Ампервольтомметр постоянного и переменного тока

Ампервольтомметр постоянного и переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Респтблик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 07 1Ч.1969 (№ 1317792 18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

МПК С 01г 15 12 йомитет AO делам изобретений и открытий лри Сосете Мииистроо

СССР

УДК 621.317.791 (088.8) Опубликовано 08.Х11.1970. Бюллетень ¹ 1 за 1971

Дата опубликования описания 18.II.1971

Авторы изобретения

А. Ф. Терещенко и А. Я. Шкрылев

Заявитель

AMIIEPB0JlbT0MMETP ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике и предназначено для измерения амплитуды постоянного и переменного тока или напряжения, величины сопротивления постоянному току, а также для измерения параметров транзисторов и определения их годности. При этом измерение параметров триодов производится без выпаивания транзисторов из радиос емы

В настоящее время известны приборы, которые позволяют решать перечисленные зады чп лишь частично. 11апример, пзвесгны многопредсльные авометры АВ0-5, Ц-51, Ц-52, Ц-437, предназначенные для измерения токы и напряжения в цепях постоянного тока, сопротивления постоянному току, эффективного значения напряжения синусоидальной формы.

Известны также специальные, приборы, предназначенные для измерения параметров транзисторов. В часгности, малогабаритный и IIb!татель иара3метрои плоскостных триодов Л-2-1 позволяет коптролиров ll !. пробой между эммитером и коллектором и измерять динампч— ский коэффициент усиления по току а, выходную .проводимость 6» и обратный ток коллектора.

Во всех известных приборах для проверки параметров триодов необходимо выключить (выпаять) транзистор из радиосхемы. Операция выпаивания триода является трудоемкой н дорогой.

Г1редла гаемьш прибор i!o;» вол яе г Осуществлятьть Провср3 ) Граизис ГОРОВ Оез 13b! IIIIII!3I»»l5! пх пз схех3ь3, причем одиоврсмшшо пр гбор вь31lo. Il I 5l oт ф) II KLI IIII oobi I kloi ы но ме г13 а. I 1p ll

5 этом измеряется (33фферепцпальнып коэффпLI1I3,Н i ) сll.л еННН 1!О гоIO, Оора 3 Нып l O3с IIО;3;!секторы и определяется IIpoools плп разрь3в 33ереХОДОВ тРаНЗ33СГОРЫ.

ОтЛИЧ35ГЕЛЬНаЯ ООООЕПНОСГь ПРЕД.3аГЫЕМОГО то ампервольтомметра сосгопг в том, Ilo okl сныОжен уси тителем 33ерсмен ного гока, х3оду.13я 3Ором, генератором перпод3»чески.л колебашш ll дОПОЛНИтЕЛЬНЫМ ПсрЕКЛЮ 3атеЛОМ, При Э ГОМ вход усилителя переменного тока через пере15 клю Idãåëü рода рыООт соедин Ii и Iloрksoм положении с образцовым резистором, включенным между клеммой базы и общей точкой источников !!!nay!!»53, во втором положении !lope ключателя — с выходом модулятора, пзмер 3тельный вход когорого соединен через донолнительньш переключатель соответстве33но с одним или двумя низкоомиыми Образцовыми резисторыхш, вкл3Оченными через этот переключатель между коллекторцой и базовой клеммами последовательно с двумя илll соответственно одной секциями источника запирающего Зранзпстор напряжения, ы свооодные зажимы источников 5штанпя через,переключатель рода работ в первом его положении соечо динепы соответственно с коллекторной клеммой и через высокоомный резистор н генератор

280362

3 периодических колебаний †эмиттерной,клеммой, при этом второй выход генератора соединен с управляющим входом модулятора.

Такое соединение позволяет использовать выпрямитель и усилитель авометра одновременно для измерения дифференциального коэффициента усиления триода и обратного то ка коллектора. Кроме того, такое соединение позволяет исключить погрешность измерения обратного тока коллектора от омпческих сопротивлений, шунтирующих переход колле <тор — база триода, путем переключения дополнительного переключателя и считывания при этом показаний прибора.

Вторая особенность предлагаемого авометра состоит в том, что при измерении обратного тока коллектора зажим источника, соединенный с коллекторной клеммой через образцовые резисторы, одновременно соединен через переключатель работ с дополнительной клеммой прибора, подключаемой к шине питания радиосхемы. Это позволяет уменьшить погрешность измерения обратного тока коллектора транзисторов.

Третья особенность прибора состоит в том, что при измерении дифференциального коэффициента усиления по току коллекторная клемма, присоединена к,источнику питания через переключатель рода работ и делитель, подключенный к источнику питания через дополнительный переключатель во втором его положении, а токоограничивающий резистор, включенный между эмиттерной клеммой и источником питания, и образцовый резистор, соединенный с базовой, клеммой, зашунтированы индивидуальными резисторами через дополнительный переключатель во втором его положении.

Это позволяет осуществлять измерение параметро в триодов, отключенных от схемы, при номинальных режимах работы, а при проверке транзисторов, включенных в радиосхему, измерение проводить,при уменьшенном в несколько раз коллектор ном напряжении и увеличенном в несколько раз эмиттерном токе.

Хотя коэффициент усиления транзисторов зависит от режима работы, однако влияние резисторов, шунтирующих триод в реальной схеме, ослабляется в несколько раз, и поэтому в целом точность измерения .коэффициента усиления получается удовлетворительной.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного авометра; на фиг, 2— схема измерения обратного тока коллектора триода, включенного в реальный усилитель ный каскад по схеме с общим эмиттером.

Авометр содержит: источники питания 1 и

2, кнопку включения питания 8, измерительный прибор постоянного тока (микроамперметр) 4, выпрямитель переменного сигнала в постоя нное напряжение 5, переключатель работ б, усилитель переменного тока (усилитель несущей частоты fo) 7, модулятор 8, генератор периодических:колебаний частоты j> стабильной амплитуды 9, дополнительный пере5

4 включатель 10, измерительные резисторы 11 и и 12, образцовый резистор 18, зашунтированный резистором 14, токоограничивающий (вы oKooMkIblH) резистор 15, зашунтированный р0зпстором 16, последовательно соединенные пизкоомвые резисторы 17 и 18, первый делигель питания на резисторах 19 — 21, второй визкоомный делитель питания на резисторах

22 и 28, зашунтированный конденсатором 24, входные клеммы 25 и 2б, клемму базы 27 для проверяемого транзистора, коллекторную клемму 28, эмиттерную клемму 29 и дополнительную клемму 80.

Переключатель работ б имеет 11 направлений на пять положений. В первом (левом) положении измеряется коэффициент усиления транзистора, во втором — обратный ток коллектора, в третьем — переменное напряжение, в четвертом — постоянное напряжение и в пятом — сопротивление постоя иному току.

Дополнительный переключатель 10 имеет пять направлений на два положения. В первом (нижнем) положении контуры из резисторов 18 и 14, 15 и 1б разомкнуты, цепь из резисторов 22 и 28 отключена от источника 1, измерительные входы модулятора 8 подключаются к одному образцовому резистору 17, а резисторы 17 и 18 включаются последовательно в цепь с двумя резисторами 20 и 19. В верхнем положении переключателя 10 резисторы И и 15 зашунтированы соответственно резисторами 14,и 16; цепь из резисторов 22 и 28 и кнопки 8 подключается к источнику 1; входы модулятора 8,подключаются к цепи из двух образцовых резисторов 17 и 18, которая соединяется теперь только с одним резистором 19.

Управляющие:входы модулятора 8 соедиIHQHbI с тремя зажимами первой выходной обмотки 81 генератора 9, а вторая выходная обмотка 82 генератора включается последовательно в цепь с резистором 15 и источником 2.

Минусовой зажим источника 2 соединен с плюсовым зажимом источника 1. В качестве источников питания 1 и 2 в частном случае используются батареи сухих элементов. Поэтому дальше для краткости, вместо названия

«источник» применяем термин «батарея». Генератор и усилитель питаются от батареи 1 через, кнопку 8. Входная клемма 2б соединена непосредственно с минусовым зажимом батареи 1. К выходу выпрямителя последовательно подключен резистор 12.

В первом:положении переключателя работ б измерительный прибор 4 подключается через резистор 12 к выходам выпрямителя, входы которого соединяются с выходами усилителя 7.

Входы усилителя 7 подключаются к образцовому резистору И, который присоединен с одной стороны к общему зажиму батарей 1 и

2, а с другой стороны — к базовой клемме.

Коллекторная клемма подключается к общей точке резисторов 22 и 28 и конденсатора 24.

Эмиттерная клемма 29 подключается к рези289362

15 стору 15. Если к данным клеммам присоединить проверяемый транзистор, то получим ,включение триода по схеме с общей базой.

В отличие от первого положения, во втором положении, переключателя 6 входы усилителя 7 подключаются к выходам модулятора 8, базовая клемма подключается к общему зажиму батарей 1 и 2, коллекторная клемма подключается к образцовому резистору 17, эмиттерная клемма отключается от схемы, а дополнительная клемма подключается к резистору 18.

В третьем положении переключателя б измерительный прибор 4 подключается через резистор 12 к выходам выпрямителя 5, входы которого подключены к входным клеммам 25 и 2б. Остальные входы и выходы переключателя размыкаются между собой.

В четвертом положении переключателя б прибор 4 подключается через резистор ll к клеммам 25 и 2б. В пятом положении переключателя б верхний зажим прибора 4 подключается к клемме 25, а нижний зажим прибора 4 подключается к общей шине батарей 1 и 2. Все остальные входы переключателя работ размыкаются друг от друга.

Процесс измерения коэффициента усиления по току выпаянного из схемы транзистора, подключенного соответственно к клеммам

27 — 29, происходит следующим образом.

Переключатели б и 10 ставятся в первое положение, При нажатии кнопки 8 включаются генератор 9 и усилитель 7, а в эмиттерной цепи транзистора протекает постоянный ток номинальной величины 1„и переменный ток i „ постоянной амплитуды с генератора 9, причем 2 92

1,,= и i„—

1 1 б 1 1 б где

Uz — напряжение батареи 2, U» — амплитуда колебаний частотой f6 на зажимах выходной обмотки 82 генератора, RI6 — сопротивление резистора 15, составляющее несколько килоом.

Приведенные выражения справедливы по той причине, что сопротивление R15 в несколько десятков раз превышает входное сопротивление триода, включенного по схеме с общей базой, составляющее несколько десятков ом.

Напряжение на коллекторе проверяемого триода является постоянным по величине, так как р езистор 28, включенный в его коллекторную цепь, имеет малое сопротивление, и кроме того, резистор 28 специально зашунтирован электролитическим конденсатором 24, имеющим пренебрежимо малое сопротивление переменному току частотой f<. Величина коллекторного напряжения близка к напряжению батареи 1 и соответствует номинальному режиму триода. В случае, если напряжение бабатареи l значительно превышает это справочное значение, следует использовать только часть элементов или же ввести дополнительный делитель напряжения. Для этой же цели

6 можно увеличить сопротивление резистора 28 и гасить на нем избыточное напряжение.

База триода соединяется с общим зажимом батарей 1 и 2 через образцовый резистор 13, по которому протекает постоянная (16, ) и переменная (16, ), составляющие базового гока. Создаваемое при этом переменное напряжение (Ue,— i6,R,„) усиливается усилителем 7, выпрямляется и измеряется прибором постоянного тока 4. Отношение амплитуды переменного сигнала в цепи базы к известной амплитуде сигнала в цепи эмиттера определяет значение коэффициента усиления, так как

<6 116, r>9 — а=

4, U92 R>9

Шкала прибора 4 градуируется либо в единицах а, либо в единицах Р.

При измерении коэффициента усиления тоанзистооов, включенных в радпосхему. возникает большая погрешность, обусловленная, в пепв ю очеоедь. наличием элементов. включенных между базой и эмвттеоом триода.

Зля меньшения погрешности измерения коэффициента усиления транзисторов, вклIoченных в реальную схему, следует увеличить ток !„в несколько раз. Это достигается в приборе пепеводом переключателя 10 в верх нее положение. При этом резистор 15 шунтир ется резистором 15, благодаря чему в необходимое число раз увеличивается ток 1,, и одновременно ток i,, Лля того, чтобы проводить измерение коэффициента а или иа прежней шкале, в данном положении переключателя резистор 18 шунтируется резистором 14. Кроме того, для уменьшения утечки постоянной составляющей эмиттерного тока по оезпсторам. шунтирующим в реальной схеме участок эмиттер —,коллектор триода, в верхнем положении переключателя 10 производится подключение и батарее 1 делителя на резисторах 22 и 28. При этом коллекторное напряжение триода и, следовательно, утечка тока у меньшаются в несколько раз.

Измерение обратного тока коллектора производится во втором положении переключателя, работ б. На фиг. 2 представлена схема части прибора. соединенного проводами-щупами 88 с узлами реального усилителя, содержащего проверяемый транзистор 84, резисторы 35 — 88 и клеммы рабочего питания 89, 40.

Как видно из схемы, база триода соединяется с общим зажимом батареей 1, 2, а коллектор тпанзисгора через два низкоомных резистора

l7 и 18 соединяется с общей точкой резисторов 20 и 21. При нажатии кнопки 8 к коллекторному переходу прикладывается запирающее напряжение. При этом по резисторам протекает ток запертого коллектора 1„и ток 1а,, обусловленный проводимостью резистора 8б в цепи обратной связи усилителя, причем

Uк1

196 = — . Ток по резистору 35,протекать не

R9a будет вследствие подключения клеммы 89 к

2.}

65 выходу источника питания — делителю на резисторах 19 — 21. При этом получим на клемМс 89 напрянсение, равное напря }сени}а на коллекторе Tpиода, TBK как резисторы 17 и 18 имеют }1есы}а малое сопротивление (20—

40 а.}1). Заме}1}м, что резистор 18 может быть

ЗаМКЦУT НаКОРОтКО С ПОМОЩЬЮ КаитаКтаВ ПЕрекл}очателя 10, если его вклю шть параллельно резистору 18.

Ток, протека}ощий по резисторам 88 и 87, не проходит по измерительному резистору 17 и поэтому не создает погрешности измерения абра гного тока.

Падение постоянного напряжения U» на резисторе 17, равное произведению

RI (I,„. + 1 ), прсобразуется модулятором 8 в переменный сигнал несущей частоты усиливается усилителем 7, демодулируется выпрлмптслем 5 и измеряется прибором 4.

Длл то:о чтобы прп измерении устранить,паразитную составляющую от тока 1„.с, зачастую превосходящего обратный ток коллектора в несколько раз, переключатель 10 ставится в

BcpxIlcc поло1кенис и производится второе измерение. Прп этом запирающее коллектор на1}рлжен}}е U,. снимается с резистора 19, а входы модулятора подключаются к цепи из двух образцовых резисторов 17 и 18.

Разность 7,Вух показаний прибора 4 однозначно определяет искомое значение тока коллектора запертого триода.

При практической реализации схемы удобно взять резистор 19 одинаковым с резистором

20, а резистор 17 одинаковым резистору 18.

В этом случае чувствительность изме, >ения тока в системе звеньев 8 — 7 — 5 — 12 — 4 получаетсл одинаковой как B первом наложении переключателя 10, так и во втором его положении. Тогда в случае измерения обратного тока коллектора триодов, выпаянных нз схемы, достаточно выполнить только одно измерссг}}е и 1}1}>}с}}ем поло1кении переключателя 10.

Таким образам, подключенный к батарее I делитель па резисторах 19 — 21 является источником питания с тремя секциями, причсм отношение напряжения первой секции (резистор !9) ск суммарному,напряжению пергой и второй секций (резисторы 19 и 20) является неизменным, Если исто}}11}чс питания l имеет несколько выходoB (отводов от сскпий батареи) с требующимися уровнями постоянного нанрлжеппл, то необходимость B делителе па резисторах 19 — 21 отпадает. При это } Bpлпчпна .î"íîøåíèÿ н,апряжений на первом и ВТором в},}ходах такого источника 1 7о7ж}}а бь}т}. стабильной. В том случае. если сопратив,7енце постоянному току Вссов цепей, шунтиру}с1}ц}}х участок коллектор — база проверяемого триода, является большим, необходимость в подключении клеммы 89 (или клеммы 40 — прп проверке эмиттерного повторителя) и источнику пита}ния отпадает.

Помим-> . змерений обратного тока и коэффициента; -и —,;..".}я транзистора,,прибор позволяет определить пробой илп разрыв его переходов. Данная проверка совмешаетсл с операцией измерения коэффиш}ента усиления по току. При этом пробою плп разрыву либо из переходов коллектор — база, эмиттер- — база или участка коллектор — эмпттер соответствует зашкалпванпе прибора 4 I}.7;I нулевое положение его стрелки. Например, прп пробое участков коллектор — эмиттер или коллектор— база у триода переменнь}й сигнал на всех его электродах равен нулю, так как конденсатор 24 выопрается большой емкости с тем, чтооы его сопротивление на частоге 1О составляло доли о»а, т. е. пренебрежимо малую величину по сравнению с сопротивлением резисторов 18 и 14.

Повреждение стрелки прибора 4 при зашкаливании в случае пробоя перехода эмиттер — база, а также при пзмере}ши обратного тока коллектора в случBå пробоя перехода коллектор — база предотвращаетсл тем. что в усилителе переменного тока 7 происходит ограничение выходного сигнала. Часто специальный ограничитель сигнала в усилитель 7 вводить Ile требуется, поскольку ограничение наступает автоматически нз-за. того, чта истач}ник питания 1 низковольтный.

Усилитель 7 с цель}о увеличения помехозащищенности всего измерительного тракта может выполняться узкополосным, с центральной с}астота}} 1с}, В третьем положении переключателя б производится измерение переменного напряжения, подаваемого на входные клеммы 25 и 2б (см. фиг, !). При этом сигнал через переключасель раооТ поступает на входы вьпрямнтелл 5, выпрямляется, фнльтруетсл и с помощью резистора 12 измеряется прибором 4.

В четвертом положении переключателя 6 с помощью образцового резистора 11 производится измерение постоянного Ilапрлжения. подаваемого на входные клеммы.

В пятом положении переключателя б производится измерение сопротивления резисторов, подключенных к клс »мам 25 II 25!, При этом образуется контур: м}}гтоBoll з: гс» батареи 1 — клемма 2б измеряем}1}}l резiсс та,.— клемма 25 — прибор 4 — п7}ocoBOII за.ким батаре}} 1.

HB фИГ. НЕ ПОКаЗПНЬ} Э7ЕМЕ} }::„, }Л ИЗМсренпл силь} така. Измсренпе «с.} l l»B!! Ii. стояпного тока Ilpo! IBBogllлось б: и ч г}се то» положении переключателя рабаг.,7..}л }сгс} 1}сточник измеряемого тока }Ià.10 I! .Io 6 Bo;J,ключить к клемме 25 и сдополп}}гс...}иной, :,}емме, сасдинепной с резистором 11 и к нгл,ктом переключателя б.

Длл изме;ения вел}п}ины пепе»си ага тока пеобходи Io ввест.l еще две клеммы и третий многополюсный переключатель на входе, которьш одновременно должен служить и для изменения пределов измерения.

289362

Предмет изобретения

l. Ампервол.том метр постоянного и переменного тока, содержащий источники постоянно го напряжения, выпрямитель переменного тока, измерительный прибор постоянного тока, перскл!очачель рода работ, клеммы It образцовые рез?!сторы, отличающийся тем, что, с целью измереш!я параметров транзисторов, он снаб?кеи усилителем переменного тока, моду лятором, генератором периодических колебаний и дополнительным переключателем, ири этом вход усилителя переменного тока через переключатель рода работ соединен в первом положении с образцовым резистором, вк:почеиным ме?кду кчеммой базы и общей точкой источников питания, во втором поло?K0IIIIII псреключатсля — с выходом модулятора, измерительный вход которого соединен через дополнительный ?переключа гель соответственно с одним или двумя низкоомиым;! образцовыми резис!орами. вкчючсниыми через доиолнитсльныи перекл!очате.!ь между ко Iлекториой и базовои клеммами последовательно с двумя или соответственно одной секциями источника запираю!цего транзистор напряжения, а свободные зажимы источников питания через переключатель рода раоот ь первом его положении соединены соответствсш!о с коллекториой клеммой и через высокоомный резистор и генератор периодических .колебаний — с эмиттериой клеммой, при этом второй "Itход генератора соединен с упр",âëÿþIIIïì входом модулятора.

2. Лмиервольтомметр по и. 1, отличпющ т ся тсм, го, с целью уменьшсн !я погрешност:! из«мереш!я обратного тока коллектора транзисторов, зажим источника, соединенный с коллекторной клеммой через образцовые низко10 омныс резисторы, одновре генио соединен через иерсклк?нате,II. работ во в!ором его положении с дополнительной клеммой прибора, подк.почаемой при проверке транзисторов к шине питания р;пиосхемы.

3. Лмпс1?vo,it Iоммсгр по и. l. От.!!(чпюи(и!(с

30 во втором его поло?кении.

289362

Составитель Н. Н. Чижевская

Редактор H. Г. Карпас Техред 3. Н. Тараненко Корректор H. Л. БронсКая

Изд. № 68 Заказ 176/7 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2