват разделител на напрежението. С помощта на променливия резистор R1 се регулира нивото на горното напрежение, а с помощта на R3 - долното.

Както споменахме по-рано, този автомобил волтметър осигурява индикация от 10,5 до 15 волта. Калибрирането на веригата е както следва. Приложете напрежение 15 волта от захранването към входа на веригата на волтметър. След това, променяйки съпротивлението на резистора R1, е необходимо да се гарантира, че светодиодът VD10 (в точков режим) или всички светодиоди VD ... VD10 (в режим колона) светват.

След това приложете 10.5 волта към входа и се уверете, че само светодиодът VD1 светва с променливия резистор R3. Сега увеличавайки напрежението на стъпки от 0,5 волта, светодиодите ще светят един след друг, а при напрежение 15 волта всички светодиоди ще светят. Превключвателят SA1 е за превключване между режимите на показване на точка / лента. При затворен превключвател SA1 е колоната, с ключ отворен, точката.

Автомобилен транзисторен волтметър

Следващата схема на волтметър за кола е изградена на две. Когато напрежението на акумулатора е по-малко от 11 волта, зенеровите диоди VD1 и VD2 не преминават ток, поради което свети само червеният светодиод, което показва ниско напрежение на бордовата мрежа на превозното средство.

Ако напрежението е между 12 и 14 волта, Zener диод VD1 отваря транзистора VT1. Зеленият светодиод светва, за да показва нормално напрежение. Ако напрежението на акумулатора надвиши 15 волта, диодът на Зенер VD2 отваря транзистора VT2, в резултат на което жълтият светодиод светва, което показва значителен излишък на напрежение в автомобилната мрежа.

Волтметър на операционния усилвател LM393

Този прост волтметър за кола е изграден на операционен усилвател. Като индикатор, както в предишната диаграма, се използват три светодиода.

При ниско напрежение (по-малко от 11V) червеният светодиод светва. Ако напрежението е нормално (12.4 ... 14V), тогава зеленото свети. В случай, че напрежението надвиши 14V, жълтият светодиод светва. Зенеровият диод VD1 образува референтно напрежение. Тази схема е подобна на схемата.

Автомобилен волтметър на чипа K1003PP1

Тази верига на волтметър за автомобил е изградена на чип K1003PP1 и ви позволява да наблюдавате напрежението на бордовата мрежа чрез светенето на 3 светодиода:

При напрежение под 11 волта светва светодиодът HL1
При напрежение 11,1 ... 14,4 волта светва светодиодът HL2
С напрежение над 14,6 волта свети LED HL3

Персонализиране. След прилагане на напрежение от всяко захранване към входа (11.1 ... 14.4 V), е необходимо да се постигне светенето на LED HL2 с променливия резистор R4.

Високоточните измервания на радиочестотните напрежения (до трета или четвърта цифра) в радиолюбителската практика всъщност не са необходими. Качественият компонент е по-важен (наличието на сигнал на достатъчно високо ниво - колкото повече, толкова по-добре). Обикновено при измерване на RF сигнала на изхода на локалния осцилатор (генератор) тази стойност не надвишава 1,5 - 2 волта, а самата верига се настройва на резонанса чрез максималната стойност на радиочестотното напрежение. С настройките в IF пътеките сигналът се каскадира от единици до стотици миливолта.

При регулиране на локалните осцилатори все още често се използват пътищата на IF, тръбните волтметри (като VK 7-9, B7-15 и т.н.) с диапазони на измерване от 1 - 3v. Високият входен импеданс и ниският входен капацитет в такива устройства са определящ фактор, а грешката е до 5-10% и се определя от точността на използваната стрелкова измервателна глава. Измерванията на едни и същи параметри могат да се извършват с помощта на домашни стрелкови инструменти, чиито вериги са направени върху микросхеми с полеви транзистори на входа. Например, в радиоволтометъра на В. Степанов (2) входният капацитет е само 3 pF, съпротивлението в различни поддиапазони (от 3 mV до 1000 mV), дори в най-лошия случай, не надвишава 100 kOhm с грешка +/- 10% (определя се от използваната глава и грешка на инструмента за калибриране). В този случай измереното радио напрежение с горната граница на честотния обхват 30 MHz без очевидна честотна грешка, което е напълно приемливо в любителската радио практика.

Според схемата, предложеното устройство е много просто и минимумът на използваните компоненти може да се намери в кутията на почти всеки радиолюбител. Всъщност в схемата няма нищо ново. Използването на усилватели за такива цели е описано подробно в любителската литература от 80-90-те години (1, 4). Използван е широко разпространен чип K544UD2A (или UD2B, UD1A, B) с полеви транзистори на входа (и следователно с високо входно съпротивление). Възможно е да се използват всякакви операционни усилватели от други серии с полеви устройства на входа и при типично включване, например, K140UD8A. Техническите характеристики на миливолтметър-волтметър съответстват на горното, тъй като основата на устройството е била веригата на Б. Степанов (2).

В режим на волтметър усилването на оптичния усилвател е 1 (100% OOS) и напрежението се измерва с микроамперметър до 100 μA с допълнителни съпротивления (R12 - R17). Те всъщност определят поддиапазоните на устройството в режим на волтметър. С намаляваща OOS (превключва S2 превключва резистори R6 - R8) Cus. увеличава, съответно, увеличава чувствителността на операционния усилвател, което позволява използването му в режим на миливолтметър.

Характеристика на предлаганата разработка е възможността за работа на устройството в два режима - постоянен волтметър с граници от 0,1 до 1000 V и миливолтметър с горни граници на поддиапазоните 12.5, 25, 50 mV. В същото време в двата режима се използва един и същ разделител (X1, X100), така че, например, в поддиапазон 25 mV (0,025 V), като се използва коефициент X100, може да се измери напрежение 2,5 V. За превключване на поддиапазоните на устройството се използва един многопозиционен двупластов превключвател.

Използвайки външна RF сонда на германиев диод GD507A, е възможно да се измери радиочестотното напрежение в същите поддиапазони с честота до 30 MHz.
Диоди VD1, VD2 предпазват показалеца от претоварване по време на работа.
Друга характеристика на защитата на микроамперметъра по време на преходни процеси, които възникват при включване и изключване на устройството, когато стрелката на устройството се преобърне и дори може да се огъне, е използването на релейно изключване на микроамперметъра и скъсяване на изхода на усилвателя към товарния резистор (релета P1, C7 и R11). В същото време (когато устройството е включено), за зареждане на C7 е необходима част от секундата, така че релето се забавя и микроамперметърът се свързва към изходния усилвател частица от секундата по-късно. Когато устройството е изключено, C7 се зарязва през индикаторната лампа много бързо, релето се дезактивира и изключва веригата за свързване на микроамперметъра, преди да се изключи напълно захранващата верига на усилвателя. Защитата на самия оптичен усилвател се осъществява чрез включване на входовете R9 и C1. Кондензаторите C2, C3 блокират и предотвратяват възбуждането на усилвателя.

Балансирането на устройството ("настройка 0") се извършва от променлив резистор R10 на подлента от 0,1 V (възможно е при по-чувствителни поддиапазони, но когато дистанционната сонда е включена, влиянието на ръцете се увеличава). Кондензаторите са желателни тип K73-xx, но при тяхно отсъствие можете да вземете керамични 47 - 68n. В дистанционната сонда на сондата се използва KCO кондензатор за работно напрежение от поне 1000 V.

Миливолтметър-волтметър е настроен в този ред. Първо настройте разделителя на напрежението. Режимът на работа е волтметър. Тримерът R16 (поддиапазон 10v) е настроен на максимално съпротивление. На съпротивлението R9, контролиращо с примерен цифров волтметър, напрежението от стабилизираното захранване е настроено на 10 in (позиция S1 - X1, S3 - 10v). След това, в позиция S1 - X100, резисторите за подрязване R1 и R4 се настройват на 0,1 волта, използвайки примерен волтметър. В този случай, в положение S3 - 0.1V, стрелката на микроамперметъра трябва да бъде зададена до последната маркировка в скалата на устройството. Съотношението 100/1 (напрежението през резистора R9 - X1 - 10V до X100 - 0.1V, когато позицията на стрелката на регулируемото устройство върху последното деление на скалата на подзоната S3 - 0.1V) се проверява и коригира няколко пъти. В този случай задължително условие: при превключване на S1 примерното напрежение 10V не може да бъде променено.

Напред. В режим на измерване на постояннотоково напрежение в положението на превключвателя на разделителя S1 - X1 и превключвателя на поддиапазони S3 - 10v, стрелката на микроамперметъра се настройва на последното разделение с променливия резистор R16. Резултатът (при 10 V на входа) трябва да бъде същите показания на поддиапазона 0.1V - X100 и поддиапазона 10V - X1.

Методът за настройка на волтметъра на поддиапазоните 0.3v, 1v, 3v и 10v е един и същ. В същото време позициите на резисторните двигатели R1, R4 в разделителя не могат да се променят.

Режимът на работа е миливолтметър. На входа на 5 в. В позиция S3 - 50 mV делител S1 - X100 резистор R8 задайте стрелката на последното деление на скалата. Проверяваме показанията на волтметъра: при поддиапазон 10v X1 или 0.1v X100 стрелката трябва да е в средата на скалата - 5v.

Процедурата за настройка на 12.5 mV и 25 mV поддиапазони е същата като за 50 mV подлента. Въвеждат се съответно 1,25 V и 2,5 V при X 100. Отчитанията се проверяват в режим на волтметър X100 - 0.1V, X1 - 3V, X1 - 10V. Трябва да се отбележи, че когато иглата на микроамперметъра е в левия сектор на скалата на инструмента, грешката в измерването се увеличава.

Особеността на такава техника за калибриране на устройството е, че той не изисква стандартен източник на мощност 12 - 100 mV и волтметър с по-ниска граница на измерване по-малка от 0,1 V.

При калибриране на устройството в режим на измерване на радиочестотно напрежение с външна сонда за поддиапазоните 12.5, 25, 50 mV (ако е необходимо) могат да се конструират корекционни графики или таблици.

Устройството е сглобено чрез шарнирен монтаж в метален корпус. Размерите му зависят от размерите на използваната измервателна глава и трансформатора на захранването. В горната диаграма биполярно захранващо устройство е сглобено върху трансформатор от внесен магнетофон (първична намотка при 110 V). Стабилизаторът е най-добре сглобен на MS 7812 и 7912 (или два LM317), но може да бъде по-лесен - параметричен, на два ценерови диода. Дизайнът на дистанционната RF сонда и характеристиките на работата с нея са описани подробно в (2, 3).

Използвана литература:

1. Б. Степанов. Измерване на ниско радиочестотни напрежения. J. "Радио", № 7, 12 - 1980, с. 55, с. 28.
   2. Б. Степанов. Високочестотен миливолтметър. J. "Радио", № 8 - 1984, с.57.
   3. Б. Степанов. HF се насочва към цифров волтметър. J. "Радио", № 8, 2006, с. 58.
   4. М. Дорофеев. Волтметър на оп усилвателя. J. "Радио", № 12, 1983, с.30.