연산 증폭기를 만드는 전압계. AC RMS 전압계. LM3914 칩의 자동차 전압계

실제로 아마추어 무선 실습에서는 HF 전압 측정의 높은 정확도(최대 세 번째 또는 네 번째 자리)가 필요하지 않습니다. 품질 구성 요소가 더 중요합니다(신호가 있으면 충분합니다). 높은 레벨- 클수록 좋습니다.) 일반적으로 국부 발진기(발진기)의 출력에서 ​​RF 신호를 측정할 때 이 값은 1.5~2V를 초과하지 않으며, 회로 자체는 최대 RF 전압 값에 따라 공진되도록 조정됩니다. IF 경로를 조정하면 신호가 단위에서 수백 밀리볼트까지 단계적으로 증가합니다.

이러한 측정을 위해 측정 범위가 1~3V인 관 전압계(유형 VK 7-9, V 7-15 등)가 여전히 제공되는 경우가 많습니다. 이러한 장치에서는 높은 입력 저항과 낮은 입력 커패시턴스가 결정 요인이며 오류는 최대 5~10%이며 사용된 다이얼 측정 헤드의 정확도에 따라 결정됩니다. 동일한 매개변수의 측정은 전계 효과 트랜지스터를 사용하여 회로가 만들어진 수제 포인터 장비를 사용하여 수행할 수 있습니다. 예를 들어, B. Stepanov의 HF 밀리볼트계(2)에서 입력 커패시턴스는 3pF에 불과하고, 최악의 경우에도 다양한 하위 범위(3mV ~ 1000mV)의 저항은 +/의 오류로 100kOhm을 초과하지 않습니다. - 10%(사용된 헤드와 교정을 위한 계측 오류로 결정됨) 이 경우 측정된 RF 전압은 명백한 주파수 오류 없이 30MHz의 주파수 범위 상한을 가지며 이는 아마추어 무선 실무에서 상당히 허용됩니다.

왜냐하면 최신 디지털 기기는 여전히 대부분의 라디오 아마추어에게 비싸다. 작년에 라디오 잡지 B. Stepanov(3)는 M-832와 같은 값싼 디지털 멀티미터에 RF 프로브를 사용할 것을 제안했습니다. 상세 설명그 계획과 적용 방법. 한편, 전혀 비용을 들이지 않고도 포인터 RF 밀리볼트미터를 성공적으로 사용할 수 있으며 동시에 개발 중인 회로의 전류 또는 저항을 병렬로 측정하기 위해 메인 디지털 멀티미터를 확보할 수 있습니다.

회로 설계 측면에서 제안된 장치는 매우 간단하며 사용된 최소 구성 요소는 거의 모든 라디오 아마추어의 "상자"에서 찾을 수 있습니다. 사실 이 계획에는 새로운 것이 없습니다. 이러한 목적으로 연산 증폭기를 사용하는 방법은 80~90년대 아마추어 무선 문헌에 자세히 설명되어 있습니다(1, 4). 입력에 전계 효과 트랜지스터가 있는(따라서 입력 저항이 높은) 널리 사용되는 미세 회로 K544UD2A(또는 UD2B, UD1A, B)가 사용되었습니다. 입력 및 일반적인 연결에서 필드 스위치가 있는 다른 시리즈의 연산 증폭기(예: K140UD8A)를 사용할 수 있습니다. 명세서밀리볼트미터-전압계는 장치의 기초가 B. Stepanov의 회로(2)였기 때문에 위에 주어진 것과 일치합니다.

전압계 모드에서 연산 증폭기 이득은 1(100% OOS)이고 전압은 추가 저항(R12 - R17)을 사용하여 최대 100μA의 마이크로 전류계로 측정됩니다. 실제로 전압계 모드에서 장치의 하위 범위를 결정합니다. OOS가 감소하면(스위치 S2가 저항 R6 - R8을 켭니다) Kus. 증가하고 이에 따라 연산 증폭기의 감도가 증가하여 밀리볼트미터 모드에서 사용할 수 있습니다.

특징제안된 개발은 전압계라는 두 가지 모드로 장치를 작동하는 기능입니다. 직류 0.1~1000V 범위의 제한이 있고 하위 범위의 상한이 12.5, 25, 50mV인 밀리볼트계입니다. 이 경우 두 가지 모드에서 동일한 분배기(X1, X100)를 사용하므로, 예를 들어 X100 곱셈기를 사용하는 25mV 하위 범위(0.025V)에서 2.5V의 전압을 측정할 수 있습니다. 장치의 하위 범위를 전환하려면 하나의 다중 위치 2보드 스위치가 사용됩니다.

GD507A 게르마늄 다이오드의 외부 RF 프로브를 사용하면 최대 30MHz의 주파수로 동일한 하위 범위에서 RF 전압을 측정할 수 있습니다.

다이오드 VD1, VD2는 작동 중 포인터 측정 장치를 과부하로부터 보호합니다. 또 다른 기능마이크로 전류계 보호 전환 과정장치를 켜고 끌 때 발생하는 문제, 장치 바늘이 크기를 벗어나 구부러질 수도 있는 경우 릴레이를 사용하여 마이크로 전류계를 끄고 연산 증폭기 출력을 부하 저항(릴레이 P1, C7 및 R11). 이 경우(장치가 켜져 있을 때) C7을 충전하는 데는 몇 분의 1초가 필요하므로 릴레이는 지연을 가지고 작동하고 마이크로 전류계는 몇 분의 1초 후에 연산 증폭기의 출력에 연결됩니다. 장치가 꺼지면 C7은 표시 램프를 통해 매우 빠르게 방전되고, 릴레이의 전원이 차단되고 연산 증폭기 전원 공급 회로의 전원이 완전히 차단되기 전에 마이크로 전류계 연결 회로가 차단됩니다. 연산 증폭기 자체의 보호는 입력 R9 및 C1을 켜서 수행됩니다. 커패시터 C2, C3은 연산 증폭기의 여기를 차단하고 방지합니다. 장치의 밸런싱("설정 0")은 0.1V 하위 범위의 가변 저항 R10에 의해 수행됩니다(보다 민감한 하위 범위에서도 가능하지만 원격 프로브를 켜면 손의 영향이 증가합니다). K73-xx 유형의 커패시터가 바람직하지만 사용할 수 없는 경우 세라믹 47-68N을 사용할 수도 있습니다. 원격 프로브 프로브는 최소 1000V의 작동 전압을 위해 KSO 커패시터를 사용합니다.

설정밀리볼트미터-전압계는 다음 순서로 수행됩니다. 먼저 전압 분배기를 설정하십시오. 작동 모드 – 전압계. 트리머 저항 R16(10V 하위 범위)은 최대 저항으로 설정됩니다. 예시적인 디지털 전압계로 모니터링하는 저항 R9에서 10V의 안정화된 전원 소스(위치 S1 - X1, S3 - 10V)의 전압을 설정합니다. 그런 다음 위치 S1 - X100에서 트리밍 저항 R1 및 R4를 사용하여 표준 전압계를 사용하여 0.1V를 설정합니다. 이 경우 S3 - 0.1V 위치에서 마이크로 전류계 바늘을 기기 눈금의 마지막 표시에 설정해야 합니다. 비율은 100/1입니다(조정 중인 장치의 바늘 위치가 S3 하위 범위 - 0.1V의 마지막 눈금 표시에 있을 때 저항 R9 - X1의 전압은 10V ~ X100 - 0.1V입니다). 여러번 확인하고 조정합니다. 이 경우 필수 조건은 S1을 전환할 때 기준 전압 10V를 변경할 수 없다는 것입니다.

더 나아가. 측정 모드에서 직류 전압분배기 스위치 S1 - X1 및 하위 범위 스위치 S3 - 10V의 위치에서 가변 저항 R16을 사용하여 마이크로 전류계 바늘을 마지막 눈금으로 설정하십시오. 결과(입력 10V에서)는 하위 범위 0.1V - X100 및 하위 범위 10V - X1에서 장치의 판독값과 동일해야 합니다.

0.3V, 1V, 3V, 10V 하위 범위에서 전압계를 설정하는 방법은 동일합니다. 이 경우 분배기의 저항 모터 R1, R4의 위치를 ​​변경할 수 없습니다.

작동 모드: 밀리볼트미터. 5세기 입구. 위치 S3 - 50mV에서 저항 R8이 있는 분배기 S1 - X100은 화살표를 마지막 스케일 분할로 설정합니다. 전압계 판독값을 확인합니다. 10V X1 또는 0.1V X100 하위 범위에서 바늘은 눈금 중앙(5V)에 있어야 합니다.

12.5mV 및 25mV 하위 범위에 대한 조정 방법은 50mV 하위 범위에 대한 조정 방법과 동일합니다. 입력은 X 100에서 각각 1.25V 및 2.5V로 공급됩니다. 판독값은 전압계 모드 X100 - 0.1V, X1 - 3V, X1 - 10V에서 확인됩니다. 마이크로 전류계 바늘이 기기 눈금의 왼쪽 부분에 있으면 측정 오류가 증가한다는 점에 유의해야 합니다.

특질이 장치 교정 방법: 12 - 100mV의 표준 전원과 0.1V 미만의 측정 하한을 갖는 전압계가 필요하지 않습니다.

12.5, 25, 50mV 하위 범위(필요한 경우)에 대한 원격 프로브를 사용하여 RF 전압 측정 모드에서 장치를 교정할 때 교정 그래프 또는 표를 작성할 수 있습니다.

장치가 장착되어 있습니다. 금속 케이스. 그 크기는 사용된 측정 헤드의 크기와 전원 공급 장치 변압기에 따라 다릅니다. 예를 들어, 수입 테이프 레코더의 변압기에 양극 전원 공급 장치를 조립했습니다( 1차 권선 110v에서) 안정기는 MS 7812 및 7912(또는 LM317)에 가장 잘 조립되지만 두 개의 제너 다이오드에서는 파라메트릭 방식으로 더 간단할 수 있습니다. 원격 RF 프로브의 설계와 작동 기능은 (2, 3)에 자세히 설명되어 있습니다.

중고 도서:

1. B. 스테파노프. 낮은 RF 전압 측정. J. “라디오”, No. 7, 12 – 1980, p.55, p.28.
2. B. 스테파노프. 고주파 밀리볼트미터. 저널 “라디오”, No. 8 – 1984, p.57.
3. B. 스테파노프. HF로 향하다 디지털 전압계. 저널 "라디오", No. 8, 2006, p.58.
4. M. Dorofeev. 연산 증폭기의 전압 저항계. 저널 "라디오", No. 12, 1983, p.

바실리 코노넨코(RA0CCN).

선형 눈금이 있는 HF 전압계
Robert AKOPOV (UN7RX), Zhezkazgan, Karaganda 지역, 카자흐스탄

단파 라디오 아마추어 무기고에 필요한 장치 중 하나는 물론 고주파 전압계입니다. 저주파 멀티미터나 소형 LCD 오실로스코프와 달리 이러한 장치는 판매되는 경우가 거의 없으며 새 브랜드의 비용이 상당히 높습니다. 따라서 이러한 장치가 필요할 때 다이얼 밀리암페어를 표시기로 사용하여 디지털 장치와 달리 결과를 비교하지 않고 판독 값의 변화를 정량적으로 쉽고 명확하게 평가할 수 있습니다. 이는 측정된 신호의 진폭이 지속적으로 변하는 장치를 설정할 때 특히 중요합니다. 동시에 특정 회로를 사용할 때 장치의 측정 정확도는 상당히 허용됩니다.

잡지의 다이어그램에 오타가 있습니다. R9의 저항은 4.7MOhm이어야 합니다.

RF 전압계는 세 그룹으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 것은 기반으로 만들어졌습니다. 광대역 증폭기네거티브 피드백 회로에 다이오드 정류기를 포함합니다. 증폭기는 전류-전압 특성의 선형 부분에서 정류기 요소의 작동을 보장합니다. 두 번째 그룹의 장치는 고저항 DCA(직류 증폭기)가 있는 간단한 감지기를 사용합니다. 이러한 HF 전압계의 눈금은 하한 측정 한계에서 비선형이므로 특수 교정 테이블을 사용하거나 장치를 개별 교정해야 합니다. 다이오드를 통해 작은 전류를 통과시켜 스케일을 어느 정도 선형화하고 감도 임계값을 낮추려는 시도로는 문제가 해결되지 않습니다. 전류-전압 특성의 선형 섹션이 시작되기 전에 이러한 전압계는 실제로 표시기입니다. 그럼에도 불구하고 완전한 구조와 디지털 멀티미터에 부착된 형태의 이러한 장치는 잡지와 인터넷의 수많은 간행물에서 알 수 있듯이 매우 인기가 있습니다.
세 번째 그룹의 장치는 선형화 요소가 UPT의 OS 회로에 포함될 때 스케일 선형화를 사용하여 입력 신호의 진폭에 따라 필요한 이득 변화를 제공합니다. 이러한 솔루션은 AGC가 있는 광대역 고선형 계측 증폭기 또는 광대역 RF 발생기의 AGC 장치와 같은 전문 장비 장치에 자주 사용됩니다. 설명된 장치는 이 원리에 따라 구성되며, 회로는 약간 변경되어 차용됩니다.
명백한 단순성에도 불구하고 HF 전압계는 매우 우수한 매개변수와 선형 눈금을 갖고 있어 교정 문제를 제거합니다.
측정된 전압 범위는 10mV ~ 20V입니다. 작동 주파수 대역은 100Hz~75MHz입니다. 입력 저항은 감지기 헤드의 설계에 따라 결정되는 입력 커패시턴스가 수 피코패럿 이하인 최소 1MOhm입니다. 측정 오류는 5%보다 나쁘지 않습니다.
선형화 장치는 DA1 칩에 만들어집니다. 네거티브 피드백 회로의 다이오드 VD2는 낮은 입력 전압에서 증폭기의 이 단계 이득을 높이는 데 도움이 됩니다. 검출기 출력 전압의 감소는 결과적으로 보상되며, 결과적으로 장치 판독값은 선형 의존성을 얻습니다. 커패시터 C4, C5는 UPT의 자가 여기를 방지하고 간섭 가능성을 줄입니다. 가변 저항 R10은 화살표를 설정하는 데 사용됩니다. 측정기측정을 하기 전에 PA1을 눈금의 영점에 맞추십시오. 이 경우 검출기 헤드의 입력을 닫아야 합니다. 장치의 전원 공급 장치에는 특별한 기능이 없습니다. 이는 두 개의 안정 장치로 구성되며 연산 증폭기에 전력을 공급하기 위해 2x12V의 양극 전압을 제공합니다(네트워크 변압기는 다이어그램에 표시되지 않지만 조립 키트에 포함되어 있음).

측정 프로브 부품을 제외한 장치의 모든 부품은 두 개의 부품에 장착됩니다. 프린트 배선판아 단면 호일 유리 섬유로 만든 것입니다. 아래는 UPT 보드, 파워 보드, 테스트 프로브의 사진입니다.

밀리암미터 RA1 - M42100, 전체 니들 편향 전류 1mA. 스위치 SA1 - PGZ-8PZN. 가변 저항 R10은 SP2-2이고 모든 트리밍 저항은 가져온 다중 회전 저항(예: 3296W)입니다. 비표준 값 R2, R5 및 R11의 저항은 직렬로 연결된 두 개로 구성될 수 있습니다. 연산 증폭기는 입력 임피던스가 높고 바람직하게는 내부 보정 기능을 갖춘 다른 증폭기로 교체할 수 있습니다(회로를 복잡하게 하지 않도록). 모든 영구 커패시터는 세라믹입니다. 커패시터 SZ는 입력 커넥터 XW1에 직접 장착됩니다.
RF 정류기의 D311A 다이오드는 최대 허용 RF 전압의 최적성과 측정된 주파수 상한에서 정류 효율을 이유로 선택되었습니다.
장치의 측정 프로브 설계에 대한 몇 마디. 프로브 본체는 튜브 형태의 유리 섬유로 만들어졌으며 그 위에 구리 호일 스크린이 놓여 있습니다.

케이스 내부에는 프로브 부품이 장착되는 호일 유리 섬유로 만들어진 보드가 있습니다. 본체 중앙에 있는 주석박 스트립으로 만들어진 링은 프로브 팁 대신 나사로 고정할 수 있는 제거 가능한 분배기의 공통 와이어와 접촉을 제공하기 위한 것입니다.
장치 설정은 연산 증폭기 DA2의 균형을 맞추는 것으로 시작됩니다. 이를 위해 스위치 SA1을 "5V" 위치로 설정하고, 측정 프로브의 입력을 닫고, 트리밍 저항 R13을 사용하여 PA1 장치의 화살표를 제로 스케일 표시로 설정합니다. 그런 다음 장치는 "10mV" 위치로 전환되고 동일한 전압이 입력에 적용되며 저항 R16은 장치 PA1의 화살표를 마지막 눈금 분할로 설정하는 데 사용됩니다. 다음으로 전압계의 입력에 5mV의 전압이 적용됩니다. 장치의 화살표는 대략 눈금 중앙에 있어야 합니다. 판독값의 선형성은 저항 R3을 선택하여 달성됩니다. 저항 R12를 선택하면 더 나은 선형성을 얻을 수 있지만 이는 UPT의 이득에 영향을 미친다는 점을 명심하십시오. 다음으로, 적절한 트리밍 저항기를 사용하여 모든 하위 범위에서 장치를 교정합니다. 전압계를 교정할 때 기준 전압으로 저자는 디지털 출력 신호 레벨 미터가 있는 Agilent 8648A 발생기(출력에 연결된 50Ω에 해당하는 부하 포함)를 사용했습니다.
2011년 Radio No. 2 매거진의 전체 기사는 여기에서 다운로드할 수 있습니다.
문학:
1. Prokofiev I., 밀리볼트미터-Q미터. - 라디오, 1982, No. 7, p. 31.
2. Stepanov B., 디지털 멀티미터용 HF 헤드. - 라디오, 2006, No. 8, p. 58, 59.
3. Stepanov B., 쇼트키 다이오드의 RF 전압계. - 라디오, 2008, No. 1, p. 61, 62.
4. Pugach A., 선형 눈금을 갖춘 고주파 밀리볼트계. - 라디오, 1992, No. 7, p. 39.

마스크와 표시가 있는 인쇄 회로 기판(프로브, 메인 보드 및 전원 공급 장치 보드) 비용: 80 UAH

실제로 아마추어 무선 실습에서는 HF 전압 측정의 높은 정확도(최대 세 번째 또는 네 번째 자리)가 필요하지 않습니다. 품질 구성 요소가 더 중요합니다(충분히 높은 레벨의 신호가 존재하면 많을수록 좋습니다). 일반적으로 국부 발진기(발진기)의 출력에서 ​​RF 신호를 측정할 때 이 값은 1.5~2V를 초과하지 않으며, 회로 자체는 최대 RF 전압 값에 따라 공진되도록 조정됩니다. IF 경로를 조정하면 신호가 단위에서 수백 밀리볼트까지 단계적으로 증가합니다.

국부 발진기와 IF 경로를 설정할 때 측정 범위가 1~3V인 관 전압계(예: VK 7-9, V7-15 등)가 여전히 자주 사용됩니다. 이러한 장치에서는 높은 입력 저항과 낮은 입력 커패시턴스가 결정 요인이며 오류는 최대 5~10%이며 사용된 다이얼 측정 헤드의 정확도에 따라 결정됩니다. 동일한 매개 변수의 측정은 집에서 만든 포인터 도구를 사용하여 수행할 수 있으며, 그 회로는 다음과 같은 미세 회로로 만들어집니다. 전계 효과 트랜지스터입구에서. 예를 들어, B. Stepanov의 HF 밀리볼트계(2)에서 입력 커패시턴스는 3pF에 불과하고, 최악의 경우에도 다양한 하위 범위(3mV ~ 1000mV)의 저항은 +/의 오류로 100kOhm을 초과하지 않습니다. - 10%(사용된 헤드와 교정을 위한 계측 오류로 결정됨) 이 경우 측정된 RF 전압은 명백한 주파수 오류 없이 30MHz의 주파수 범위 상한을 가지며 이는 아마추어 무선 실무에서 상당히 허용됩니다.

회로 설계 측면에서 제안된 장치는 매우 간단하며 사용된 최소 구성 요소는 거의 모든 라디오 아마추어의 "상자"에서 찾을 수 있습니다. 사실 이 계획에는 새로운 것이 없습니다. 이러한 목적으로 연산 증폭기를 사용하는 방법은 80~90년대 아마추어 무선 문헌에 자세히 설명되어 있습니다(1, 4). 입력에 전계 효과 트랜지스터가 있는(따라서 입력 저항이 높은) 널리 사용되는 미세 회로 K544UD2A(또는 UD2B, UD1A, B)가 사용되었습니다. 입력 및 일반적인 연결에서 필드 스위치가 있는 다른 시리즈의 연산 증폭기(예: K140UD8A)를 사용할 수 있습니다. 밀리볼트미터-전압계의 기술적 특성은 장치의 기초가 B. Stepanov의 회로(2)였기 때문에 위에 주어진 것과 일치합니다.

전압계 모드에서 연산 증폭기의 이득은 1(100% OOS)이고 전압은 추가 저항(R12 - R17)을 사용하여 최대 100μA의 마이크로 전류계로 측정됩니다. 실제로 전압계 모드에서 장치의 하위 범위를 결정합니다. OOS가 감소하면(스위치 S2가 저항 R6 - R8을 켭니다) Kus. 증가하고 그에 따라 연산 증폭기의 감도가 증가하여 밀리볼트미터 모드에서 사용할 수 있습니다.

제안된 개발의 특징은 0.1~1000V 범위의 직류 전압계와 하위 범위의 상한이 12.5, 25, 50mV인 밀리볼트계의 두 가지 모드에서 장치를 작동할 수 있다는 것입니다. 이 경우 두 가지 모드에서 동일한 분배기(X1, X100)를 사용하므로, 예를 들어 X100 곱셈기를 사용하는 25mV 하위 범위(0.025V)에서 2.5V의 전압을 측정할 수 있습니다. 장치의 하위 범위를 전환하려면 하나의 다중 위치 2보드 스위치가 사용됩니다.

GD507A 게르마늄 다이오드의 외부 RF 프로브를 사용하면 최대 30MHz의 주파수로 동일한 하위 범위에서 RF 전압을 측정할 수 있습니다.
다이오드 VD1, VD2는 작동 중 포인터 측정 장치를 과부하로부터 보호합니다.
장치를 켜고 끌 때 발생하는 과도 프로세스 동안, 장치의 화살표가 규모를 벗어나 구부러질 수도 있는 동안 마이크로 전류계를 보호하는 또 다른 특징은 릴레이를 사용하여 마이크로 전류계를 끄고 출력을 단락시키는 것입니다. 연산 증폭기를 부하 저항(릴레이 P1, C7 및 R11)에 연결합니다. 이 경우(장치가 켜져 있을 때) C7을 충전하는 데는 몇 분의 1초가 필요하므로 릴레이는 지연을 가지고 작동하고 마이크로 전류계는 몇 분의 1초 후에 연산 증폭기의 출력에 연결됩니다. 장치가 꺼지면 C7은 표시 램프를 통해 매우 빠르게 방전되고, 릴레이의 전원이 차단되고 연산 증폭기 전원 공급 회로의 전원이 완전히 차단되기 전에 마이크로 전류계 연결 회로가 차단됩니다. 연산 증폭기 자체의 보호는 입력 R9 및 C1을 켜서 수행됩니다. 커패시터 C2, C3은 연산 증폭기의 여기를 차단하고 방지합니다.

장치의 밸런싱("설정 0")은 0.1V 하위 범위의 가변 저항 R10에 의해 수행됩니다(보다 민감한 하위 범위에서도 가능하지만 원격 프로브를 켜면 손의 영향이 증가합니다). K73-xx 유형의 커패시터가 바람직하지만 사용할 수 없는 경우 세라믹 47-68N을 사용할 수도 있습니다. 원격 프로브 프로브는 최소 1000V의 작동 전압을 위해 KSO 커패시터를 사용합니다.

밀리볼트계-전압계 설정은 다음 순서로 수행됩니다. 먼저 전압 분배기를 설정하십시오. 작동 모드 - 전압계. 트리머 저항 R16(10V 하위 범위)은 최대 저항으로 설정됩니다. 예시적인 디지털 전압계로 모니터링하는 저항 R9에서 10V의 안정화된 전원 소스(위치 S1 - X1, S3 - 10V)의 전압을 설정합니다. 그런 다음 위치 S1 - X100에서 트리밍 저항 R1 및 R4를 사용하여 표준 전압계를 사용하여 0.1V를 설정합니다. 이 경우 S3 - 0.1V 위치에서 마이크로 전류계 바늘을 기기 눈금의 마지막 표시에 설정해야 합니다. 비율은 100/1입니다(조정 중인 장치의 바늘 위치가 S3 하위 범위 - 0.1V의 마지막 눈금 표시에 있을 때 저항 R9 - X1의 전압은 10V ~ X100 - 0.1V입니다). 여러번 확인하고 조정합니다. 이 경우 필수 조건은 S1을 전환할 때 기준 전압 10V를 변경할 수 없다는 것입니다.

더 나아가. DC 전압 측정 모드에서 분배 스위치 S1-X1 및 하위 범위 스위치 S3-10V의 위치에서 가변 저항 R16은 마이크로 전류계 바늘을 마지막 눈금으로 설정합니다. 결과(입력 10V에서)는 하위 범위 0.1V - X100 및 하위 범위 10V - X1에서 장치의 판독값과 동일해야 합니다.

0.3V, 1V, 3V, 10V 하위 범위에서 전압계를 설정하는 방법은 동일합니다. 이 경우 분배기의 저항 모터 R1, R4의 위치를 ​​변경할 수 없습니다.

작동 모드 - 밀리볼트계. 5세기 입구. 위치 S3 - 50mV에서 저항 R8이 있는 분배기 S1 - X100은 화살표를 마지막 스케일 분할로 설정합니다. 전압계 판독값을 확인합니다. 10V X1 또는 0.1V X100 하위 범위에서 바늘은 눈금 중앙(5V)에 있어야 합니다.

12.5mV 및 25mV 하위 범위에 대한 조정 방법은 50mV 하위 범위에 대한 조정 방법과 동일합니다. 입력은 X 100에서 각각 1.25V 및 2.5V로 공급됩니다. 판독값은 전압계 모드 X100 - 0.1V, X1 - 3V, X1 - 10V에서 확인됩니다. 마이크로 전류계 바늘이 기기 눈금의 왼쪽 부분에 있으면 측정 오류가 증가한다는 점에 유의해야 합니다.

이 장치 교정 방법의 특징은 12 - 100mV의 표준 전원과 0.1V 미만의 측정 하한을 갖는 전압계가 필요하지 않다는 것입니다.

12.5, 25, 50mV 하위 범위(필요한 경우)에 대한 원격 프로브를 사용하여 RF 전압 측정 모드에서 장치를 교정할 때 교정 그래프 또는 표를 작성할 수 있습니다.

장치는 금속 케이스에 장착됩니다. 그 크기는 사용된 측정 헤드의 크기와 전원 공급 장치 변압기에 따라 다릅니다. 위의 회로에서는 수입된 테이프 레코더(110V의 1차 권선)의 변압기에 조립된 바이폴라 전원 공급 장치가 작동합니다. 스태빌라이저는 MS 7812 및 7912(또는 두 개의 LM317)에 가장 잘 조립되지만 두 개의 제너 다이오드에서는 파라메트릭 방식으로 더 간단할 수 있습니다. 원격 RF 프로브의 설계와 작동 기능은 (2, 3)에 자세히 설명되어 있습니다.

중고 도서:

1. B. 스테파노프. 낮은 RF 전압 측정. J. "라디오", No. 7, 12 - 1980, p.55, p.28.
2. B. 스테파노프. 고주파 밀리볼트미터. 저널 "라디오", No. 8 - 1984, p.57.
3. B. 스테파노프. 디지털 전압계용 RF 헤드. 저널 "라디오", No. 8, 2006, p.58.
4. M. Dorofeev. 연산 증폭기의 전압 저항계. 저널 "라디오", No. 12, 1983, p.

무선 아마추어의 실습에서는 신호의 상수 성분과 가변 성분을 동시에 측정해야 하는 경우가 있습니다. 일반적으로 이 경우 오실로스코프를 사용하지만, 오실로스코프가 없다면 어떻게 될까요? 교류 구성요소의 파형을 정확하게 결정할 필요가 없는 경우 두 개의 전압계를 사용하여 하나는 직류 전압 측정용이고 다른 하나는 교류 전압용으로 한 지점에 연결할 수 있습니다.

이 경우 두 개의 장치가 필요합니다. 하나의 범용 장치("가변-상수" 스위치 사용)를 사용하는 것은 편리하지 않으며, 부족 요소와 상수 요소를 동시에 관찰하는 것이 불가능하고, 전환하는 데 시간이 걸리며 경우에 따라 두 구성 요소의 변화를 확인하는 것이 바람직합니다.

이러한 상황에서는 아래 설명된 장치가 유용할 수 있습니다. 한 몸에 두 개가 들어있어요. 전자 전압계, AC 및 DC, 하나의 공통 전원과 하나의 공통 와이어, 두 개의 독립 다이얼 표시기 및 입력이 있습니다.

이러한 전압계의 두 입력은 모두 한 지점에 연결되어 직접 및 교류 구성 요소의 변화를 동시에 관찰하거나 직류 전압계를 사용하여 제어 전압 또는 캐스케이드 작동 모드(예: 바이어스 전압)를 측정할 수 있습니다. 동시에 전압계를 사용하여 출력 교류 신호의 레벨을 관찰합니다. 교류장치의 출력에서 ​​켜집니다.

장치에는 다음과 같은 매개변수가 있습니다. 측정된 DC 전압 범위 - 1mV ~ 1000V, 측정된 AC 전압 범위 - 1mV ~ 100V, DC 전압 측정 입력의 입력 저항 - 10MΩ, 측정 입력의 입력 저항 교류 전압- 1MOhm, 네트워크의 전력 소비 1W, 측정된 교류 전압의 차단 주파수 - 100kHz(오차 1% 이하) 및 1MHz(오차 10% 이하).

회로도는 그림 1에 나와 있습니다. DC 전압계는 연산 증폭기 A1을 사용하여 만들어집니다. 여기서 측정 한계를 전환할 때 두 가지 방법을 동시에 사용합니다. 첫 번째는 저항 R1 R2의 2단 분배기를 사용하여 입력 전압을 분배하는 것이고, 두 번째는 전환을 통해 OOS 깊이를 변경하여 연산 증폭기 자체의 이득을 변경하는 것입니다. 저항 R7-R9.

1V 미만(0.01, 0.1, 1V 범위 내)의 전압을 측정할 때 입력 신호는 분할되지 않으며 1V 이상의 전압을 측정할 때 연산 증폭기 A1의 이득만 변경됩니다. 10, 100, 1000V의 제한) 입력 신호는 저항 R1 R2에 의해 1000으로 나뉘며 이러한 제한은 연산 증폭기의 이득을 변경하여 선택됩니다.

저항 R3과 양방향 제너 다이오드 V1로 구성된 입력 회로는 실수로 측정 한계를 잘못 켜서 발생하는 과부하로부터 연산 증폭기의 입력을 보호하도록 설계되었습니다. 저항기와 제너 다이오드는 입력 전압이 6.2V를 초과하지 않도록 방지하는 파라메트릭 안정기입니다.

DC 전압이 측정되는 규모의 마이크로 전류계 PV1은 반전 입력과 출력 사이의 연산 증폭기의 OOS 회로에 포함되며 저항은 저항 R7-R9의 저항과 함께 출력 전압 분배기를 생성합니다. , 이에 따라 이 분배기의 하단 암을 변경하면(저항을 전환할 때) 피드백의 깊이가 변경되므로 이득도 변경됩니다. 측정 한계를 선택하기 위한 이러한 회로 설계를 통해 고저항 저항기의 수를 최소화할 수 있었습니다.

사전 설치 다이얼 표시계제로 위치(측정 시작 전)는 가변 저항 R5를 사용하여 연산 증폭기의 균형을 조정하여 수행됩니다. 저항 R4 및 R6은 밸런싱 한계를 제한하고 영점 설정의 정확도를 높입니다. 0을 설정하려면 리미트 스위치 S1을 "0" 위치로 설정해야 합니다. 입력 회로전압계가 단락되었습니다.

교류 전압은 연산 증폭기 A2의 전압계로 측정됩니다. 여기서는 2단계 입력 분배기와 연산 증폭기 이득의 3단계 변경과 함께 동일한 회로가 사용됩니다. 차이점은 입력 분배기가 커패시터 C2 및 C3에 대한 주파수 보정을 갖는다는 것입니다. 이는 광범위한 입력 주파수에 걸쳐 안정적인 측정을 보장하는 데 필요합니다.

저항 R12와 제너 다이오드 V2는 측정 한계가 잘못 선택된 경우 입력을 과부하로부터 보호하는 역할을 하며 DC 전압계와 동일한 방식으로 작동합니다.

PV2 표시기는 DC 전압계와 동일하지만 여기서는 교류 전압을 측정하는 역할을 하며 다이오드 V3-V6의 브리지 정류기를 통해 연결되며 저항 R16은 마이크로 전류계의 감도를 정확하게 설정하여 기존 전압을 유지하는 데 사용됩니다. 스케일 교정.

연산 증폭기 A2의 역 입력과 출력 사이에 연결된 저항 R17-R19 중 하나와 마이크로 전류계로 구성된 회로의 분배 계수를 변경하여 피드백 루프의 깊이를 변경하여 연산 증폭기 이득 요소도 전환됩니다.

측정 장치의 영점 설정은 가변 저항 R14를 사용하여 연산 증폭기의 밸런싱을 수행하여 수행되며, 저항 R13 및 R15는 밸런싱 한계를 제한하여 더욱 정확해집니다.

전원 공급 장치는 브리지 정류기와 제너 다이오드 V7 및 V8을 사용하는 파라메트릭 바이폴라 안정기가 있는 간단한 변압기 회로를 사용하여 만들어집니다(연산 증폭기는 적은 전류를 소비하며 큰 출력 전류를 제공하는 트랜지스터 안정기를 사용할 필요가 없음). .

그들은 종종 나에게 아날로그 전자 장치에 대해 질문하기 시작했습니다. 세션이 학생들을 당연하게 여겼습니까? ;) 좋아요, 이제 약간의 교육 활동을 할 시간입니다. 특히 연산 증폭기 작동에 관한 것입니다. 그것은 무엇이며 무엇과 함께 먹으며 계산하는 방법입니다.

이게 뭔가요
연산 증폭기이것은 2개의 입력, 즉... 흠... 높은 신호 증폭과 1개의 출력을 갖춘 증폭기입니다. 저것들. U out = K*U in이 있고 K는 이상적으로 무한대와 같습니다. 물론 실제로는 그 수치가 더 적습니다. 1,000,000이라고 가정해 보겠습니다. 하지만 이러한 숫자도 직접 적용해 보면 깜짝 놀라게 됩니다. 그러므로 다음과 같이 유치원, 하나의 크리스마스 트리, 둘, 셋, 많은 크리스마스 트리 – 여기서 우리는 많은 이득을 얻습니다.) 그리고 그게 전부입니다.

그리고 입구가 2개 있습니다. 그리고 그 중 하나는 직접이고 다른 하나는 역입니다.

게다가 입력은 하이 임피던스입니다. 저것들. 입력 임피던스는 이상적인 경우에는 무한대이고 실제 경우에는 매우 높습니다. 그 수는 수백 메가옴 또는 심지어 기가옴에 이릅니다. 저것들. 입력의 전압을 측정하지만 영향은 최소화됩니다. 그리고 연산 증폭기에는 전류가 흐르지 않는다고 가정할 수 있습니다.

이 경우의 출력 전압은 다음과 같이 계산됩니다.

U 아웃 =(U 2 -U 1)*K

분명히 직접 입력의 전압이 역 입력의 전압보다 크면 출력은 플러스 무한대입니다. 그렇지 않으면 마이너스 무한대가 됩니다.

물론 실제 회로에는 무한 플러스와 마이너스가 없으며 증폭기의 가능한 최고 및 최저 공급 전압으로 대체됩니다. 그리고 우리는 다음을 얻게 될 것입니다:

비교기
두 개의 아날로그 신호를 비교하고 어떤 신호가 더 큰지 판단할 수 있는 장치입니다. 이미 흥미롭습니다. 당신은 그것에 대한 많은 응용 프로그램을 생각해 낼 수 있습니다. 그건 그렇고, 동일한 비교기가 내장되어 있습니다. 최대. 비교기는 .

그러나 문제는 하나의 비교기에만 국한되지 않습니다. 피드백을 도입하면 연산 증폭기에서 많은 작업을 수행할 수 있기 때문입니다.

피드백
출력에서 신호를 받아 입력으로 바로 보내면 피드백이 발생합니다.

긍정적 인 피드백
출력에서 직접 신호를 직접 입력으로 가져와서 구동해 보겠습니다.

• 전압 U1은 0보다 큽니다. 출력은 -15V입니다.
• 전압 U1은 0보다 작습니다. 출력은 +15V입니다.

전압이 0이면 어떻게 되나요? 이론적으로 출력은 0이어야 합니다. 그러나 실제로는 전압이 0이 될 수 없습니다. 결국 오른쪽의 전하가 왼쪽의 전하보다 전자 1개 더 크더라도 이는 이미 전위를 무한 이득으로 출력으로 유도하기에 충분합니다. 그리고 출력에서 ​​모든 지옥이 시작될 것입니다. 신호는 비교기의 입력에서 유발되는 무작위 교란의 속도로 여기 저기 점프합니다.

이 문제를 해결하기 위해 히스테리시스가 도입되었습니다. 저것들. 한 상태에서 다른 상태로 전환하는 사이의 일종의 간격입니다. 이를 위해 다음과 같은 긍정적인 피드백이 도입됩니다.

이 순간 역 입력에 +10V가 있다고 가정합니다. 연산 증폭기의 출력은 마이너스 15V입니다. 직접 입력에서는 더 이상 0이 아니지만 분배기의 출력 전압의 작은 부분입니다. 약 -1.4V 이제 역 입력의 전압이 -1.4V 아래로 떨어질 때까지 연산 증폭기 출력은 전압을 변경하지 않습니다. 그리고 전압이 -1.4 아래로 떨어지면 연산 증폭기의 출력이 +15로 급격하게 점프하고 직접 입력에서 이미 +1.4V의 바이어스가 발생합니다.

그리고 비교기 출력의 전압을 변경하려면 U1 신호가 +1.4의 상위 레벨에 도달하기 위해 2.8V까지 증가해야 합니다.

1.4V에서 -1.4V 사이에는 감도가 없는 일종의 간격이 나타납니다. 간격의 폭은 R1과 R2의 저항 비율에 의해 제어됩니다. 임계 전압은 Uout/(R1+R2) * R1로 계산됩니다. 1~100이 +/-0.14V를 제공한다고 가정해 보겠습니다.

그러나 여전히 연산 증폭기는 네거티브 피드백 모드에서 더 자주 사용됩니다.

부정적 피드백
좋습니다. 다른 말로 표현해 보겠습니다.

부정적인 경우 피드백연산 증폭기에는 흥미로운 특성이 있습니다. 입력의 전압이 같아지도록 항상 출력 전압을 조정하려고 시도하므로 차이가 0이 됩니다.
호로비츠와 힐 동지의 위대한 책에서 이것을 읽기 전까지 나는 OU의 작업에 참여할 수 없었습니다. 그러나 그것은 간단하다는 것이 밝혀졌습니다.

연발총
그리고 우리는 중계기를 얻었습니다. 저것들. 입력 U 1에서, 역 입력 U out = U 1에서. 음, U out = U 1 이라는 것이 밝혀졌습니다.

문제는 왜 우리에게 그러한 행복이 필요한가입니다. 전선을 직접 연결할 수 있어 연산 증폭기가 필요하지 않습니다!

가능하지만 항상 그런 것은 아닙니다. 이 상황을 상상해 봅시다. 저항 분배기 형태로 만들어진 센서가 있습니다.

저항이 낮을수록 값이 변경되고 분배기의 출력 전압 분포가 변경됩니다. 그리고 우리는 전압계로 그 값을 읽어야 합니다. 그러나 전압계에는 고유한 특성이 있습니다. 내부저항, 비록 크지만 센서의 판독값이 변경됩니다. 또한 전압계는 필요하지 않지만 전구의 밝기를 변경하려면 어떻게 해야 할까요? 여기에는 더 이상 전구를 연결할 방법이 없습니다! 따라서 연산 증폭기를 사용하여 출력을 버퍼링합니다. 입력 저항은 크고 그 영향은 최소화되며 출력은 전구를 작동하기에 충분한 눈에 띄는 전류(수십 밀리암페어 또는 수백)를 제공할 수 있습니다.
일반적으로 중계기에 대한 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다. 특히 정밀 아날로그 회로에서는 더욱 그렇습니다. 또는 한 단계의 회로가 다른 단계를 분리하기 위해 다른 단계의 작동에 영향을 미칠 수 있는 경우도 있습니다.

증폭기
이제 귀를 시험해 보겠습니다. 피드백을 받아 전압 분배기를 통해 접지에 연결해 보겠습니다.

이제 출력 전압의 절반이 역 입력에 공급됩니다. 그러나 증폭기는 여전히 입력 전압을 균등화해야 합니다. 그는 무엇을 해야 합니까? 맞습니다. 결과 분배기를 보상하기 위해 출력 전압을 이전보다 두 배 높게 높이십시오.

이제 직선 위에 U 1이 있을 것입니다. 역 U out /2 = U 1 또는 U out = 2*U 1입니다.

비율이 다른 제수를 넣으면 상황은 같은 방식으로 바뀔 것입니다. 마음 속으로 전압 분배기 공식을 바꿀 필요가 없도록 즉시 알려 드리겠습니다.

유 아웃 = 유 1 *(1+R 1 /R 2)

매우 간단한 것으로 나누어진 것을 기억하는 것은 니모닉입니다.

입력 신호는 U out의 저항 R 2, R 1 체인을 통과하는 것으로 나타났습니다. 이 경우 증폭기의 직접 입력은 0으로 설정됩니다. 연산 증폭기의 습관을 기억해 봅시다. 직접 입력과 동일한 전압이 역 입력에서 생성되도록 후크 또는 사기꾼을 통해 시도합니다. 저것들. 영. 이를 수행하는 유일한 방법은 출력 전압을 0 아래로 낮추어 지점 1에 0이 나타나도록 하는 것입니다.

그래서. U out = 0이라고 상상해 봅시다. 아직은 0입니다. 예를 들어 입력 전압은 U out에 대해 10V입니다. R 1과 R 2의 제수는 이를 반으로 나눌 것입니다. 따라서 지점 1에는 5V가 있습니다.

5V는 0이 아니며 연산 증폭기는 지점 1이 0이 될 때까지 출력을 낮춥니다. 이렇게 하려면 출력이 (-10)V가 되어야 합니다. 이 경우 입력을 기준으로 차이는 20V가 되며 분배기는 지점 1에서 정확히 0을 제공합니다. 인버터가 있습니다.

그러나 분배기가 다른 계수를 생성하도록 다른 저항을 선택할 수도 있습니다!
일반적으로 이러한 증폭기의 이득 공식은 다음과 같습니다.

U 아웃 = - U in * R 1 / R 2

글쎄, 기억에 남는 그림은 빠른 암기누가 누구입니까.

U 2 와 U 1 이 각각 10V라고 가정해 보겠습니다. 그러면 두 번째 지점에서는 5V가 됩니다. 그리고 출력은 첫 번째 지점에서도 5V가 되도록 되어야 합니다. 즉, 0입니다. 따라서 10볼트에서 10볼트를 빼면 0이 됩니다. 좋아요 :)

U 1이 20V가 되면 출력은 -10V로 낮아져야 합니다.
스스로 계산해 보십시오. U 1과 U out의 차이는 30V입니다. 저항 R4를 통과하는 전류는 (U 1 -U out)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0.0015A이고 저항 R 4를 통과하는 전압 강하는 R 4 *I 4 = 10000 * 0.0015 = 15볼트. 20개의 입력 강하에서 15V 강하를 빼면 5V가 됩니다.

따라서 우리 연산 증폭기는 10에서 20을 뺀 산술 문제를 해결하여 -10V가 되었습니다.

더욱이 문제에는 저항기에 의해 결정되는 계수가 포함되어 있습니다. 단순화를 위해 동일한 값의 저항을 선택했기 때문에 모든 계수는 1과 같습니다. 그러나 실제로 임의의 저항을 사용하면 입력에 대한 출력의 의존성은 다음과 같습니다.

U 아웃 = U 2 *K 2 - U 1 *K 1

K 2 = ((R 3 +R 4) * R 6) / (R 6 +R 5)*R 4
K 1 = R 3 / R 4

계수 계산 공식을 기억하는 니모닉 기술은 다음과 같습니다.
계획에 따르면 맞습니다. 분수의 분자가 맨 위에 있으므로 전류 흐름 회로의 위쪽 저항을 더하고 아래쪽 저항을 곱합니다. 분모는 아래쪽에 있으므로 아래쪽 저항을 더하고 위쪽 저항을 곱합니다.

여기에서는 모든 것이 간단합니다. 왜냐하면 포인트 1이 지속적으로 0으로 감소하면, 여기에 흐르는 전류는 항상 U/R과 동일하다고 가정할 수 있으며 노드 번호 1에 들어가는 전류는 합산됩니다. 피드백 저항에 대한 입력 저항의 비율에 따라 유입 전류의 가중치가 결정됩니다.

원하는 만큼 가지를 그릴 수 있지만 저는 두 개만 그렸습니다.

U 아웃 = -1(R 3 *U 1 /R 1 + R 3 *U 2 /R 2)

입력(R 1, R 2)의 저항은 전류량, 즉 수신 신호의 총 중량을 결정합니다. 내 것처럼 모든 저항을 동일하게 만들면 가중치는 동일하고 각 항의 곱셈 계수는 1과 같습니다. 그리고 U out = -1(U 1 +U 2)

비반전 가산기
여기서는 모든 것이 조금 더 복잡하지만 비슷합니다.

Uout = U 1 *K 1 + U 2 *K 2

K 1 = R 5 / R 1
K 2 = R 5 / R 2

또한 피드백의 저항은 방정식 R 3 / R 4 = K 1 + K 2가 관찰되도록 해야 합니다.

일반적으로 연산 증폭기를 사용하여 모든 수학 작업을 수행하고 도함수와 적분을 더하고, 곱하고, 나누고, 계산할 수 있습니다. 그리고 거의 즉시. 아날로그 컴퓨터는 연산 증폭기를 사용하여 만들어집니다. 나는 심지어 SUSU의 5층에서 이런 것 중 하나를 보았습니다. 방 반 개 크기의 바보 같은 것이었습니다. 여러 개의 금속 캐비닛. 프로그램은 서로 다른 블록을 와이어로 연결하여 작성됩니다 :)