Вимірювальні прилади для домашньої лабораторії незмінно привертають увагу радіоаматорів. Особливо це стосується малогабаритних конструк ¬ ций з цифровою індикацією. Серед них пальма першості, безперечно, належить мультиметрів – цифровим авометра з автономним живленням. С при ¬ трансформаційних змін мікросхем великої ступеня інтеграції (ВІС) в якості аналого-цифрових перетворювачів розміри мультиметрів порівняно з їх со ¬ братами, виконаними на звичайних МС, стали значно менше. Одновре ¬ менно підвищилася і точність вимірювань.
Пропонуємо читачам опис мультиметра, зібраного на основі ВІС КР572ПВ2. Результати вимірювань відображаються чотирирозрядний рідинно ¬ кристалічним індикатором (РКІ), максимальне висвічує число 1999. Цифровий авометр, за своїми параметрами перевершує широко поширений стрілочний тестер Ц4317, вільно уміщається в кишені.

Особливість даного мультімет ¬ ра – електронний перемикач пре ¬ делов вимірювань і оригінальний вузол узгодження виходів БІС КР572ПВ2 з рідкокристалічним індикатором.
Харчується прилад від однієї батареї «Корунд», енергії якої вистачає на 50 годин безперервної роботи. Міні ¬ льний напруга, при якому мультиметр ще працює – 6,5 В. При цій величині «гасне» РКІ, хоча електронна частина авометра справно функціонує при сніже ¬ нії напруги живлення до 5,6 В.
Вимірювальний вузол приладу ви ¬ повно на операційному підсилювачі (ОУ) DA2 (див. принципову схе ¬ му) і на БІС DD6. Дана БІС структури КМОП працює за прин ¬ ципу подвійного інтегрування на 3,5 десяткових розряду з виходами для управління семисегментний све ¬ тодіоднимі індикаторами.
Максимальний струм, споживаний БІС серії КР572ПВ2 від обох дже ¬ ників харчування, – не більше 1,8 мА, вихідний струм старшого розряду – не менше 10 мА, інших – не менше 5 мА. Коефіцієнт ослаблення сін ¬ фазного сигналу АЦП -. досягає 100 дБ, похибка перетворення не перевищує 1, 3 та 5 одиниць рахунку відповідно для КР572ПВ2А, КР572ПВ2Б і КР572ПВ2В. Вказано ¬ ні параметри гарантуються при температурі 25 +10 С і живлять напругах +5 В (UПІТ1) і -5 В (UПІТ2) з нестабільністю + 1%. Нестабільність зразкового напру ¬ ження, / що подається на висновок 36, повинна бути не гірше ± 2,5 Х 10-3 при Uобр. = 1 В і ± 0,25 X10-3 при U ОБР. = 0,1 В.
Напруга живлення Uпіт.1 може бути в межах від +4,5 до +5,5 В, Uпіт.2 від -8 до -4,5 В. Вхідний і зразкове напруги не повинні перевищувати напруги джерел живлення.
Щоб БІС не вийшла з ладу, її спочатку з’єднують із загальним проводом (висновки 21 і 32), а потім послідовно ¬ кові подають напруги: харчування (висновки 1 і 26), зразкове (висновки 35 і 36) і, нарешті, вхідний (Висновки 30 і 31). Знімають напруги в об ¬ ратному порядку. При перетворенні вхідного сигналу, вимірюваного відно ¬ сительно загального проводу, висновки 30, 32 і 35 МС з’єднують із загальним прово ¬ дом.
У даному мультиметри включення БІС КР572ПВ2 відрізняється від типо ¬ вого. Особливість – в роботі на жид ¬ дрібнокристалічний індикатор, виво ¬ ди сегментів якого підключені через діоди VD14-VD36 до виходів БІС і через резистори R34-rR59 до загального проводу РКІ. На нього пода ¬ ється імпульсна напруга частотою 1 кГц. Таке включення мікросхеми КР572ПВ2 дозволяє їй працювати з РКІ, правда, в цьому випадку посто ¬ янная складова напруги на сегментах індикатора неяк ¬ ко перевищує припустиме значення ¬ ня.
Частота проходження імпульсів так ¬ тового генератора, що входить до складу БІС, визначається елементами R71, С20 і дорівнює 40 кГц.
Вимірюється напруга через пере ¬ кач SA1 надходить на електрон ¬ ний атенюатор, утворений муль ¬ тіплексором DD2 і ОУ DA1. Вибрано ¬ ної шкалою вимірювання відповідає певний двійковий код на висновках 9 і 10 мультиплексора, який вводить в ланцюг зворотного зв’язку ОП відповід ¬ ветствующее опір, образо ¬ ванне резисторами R25, R27, R29, R33. Ці резистори залежно від керуючого коду мультиплексора забезпечують наступні коефіцієнти ¬ енти передачі від вхідних клеми XI до виходу DA1: 1; 0,1; 0,01; 0,001.
Вхідний опір мультімет ¬ ра при вимірюванні напруг визна ¬ ляется резистором R8. Спільно з діодами VD4 і VD5 він забезпечує захист мікросхеми DA1 від перев ¬ зок при випадковому перевищенні вхід ¬ вим напругою граничного значення ¬ ня обраної шкали.
При вимірюванні струму на межах 1, 10, 100 мА коефіцієнт передачі електронного атенюатора приймає значення: 100; 10; 1. Вимірювання то ¬ ка силою від 0,1 до 1А проводиться через гніздо Х4. У цьому випадку коеф ¬ фициент передачі вхідного ланцюга ра ¬ вен 1.
У режимі вимірювання постійної напруги або струму сигнал на вхід БІС АЦП надходить з виходу мікро ¬ схеми DA1. При вимірюванні змін ¬ них величин Двуполярность сигнал з виходу DA1 перетвориться в однопо-лярні випрямлячем, зібраним на ОП DA2, і через згладжує фільтр подається на вхід БІС. У дво-полярному випрямлячі стабільність вихідної нульової напруги забез ¬ печує резистор R62. Отрицатель ¬ ва зворотна зв’язок по змінному напрузі здійснюється конден ¬ Саторі С15.
При вимірюванні опорів через вхідні гнізда мультиметра і під ¬ кладений до них резистор протікає струм, величина якого не залежить від номіналу вимірюваного резистора. Його виробляє генератор стабільного струму, зібраний на транзисторах VT2 – VT4. Мультиплексор DD1 залежно від обраного межі підключає один з резисторів R12 – R15, задаючи необхідне значення. стабільного струму.
Пристрій вибору межі вимірювань ¬ ня виконано на мікросхемах DD4, DD5 і містить два RS-тригера (DD4.1 і DD4.2), одновібратор (DD4.3) і реверсивний лічильник (DD5). Логічні рівні на виходах Q1 і Q2 лічильника DD5 управляють ра ¬ ботой мультиплексорів DD1 і DD2 і визначають таким чином вибраний межа вимірювань. Коду 00 відпо ¬ яття межа вимірювання 2; 01-20; 10 – 200; 11-2000 В (мА, кОм).
При включенні мультиметра на ви ¬ ході лічильника DD5 встановлюється код 01 і включається межа 20 В (мА, кОм).
Вибирають необхідний межа з ¬ вимірювань натисканням кнопки SB1 або SB2. У першому випадку (+ 1) происхо ¬ дить перехід на більший межа вимірювання, у другому (- 1)-на менший. На РКІ це відображається переміщення ¬ ням коми вправо або вліво. Рас ¬ дивимося, як це відбувається. При натисканні SB1 (SB2) струм заряду кон ¬ конденсатор С5 (С6) викликає появле ¬ ня позитивного імпульсу на вхо ¬ де RS-тригера DD4.1 (DD4.2), і він спрацьовує. Перепад напруги на виході DD4.1 (DD4.2) запускає одновібратор DD4.3, вихідний їм ¬ пульс якого надходить на рахунковий вхід лічильника DD5 і змінює його стан на 1. Одновібратор DD4.3 через ланцюжок R32C11 впливає на RS-тригери DD4.1 і DD4.2, повер ¬ щая їх в початковий стан через 100 мкс.
Режим роботи лічильника DD5 задає логічний рівень на вході ± 1: якщо є логічна 1, то відбувається підсумовування, якщо логічний 0 – віднімання. У мультиметри нульовий рівень присутній на вході ± 1 мікросхеми DD5 постійно, але при натисканні на кнопку SB1 (+ 1) на цьому вході з’являється логічна одиниця, вона зникає після того, як в лічильник буде записана 1. Тривалість поло ¬ жительность імпульсу на вході +1 лічильника DD5 – близько 101 мкс. Опі ¬ санний спосіб перемикання меж вимірювання обраний з перспективою створення на базі цього приладу муль ¬ тіметрах з автоматичним вибором меж.
Живлять напруги +5,5 В і -4,7 В виробляє вузол живлення, що складається з стабілізатора і преоб ¬ разователя полярності. Положитель ¬ ве напруга утворює стабилиза ¬ тор, зібраний на транзисторах VT1, VT5, VT6. Такий стабілізатор має коефіцієнт стабілізації по напру ¬ жению не менше 500 і захист від корот ¬ кого замикання. При включенні муль ¬ тіметрах ланцюг запуску, що складається з елементів С1, VD1, R6, виводить стаб ¬ лизатор на робочий режим. Падіння напруги на регулюючому тран ¬ зістори VT1 ​​стабілізатора склад ¬ ляє всього 0,05-0,1 В.

Принципова схема мультиметра:
DA1, DA2 К544УД1А, DD1, DD2 К564КП1, DD3 К564ЛА7, DD4 К564ТР2, DD6 КР572ПВ2Б; VT1, VT7 КТ361Б, VT2 – VT4 КТ3107Б, VT5, VT6, VT8 КТ315Б; VD1, VD6, VD7, VD10, VD11, VD14 – VD36 КД10ЗА , VD4, VD5 КД503Б, VD8, VD9, VD12, VD13 Д9Д.

Напруга негативного поляр ¬ ності -4,7 У виходить в преобразо ¬ Вателе, який містить генератор, вихідний, транзисторний каскад і ємнісний помножувач напруги. Вихідна напруга генератора, зібраного на мікросхемі DD3, пред ¬ ставлять собою послідовність імпульсів з частотою близько I кГц. Ці імпульси надходять на бази транзи ¬ сторів VT7 і VT8 вихідного каскаду і по черзі відкривають і закривають їх. Коли відкрито транзистор VT7, кон ¬ конденсатор СЮ заряджається через нього і діод VD8, а коли VT8 – конденсатор ¬ тор С10 розряджається через нього і діод VD9, заряджаючи конденсатор С9, де встановлюється негативне на ¬ пряжение -4,7 В.
Оскільки на вихідний каскад пре ¬ образователя подається стабілізувати ¬ ванне напруга і навантаження по ланцюгу -4,7 У незмінна, то негативне напруга є стабільним.
Амплітуда пульсацій негативної напруги під навантаженням не переви ¬ щує 10 мВ. Струм, споживаний вузлом живлення без навантаження, становить 1,5-2 мА.
У мультиметри застосовані в основ ¬ ному резистори МЛТ з допуском ± 5%, і лише резистор R4 марки С1-8 має допуск ± 1% – Номінали резисторів, що впливають на точність вимірювання (R3, R4, R8, R9, R25, R27, R29 , R33), необ ¬ хідно підібрати по цифровому омметру з точністю не гірше ± 0,1%. Така операція значно скоротить час налаштування мультиметра. Під-строечно резистори – СПЗ-18.

Друкована плата цифрового тестера зі схемою розташування елементів ¬ тів.

Основні технічні параметри мультиметра
Верхні межі вимірювань: постійного напру ¬ ження (В),
струму (мА) і опорів (кОм). . 2; 20; 200; 2000
змінного напру ¬ ження (В) і струму (мА) …. 1; 10; 100; 1000
Вхідний опір, МОм ………. 1
Основна похибка при ви ¬ вимірюванні:
постійного напру ¬ ження,% …….. 1
змінного напру ¬ ження,% …….. 3
постійного струму,%. . . 1
змінного струму,%. . 3
опорів,% …. 1
Діапазон частот виміру: змінного напру ¬ ження, кГц …. 0,02-20
змінного струму, кГц ……. 0,02-10
Падіння напруги на вході при вимірюванні струму на межах 0,1 і 1 А, В ……. не більше 1
на решті преде ¬ лах, В …. не більше 0,1
Споживаний струм, мА ……. не більше 8
Габарити, мм. . 130x63x25 Маса, г …….. 185

У приладі застосовані оксидні кон ¬ конденсатор к.53-1 і К53-19, постійні конденсатори С4 – С8, СП – С20 марки КМ.
Кнопками вибору меж служать мікроперемикачі типу МП-9 або МП-12; тумблер включення пита ¬ ня-МТ-1; перемикачі: SA1 – ПГ2-ЗП-ДТ, SA3 виконаний з двох тумблерів МП-12.
Елементи мультиметра розміщені на друкованій платі, виготовленої з двостороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1 мм (див. рис.). Постійні резистори і МС DD7 встановлені на платі вертикаль ¬ но. Елементи R3, R4, R8, R9 і FU2 монтуються на перемикачі SA1.

Компонування приладу.

Для зменшення розмірів приладу РКІ розміщений над БІС.
На малюнку плати необхідно свя ¬ зати між собою відповідно точ ¬ ки А – А, В – В, Г – Г і 7-7, а точ ¬ ку Д під’єднати до висновку 14 DD3. Резистори R34 – R59 і діоди VD14 – VD36 не позначені.
Налагодження мультиметра начина ¬ ють з перевірки вузла живлення. Про його справній роботі свідчить наявність обох вихідних напруг і споживаний струм у відсутності на ¬ грузки не більше 2 мА. Вихідна напру ¬ ження в межах 5,2-5,5 У устанав ¬ люють за допомогою стабілітрона VD3.
У режимі вимірювання постійного струму при непідключених вихідних гніздах на табло РКІ повинно по ¬ з’явитися число 000 або -000, яке змінюється показанням -1888, якщо подати напругу – | -5 В на висновок 37 БІС DD6.
Натисканням кнопок SB1 і SB2 прове ¬ ряют роботу вузла вибору межі вимірювання, контролюючи правильність висвічування ком. При необхід ¬ ності перевіряють за осцилограф RS-тригери DD4.1 і DD4.2, одновіб-ратор DD4.3 і лічильник DD5.
Потім переходять до випробування елек ¬ тронного атенюатора. Для цього в режимі вимірювання напруги поду ¬ ють на вхід мультиметра сигнал вели ¬ чиною 1 В і частотою 1 кГц. Вихідний сигнал контролюють на виведенні 6 мік ¬ росхеми DA1. Коефіцієнт передачі вхідного пристрою залежить від ви ¬ лайливого межі вимірювання і повинен становити відповідно 1; 0,1; 0,01; 0,001 на межах 2; 20; 200; 2000 В (мА, кОм). Якщо електронний діли ¬ тель працює справно, закорачивается вхідні гнізда і підлаштування різі ¬ сторі R28 встановлюють 0 на вихо ¬ де ОП DA1.
Далі під’єднують осцилограф до виходу мікросхеми DA2 (висновок 6) і змінним резистором R63 вироб ¬ водять його балансування. В обох слу ¬ чаях точність установки нуля склад ¬ ляє ± 0,1 мВ.
Для установки чутливості мультиметр переводять в режим вимі ¬ ренію постійної напруги на межі 2 В. Подавши на вхід калібром ¬ ванне постійна напруга 1000 мВ, підлаштування резистором R69 встановлюють на табло показу ¬ ня «1.000». У режимі вимірювання пере ¬ менного напруги на вхід приладу подають сигнал величиною 1000 мВ, частотою 1 кГц і підлаштування різі ¬ сторі R65 встановлюють на табло число «1.000». Величини резисторів R12-R15 підбирають при підключений ¬ них до входу зразкових резисторах опором 100 Ом, 10, 100 кОм і 1 МОм.
Компонування цифрового тестера при ¬ ведена на малюнку.

Є. ВЕЛИКА, В. ЄФРЕМОВ
«М-ДО» 189