Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №6

Простои вольтметр постоянного тока (рис. 4.79,а) позволяет измерять напряжения от — 1 до + 1 В. Входное сопротивление более 100 МОм. При нулевом напряжении на входе через измерительный прибор протекает ток, значение которого регулируется резистором R2. С помощью этого резистора — стрелка прибора устанавливается в середине шкалы.

Для компенсации тока покоя полевого транзистора возможно применение мостовой схемы (рис. 4.79,б). Одно плечо моста образовано полевым транзистором, а другие — резисторами R2, R4-R6.

С помощью резистора R5 устанавливается нулевое положение стрелки измерительного прибора. Положение рабочей точки транзистора задается смещением на затворе с помощью резистора R6 Полное отклонение стрелки прибора соответствует подаче на вход напряжения 0,3 В. Пределы измерений можно менять подбором резистора R3. Для увеличения чувствительности вольтметра в два раза можно применить схему с двумя полевыми транзисторами (рис 4.79,в).

Эта симметричная мостовая схема нечувствительна к изменению питающего напряжения.

Дифференциальный измеритель малых токов.

Схема (рис. 4.80,а) позволяет измерять ток до 10^-14

А, Это достигнуто благодаря использованию в схеме полевых транзисторов VT1 и VT2 с изолированным затвором. Биполярные транзисторы уменьшают выходное сопротивление каскада. С помощью резистора R3 балансируются плечи моста. Пределы измерения можно регулировать резистором R4. При хорошо подобранных полевых транзисторах схема нечувствительна к изменению питающего напряжения. При значительных I_кво транзисторов в VT3 и VT4 целесообразно ввести резисторы сопротивлением 3 кОм между базой и эмиттером.

В схеме рис. 4.80,б применены полевые транзисторы, которые имеют входной ток 10^-9 А. Начальный ток стока равен примерно 500 мкА. Крутизна равна 0,2.

13. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Повторители с большим входным сопротивлением.

На рис. 4.81,а изображен повторитель с входным сопротивлением 220 МОм. В этом повторителе для температурной стабилизации в цепь истока включен генератор тока. Ток стока полевого транзистора соответствует его термостабильной точке. Следует учесть, что протекающий через полевой транзистор ток меняется в зависимости от входного сигнала. Нагрузочная способность схемы определяется транзистором VT2. Выходное сопротивление каскада менее 10 Ом. Напряжение входного сигнала ±6 В. Частотный диапазон работы от 0 до 10⁶

Гц. Температурный дрейф нуля равен 100 мкВ/град.

Усилитель на рис. 4.81,б имеет коэффициент усиления от 10 до 100 в зависимости от сопротивления резистора R9 в цепи ООС. Установка нулевого значения постоянного напряжения на выходе осуществляется резистором R2. Диапазон изменения входного сигнала от — 1 до +1 В. Частотный диапазон работы схемы от 0 до 1 МГц. Выходное сопротивление равно 10 Ом. Температурный дрейф нуля составляет 50 мкВ/град.

Широкополосный усилитель.

Усилитель (рис. 4.82) построен на двухсоставных повторителях на транзисторах VT1, VT2 и VT5, VT6. За счет глубокой ООС осуществляется компенсация емкости затвор — исток полевого транзистора. Эта компенсация позволяет поднять граничную частоту повторителя до 1 МГц. Дифференциальный сигнал с повторителей подается на усилитель, который объединяет выходы. Коэффициент усиления определяется отношением резисторов R₆/R₅.

Пиковый вольтметр.

Прибор (рис. 4.83) имеет чувствительность 20 мВ при полном отклонении стрелки измерительного прибора. Полоса пропускания устройства от 2 Гц до 10 кГц.

Измеритель малых сигналов.

Измеритель (рис. 4.84) построен на ОУ, в цепи ОС которого включен диодный мост. Входное напряжение на неинвертированном входе будет скомпенсировано напряжением ОС на инвертированном входе. Ток, протекающий в цепи ОС, равен U_вх/R₁. Индикаторный прибор с пределом измерения I_mах

= 100 мкА регистрирует входные сигналы с амплитудой U_вх= R₁∙I_max Чтобы уменьшить минимально возможный входной сигнал, необходимо уменьшить сопротивление резистора R1. Так, для R1 = 10 Ом U_вх=1 мВ. Амплитуда выходного сигнала ОУ равно 0,9 В. В схеме можно применить любой ОУ: К140УД1-К140УД8, К153УД1, К284УД1.

Чувствительный измеритель.

Измерительное устройство (рис. 4.85) обладает чувствительностью 10 мВ при отклонении стрелки измерительного прибора на всю шкалу. Полоса рабочих частот от 10 Гц до 100 кГц. Максимальный коэффициент усиления более 100. Требуемый коэффициент усиления устанавливается с помощью резистора R5. Установка нуля прибора осуществляется регулировкой напряжений в коллекторах транзисторов VT2 и VT3. Грубая регулировка выполняется с помощью резистора R4, который изменяет ток, протекающий через полевые транзисторы. Точная настройка выполняется резистором R3. Измеритель рассчитан на парафазный входной сигнал.