Иногда возникает необходимость измерить одновременно переменное и постоянное напряжение. Для этого необходимо использовать осциллограф, но можно также легко обойтись и вольтметром с двумя стрелочными индикаторами. На одном показывает переменное напряжение, а на втором постоянное. К тому-же если эти приборы имеют не только раздельные шкалы, но и раздельные переключатели пределов измерения, их можно будет использовать для измерения с большой разницей между переменным и постоянным напряжениями (случай измерения напряжения на базе транзистора первого каскада УЗЧ, — постоянное напряжение несколько вольт, а переменное — несколько милливольт).
Характеристики вольтметра.1. Пределы измерения постоянного напряжения — 20mV, 60mV, 200mV, 600mV, 1V, 3V, 30V, 100V, 300V, 1000V.
2. Пределы измерения переменного напряжения — 10mV, 30mV, 100mV, 300mV, 1V, 3V, 10V, 30V, 100V, 300V, 1000V.
3. Входное сопротивление на всех пределах — 1 Мом.
4. Погрешность измерения постоянного напряжения — +-2%
5. Погрешность измерения переменного напряжения — +-4%.
7. Диапазон частот при измерении переменного напряжения не уже 20 Гц. ...10 МГц.
8. Входное напряжение подается на разъем XS1 относительно общего провода схемы прибора, соединенного с металлическим экранированным корпусом прибора.Принцип работы измерительного прибора. Он состоит из двух вольтметров постоянного и переменного тока, имеющих один общий вход и общий источник питания. Оба вольтметра построены по схеме прецизионного выпрямителя на операционном усилителе А1 для постоянного напряжения и A3 — для переменного. В вольтметре постоянного напряжения выпрямитель нужен для того, чтобы можно было измерять напряжение любой полярности без переключения щупов (не меняя точку подключения общего провода прибора).
В этом случае было бы удобно использовать стрелочный индикатор с нулевой отметкой в середине шкалы, но такие индикаторы большая редкость, и для определения полярности измеряемого напряжения используется каскад на операционном усилителе А2, на вход которого поступает напряжение с выхода А1. Состояние выхода А2 изменяется соответственно полярности этого напряжения. И в результате загорается один, либо другой светодиод (VD5 или VD6).
Чувствительность измерителя постоянного напряжения устанавливается при помощи переключателя S1. Секции S1.1 и S1.2 которого переключают входные делители из резисторов R1-R8, а секция S1.3 изменяет коэффициент передачи ОУ А1 путем изменения его ООС. Таким образом, благодаря переключению
коэффициента усиления А1, удалось сохранив большое количество пределов измерения уменьшить общее количество резисторов. В вольтметре постоянного тока на нижних пределах (20-600 mV) используется делитель на R1 и R2.
Установка делителя на нижнем пределе может показаться необоснованной — он снижает чувствительность прибора в два раза, но наличие резистора R1 большого сопротивления позволяет исключить влияние конденсатора С1 на внешнюю цепь, и к тому же С1 совместно с верхними плечами входных делителей выполняет роль фильтра, заграждающего вход операционного усилителя А1 от переменной составляющей измеряемого напряжения. В результате, несмотря на наличие выпрямителя, вольтметр постоянного тока показывает только постоянную составляющую без учета переменной.
Резистор R16 служит для установки нуля (при замкнутых входах прибора), он выводится на переднюю панель.
Для измерения переменного напряжения используется точно такой же прецезионный выпрямитель, выполненный на A3. Разница в том, что цепи входных делителей и цепи ООС выполнены по схемам с частотной компенсацией, обеспечивающим равномерную горизонтальную АЧХ прибора во всем диапазоне рабочих частот. Сопротивления резисторов входных делителей и резисторов цепи ООС A3 подобраны таким образом, чтобы вольтметр показывал эффективные значения синусоидального переменного напряжения.
Чувствительность вольтметра переменного тока на нижних пределах выше чем вольтметра постоянного тока, это достигнуто благодаря тому, что вольтметру переменного тока не требуется заградительный фильтр на входе, а для развязки переменной и постоянной составляющей используется конденсатор С10, заграждающий путь постоянному току.
Для питания используется стабилизированный источник двуполярного напряжения +/-15В на силовом трансформаторе Т1, выпрямителе на VD11-VD14 и двуполярном стабилизаторе на VT1 и VT2.
В приборе используются микроамперметры М265 с током полного отклонения 100 мкА. Допустимое отклонение резисторов входных делителей и цепей ООС не должно быть более 1% от значений, указанных на схеме. При отсутствии резисторов нужных номиналов их составляют из нескольких резисторов других сопротивлений используя последовательное и параллельное включение (например резистор на 990 кОм можно составить из резисторов на 910 кОм, на 75 кОм и на 5,1 ком, включенных последовательно). Но лучше использовать прецезионные резисторы указанных на схеме сопротивлений.
Микросхемы К574УД1 могут быть с буквами Б и В. Дроссель L1 типа ДПМ-0,1. Дроссели L2 и L3 намотаны на кольцах 400НН диаметром 7 мм, содержат по 200 витков провода ПЭВ 0,12. Трансформатор Т1 используется готовый, китайского производства ("TAIWAN — 230/2X12"), выдающий переменные напряжения 12В на вторичных обмотках. Его можно намотать самостоятельно используя магнитопровод, примерно, ШЛ 12X20. Сетевая обмотка будет содержать 3000 витков ПЭВ-0,06-0,1, а вторичная 400 витков с отводом от середины, провод ПЭВ 0,2-0,3.
Прибор смонтирован в металлическом корпусе от неисправного лабораторного вольтметра. Монтаж без применения печатных плат. Монтаж прецезионных выпрямителей на А1 и A3 ведется непосредственно на контактных лепестках, привинченных к входным контактам микроамперметров, и на собственных выводах А1 и A3.
Монтаж резисторов входных делителей и резисторов цепей ООС ведется на контактах галетных переключателей S1 и S2 соответственно. Монтаж элементов источника питания и А2 ведется на контактных "гребенках". Общий провод питания соединен с металлом корпуса. В качестве XS1 используется коаксиальный разъем приборного типа (штатный разъем от неисправного лабораторного вольтметра).
Настройка.Настройка сводится к подстройке конденсаторов С2, С4 и С6 по наиболее ровной и горизонтальной АЧХ измерителя переменного напряжения.
