УНІВЕРСАЛЬНИЙ ПРИЛАД ВИМІРЮВАЛЬНИЙ на транзисторах

Освоєння промисловістю і широке застосування польових транзисторів, що володіють великими вхідними опорами, дозволяє конструювати аматорські вимірювальні прилади, які не поступаються, наприклад, широко поширеним ламповим вольтметром, але мають набагато меншими за розмірами та масою. Вже зараз порівняно нескладні високостабільним джерела постійного струму дозволяють конструювати любительську вимірювальну апаратуру із застосуванням польових транзисторів, що володіє більш високими технічними характеристиками, ніж існуюча промислова апаратура.

Розглянемо аматорський вольтметр (мал. 12), що не поступається за основними технічними характеристиками ламповим вольтметром типів ВЛУ-2, А4-М2 і т. п.

У приладі вимірювання постійної напруги виробляється на піддіапазонах: 0-1; 0-3; 0-10; 0-30; 0-100; 0-300 і 0-1000 В – при вхідному опорі не менше 9 мОм. За допомогою виносних щупів можна вимірювати напругу як високочастотних, так і низькочастотних сигналів. Межі вимірювання високочастотних напруг складають: 0-1; 0-3; 0 – 10; 0-30 В. При використанні низькочастотного щупа: межі вимірювання змінної напруги частотою 20 Гц-30 кГц ті ж самі, що і при вимірюванні постійної напруги. Межі вимірювання опорів резисторів 100 Ом-10 МОм. Весь діапазон розбито на п'ять піддіапазонів: 1-100 Ом; 10-1000 Ом; 0,1 – 10 кОм; L0-100 кОм; 0,1-10 МОм. При вимірі опорі резисторів не потрібно застосовувати додаткову батарею живлення. Підбір резисторів дозволяє звести похибка вольтметра при вимірюванні напруги постійного струму до ± 2%, змінного струму до ± 4%, а опорів резисторів до 5%.

У схемі вольтметра встановлені два істокових повторювача на польових транзисторах Т1 і Т2. Опорами навантажень є резистори R13 і R14. За допомогою змінного резистора R15 виробляють установку стрілки вимірювального приладу на нуль.

Вимірюється напруга подається на затвор транзистора Т1 з вхідного дільника через ланцюжок, що складається з резистора R12, стабілітрон Д1 і конденсатора С1. Ця ланцюжок обмежує величину вхідної напруги рівнем 7 В незалежно від положення вхідного дільника В1. Затвор транзистора Т2 підключений до джерела позитивного напруги через ланцюжок R18 і С2. Стрілочний мікроамперметр ІП1 з додатковими резисторами R16 і R17 включений між витоками транзисторів 77 і Т2. Резистори R19, R20, R21 і змінний резистор R22 представляють собою дільник, з виходу якого напруга 1 В знімається для живлення схеми омметра. Резистори підібрані таким чином, що вихідний опір подільника складає 1 кОм. Перехід з одного піддіапазону на інший при вимірюванні напруг і опорів резисторів здійснюється за допомогою перемикача В1. Змінним резистором R22 проводиться установка нуля омметра.

Всі резистори, що входять до складу перемикача піддіапазонів, мають тип БЛП-0, 25 або ПТМН-0, 5 не гірше ± 0,5% класу. Змінні резистори R15 і R20 – типу СПО-0, 5. Решта резистори – типу МЛТ-0, 25 з допуском ± 5%. Конденсатори С1 і С2 – типу К10-7Б, конденсатори СЗ – типу К10-7Б, а С4 – типу МБМ на напругу 1500 В. Резистори R23, R24 підбираються при налагодженні виносних щупів високочастотного напруги і напруги низької частоти. Як транзисторів 77 і Т2 можна застосувати транзистори типу КП103 з будь-якою літерою. Діод Д1 слід підбирати за зворотним опору, що має бути не менше 100 МОм при напрузі до 3-4 В. Діоди ДЗ і Д4 підбираються за однаковим зворотного току 10-20 мкА при напрузі не менше 600 В. В якості мікроамперметра ІШ застосований стрілочний прилад М24 зі струмом повного відхилення 50 мкА і з опором рамки близько 1000 Ом. При вимірі напруг використовують шкалу мікроамперметра, однак для зручності бажано нанести шкалу з поділками, кратними трьом. Ділення шкали омметра визначають або розрахунковим шляхом, або в процесі градуювання за допомогою магазину резисторів.

Перемикач піддіапазонів – галетним типу 12П2Н-ПМ, вимикач харчування – мікровимикач типу МТ-1.

Перевірку приладу починають з від'єднання діода Д1. Якщо при включенні не вдається встановити стрілку вимірювального приладу на нуль, необхідно підібрати польові транзистори з однаковими параметрами. Потім проводять калібрування шкали вольтметра. Перемикач піддіапазонів встановлюють на один з меж, наприклад "0-10 В", подають цю напругу на вхід вольтметра і за допомогою змінного резистора R17 встановлюють стрілку на останнє поділ шкали. Знову підключають діод Д1. Якщо показання вольтметра не змінюється, то зворотне опір цього діода досить велика. В іншому випадку необхідно призвести підбір діода. Далі перемикач піддіапазонів переводять у положення омметра "Х100 Ом" і перевіряють установку стрілки на нульове положення при замкнутих щупах омметра.

Для вимірювання ВЧ напруг включають щуп, схема якого наведена на рис, 12, а, подають напругу 10 В частотою 100-1000 кГц і, підбираючи величину резистора R23, добиваються відхилення стрілки приладу на останнє поділ шкали. Аналогічно роблять калібрування при вимірі напруги низьких частот. У цьому випадку підбирають резистор R24 в щупі, схема якого наведена на рис. 12, б. Для вимірювання струмів як постійного, так і змінного напруги паралельно вхідним затискання або щупам підключають еталонний резистор величиною, наприклад, 1 Ом. Тоді, встановивши межа вимірювання 1 В, можна буде виробляти вимір струму на шкалі 1 А.