Милливольтнаноамперметр

Я радиолюбитель

Милливольтнаноамперметр

Для того чтобы вольтметр обладал большим входным сопротивлением (несколько мегаом), вполне достаточно выполнить его входной каскад на полевом транзисторе, включенном по схеме истокового повторителя. В отличие от часто используемого (для компенсации дрейфа нуля) дифференциального каскада на этих полупроводниковых приборах такое решение проще, избавляет от подбора пары экземпляров, идентичных по нескольким параметрам, что из-за значительного их разброса требует большого числа транзисторов, хотя и приводит к необходимости подстройки нуля вольтметра. Так как падение напряжения на входном сопротивлении пропорционально протекающему через него току, прибором одновременно можно измерять и его.

Указанные соображения позволили сконструировать простой милливольтнаноамперметр, который обеспечивает измерение как малых постоянных и переменных напряжений, так и токов в высокоомных цепях различной радиоаппаратуры. В исходных положениях переключателей прибор готов к измерению напряжения от 0 до 500 мВ или тока от 0 до 50 нА. Манипулируя переключателями, верхний предел измерения напряжения можно понизить до 250, 50 и 10 мВ, а тока — до 25, 5 и 1 нА, или повысить каждый из них в 100 раз (при нажатии кнопок “мВХ100” и “нАХ100”). Таким образом, максимальные измеряемые напряжение и ток ограничены соответственно пределами 50 В и 5 мкА (большие значения могут быть измерены обычными авометрами с достаточно большим входным сопротивлением и малым падением напряжения. например, Ц4315). Входное сопротивление прибора равно 10 МОм. при ненажатом или 100 кОм при нажатом кнопочном переключателе “нАХ100”. Максимальная частота измеряемых переменных напряжения и тока — не менее 200 кГц.

Принципиальная схема прибора изображена на рис. 1.


Он состоит из входного узла (R1 - R3, С2, СЗ, SA1, SA2), истокового повторителя (VT1), усилительного каскада (DA1), устройства выбора пределов измерения и рода тока (R9—R16, SA3, SA4), измерительного узла (VD3-VD6, PA1, C5) и источника питания (T1, VD7—VD12, С8 - С11, R17, R18).

Истоковый повторитель обеспечивает высокое входное сопротивление прибора. Согласно справочным данным ток утечки затвора примененного полевого транзистора может достигать 1 нА, что вроде бы не позволяет измерять ток меньших значений. Однако такой ток утечки возникает лишь при напряжении между затвором и истоком, равном 10 В. а в приборе это напряжение близко к нулю. Поэтому реальные значения тока утечки намного меньше паспортного и можно считать, что входное сопротивление прибора определяется элементами входного узла. Последний представляет собой частотнонезависимый делитель напряжения R1—R3C2C3. управляемый переключателями SA1 и SA2, расширяющими пределы измерения тока и напряжения до 5 мкА и 50 В соответственно. Диоды VD1, VD2 защищают транзистор VT1 от входных напряжений опасного для него уровня. В усилительном каскаде применен доступный ОУ К140УД1Б, обладающий достаточно высоким коэффициентом усиления и хорошими частотными свойствами. Входное сопротивление усилителя — несколько сотен килоом. На неинвертирующий вход ОУ с истока транзистора VT1 поступает измеряемое напряжение. Подстроечный резистор R5 служит дли установки нулевых показаний прибора при переключении пределов измерения, ОУ охвачен цепью ООС через измерительный узел и устройство выбора пределов измерения и рода тока. С помощью переключателей SA3 и SA4 к инвертирующему входу ОУ подсоединяют один из резисторов R9—R16, переключателем SA4 микроамперметр РА1 включают в цепь ООС либо непосредственно (при измерении постоянных напряжения и тока), либо через выпрямитель VU3—VD6 (при измерении переменных величин). Для защиты от бросков тока в момент выключения питания микроамперметр замыкается накоротко секцией SA5.2 выключателя SA5 одновременно с отключением прибора от сети.

Двуполярный источник питания прибора содержит параметрические стабилизаторы VD7R17 и VD8R18.

Детали и конструкция. В приборе, применены резисторы СП5-3 (R5) и МЛТ (остальные), конденсаторы . К50-6 (С5, С8, С9), К50-7 (GIO, СИ), МБМ, КТ1, БМ (остальные), микроамперметр М2003 с током полного отклонения стрелки 50 мкА. переключатели П2К.

Сетевой трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе ШЛ15Х25 с окном 10Х35 мм. Обмотка 1-2 содержит 4000 витков провода ПЭВ-2 0.12, 3-4-5 -- 320 + 320 витков провода ПЭВ-2 0,2.

ОУ К140УД1Б можно заменить любым другим (с соответствующими напряжениями питания и коррекцией), однако из-за худших частотных свойств большинства доступных ОУ рабочий диапазон частот прибора в этом случае сузится. Вместо транзистора КП303Б можно использовать КП303А или КП303Ж, вместо диодов Д223, Д104 --любые кремниевые с такими же параметрами, вместо Д18 - германиевые диоды серии Д2 или Д9 с любым буквенным индексом.

В приборе можно применить и другие микроамперметры с током полного отклонения стрелки 100 или 200 мкА, однако резисторы R9-R16 В этом случае придется подобрать заново.

Прибор собран на двух печатных платах из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Их чертежи приведены па рис. 2 (плата 1)



и 3 (плата 2).

Переключатели SA1—SA4 вместе с платой 1 смонтированы па алюминиевом уголке, который привинчивают к передней панели. На ней установлен и подстроечный резистор R5 для подстройки нуля прибора, для чего предусмотрено отверстие для отвертки. Плата 2 закреплена с помощью втулок и гаек на винтах крепления микроамперметра. В ее средней части выпилено отверстие размерами 45Х X 15 мм, открывающее доступ к лепесткам на выводах-шпильках микроамперметра, к которым припаяны выводы конденсатора С5. Конденсаторы С10 и СИ установлены на металлическом уголке, привинченном к этой плате, причем корпус конденсатора СИ изолирован от него.

Налаживание. До монтажа некоторые детали прибора рекомендуется подобрать. В первую очередь это относится к резисторам R2 и R3. Их суммарное сопротивление должно быть равно 10 МОм (допускаемое отклонение — не более ±0,5 %), а отношение сопротивлений R2/R3 — 99. С такой же точностью необходимо подобрать и резистор R1. Для облегчения подбора каждый из названных резисторов можно составить из двух (меньших номиналов). Диоды VD3— VD6 подбирают по примерно одинаковому обратному сопротивлению, которое должно быть не менее 1 МОм.

Далее все детали, кроме резисторов RIO—R16, монтируют на платах, подсоединяют трансформатор питания, детали измерительного узла, входные гнезда и, установив переключатели в положения, показанные на схеме, включают питание. Вначале измеряют напряжения на выходе двуполярного источника питания и, если они различаются более чем на 0,1 В, подбирают стабилитрон VD7 или VD8. Напряжение пульсации обоих плеч источника не должно превышать 2 мВ.

После этого в среднем положении движка подстроечного резистора R5 подбором резистора R6 устанавливают стрелку микроамперметра РА1 точно на нулевую отметку шкалы и переходят к калибровке прибора. Вначале на входные гнезда XS1 и XS3 подают постоянное напряжение 10 мВ и при нажатой кнопке SA3.1 подбором резистора R10 добиваются отклонения стрелки до последней отметки шкалы. Затем входное напряжение последовательно увеличивают до 50, 250 и 500 мВ и этой же цели добиваются подбором соответственно резисторов R13 (при нажатой кнопке SA3.2), R15 (нажата кнопка SA3.3) и R9 (все кнопки — в положениях, показанных на схеме).

Затем переключателем SA4 прибор переводят в режим измерения переменных напряжения и тока и, последовательно подавая на гнезда XS2, XS3 переменные напряжения 10, 50, 250 и 500 мВ частотой 1 кГц, калибруют прибор подбором соответственно резисторов R12, R14, R16 и R11.

В заключение при нажатой кнопке SA2 и входном напряжении частотой 100 кГц проверяют калибровку па одном из пределов измерения переменного напряжения и, если необходимо, корректируют показания прибора подбором конденсатора С2.

Б. АКИЛОВ

г.Саяногорск, Хакасской АО

РАДИО № 2, 1987 г. с. 43.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.