Cap.4. Măsurarea tensiunilor si curenţilor 4. MĂSURAREA TENSIUNILOR ŞI CURENŢILOR Instrumente analogice pentru măsurarea tensiunilor continue

Transcript

1 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor 4. MĂSAEA TENSINILO ŞI CENŢILO 4.. Instrmente analogice pentr măsrarea tensinilor contine Pot fi împărţite în rmătoarele categorii: Instrmente electromecanice Compensatoare Voltmetre electronice analogice 4... Compensatoare de crent contin Snt aparate tilizate în laboratoarele de metrologie pentr operaţii de etalonare şi calibrare. Odată c apariţia voltmetrelor nmerice de mare precizie, importanţa lor a scăzt mlt, ele având acm mai mlt o importanţă istorică. Compensatoare prin opoziţie simplă Montajl Poggendorf Este o metodă de nl, ce foloseşte schema din figra. m este n potenţiometr precis calibrat. Tensinea necnosctă, divizată de acest potenţiometr este comparată c o tensine de referinţă. Instrmentl indică n crent nl dacă: Indicator de nl mx m x mx x = m m x = mx Fig.. Montajl Poggendorf n dezavantaj al schemei este impedanţa de intrare limitată. Srsa X trebie să genereze n crent care va condce la o cădere de tensine pe impedanţa sa internă. Precizia este dependentă de precizia srsei de referinţă şi a raportli de divizare. Montajl Lindeck-othe (figra ) La echilibr: ma Indicator de nl I x = N I N x Fig.. Montajl Lindeck-othe 4/

2 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor Precizia c care se cnoaşte N şi se măsoară I condiţionează precizia măsrătorii. La echilibr circitl n absoarbe crent. Compensatoare prin sbstitţie (figra 3) Se realizează echilibrl în doă sitaţii (c srsa de referinţă şi c tensinea măsrată): Detector de nl mx, x m mr Fig. 3. Compensatoare prin sbstitţie = mx m x mx = = mr ; x = ; = x mx m mx mr Precizia este determinată de precizia srsei de referinţă şi a etalonării potenţiometrli. Se pot obţine precizii de ordinl Crentl absorbit la echilibr este nl. 4...Voltmetre electronice analogice de crent contin Prin introdcerea componentelor electronice se rmăreşte mărirea sensibilităţii şi a impedanţei de intrare. Schema bloc generală este dată în figra 4: x FTJ Protectie Ampl.c.c. Atenator calibrat Fig. 4. Schema bloc a voltmetrelor de cc. Atenatorl calibrat e realizat sb forma ni divizor rezistiv, asigrând o impedanţă de intrare constantă şi foarte mare( 0 MΩ ). Filtrl trece jos FTJ rmăreşte eliminarea semnalelor pertrbatoare alternative Amplificatorl decrent contin trebie să aibă o impedanţă de intrare foarte mare astfel încât să n şnteze divizorl. Apar probleme specifice nor asemenea amplificatoare, legate de tensinea de decalaj şi de deriva termică. Există doă posibilităţi: tilizarea nor amplificatoare c cplaje directe. 4/

3 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor tilizarea nor amplificatoare c modlatoare-demodlatoare (choppere) 4.. Măsrarea tensinilor alternative (periodice) 4.. Introdcere. Precizarea mărimilor măsrate Valoarea instantanee la n anmit moment de timp ( t ) = ( t kt ). Se măsoară o o c osciloscopl şi foarte rar prin alte metode, tilizând instrmente dotate c circite de eşantionare şi memorare. Valoarea de vârf. Există doă posibilităţi, în fncţie de care din cele doă vârfri, se măsoară (figra 8), V V V VV Fig. 8. V_ Valoarea vârf-vârf. VV = V V - Valoarea medie: Dezvoltând semnall periodic într-o serie Forier Ao ( t) = An cos( nωt ϕn ) n = valoarea medie (componenta contină) este T Ao ( t) = o = = ( t)dt T 0 Este valoarea indicată de n instrment magneto-electric dacă frecvenţa f este mlt mai mare decât frecvenţa proprie a instrmentli. Valoarea medie absoltă (valoarea medie a tensinii redresate). Poate fi definită atât în cazl nei redresări mono-alternanţă cât şi în cazl nei redresări dblăalternanţă. - în cazl redresării dblă alternanţă: T m = ( t) = t dt T ( ) 0 - în cazl redresării mono-alternanţă, se obţin valori diferite, în fncţie de semialternanţa selectată: - semialternanţa pozitivă: = ( ) - semialternanţa negativă: = ( ) 4/3

4 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor - valoarea eficace ef T = T 0 dt = Observaţie: În foarte mlte cazri, diverse tipri de voltmetre ce măsoară în realitate valoarea de vârf sa valoarea medie absoltă, snt gradate în valori eficace, prespnând semnall măsrat sinsoidal. Se mai definesc: - Factorl de creastă: K V = V ef Pentr semnal sinsoidal, K V = ; are valori mari pentr implsri de drată foarte scrtă (c factor de mplere foarte mic). Factorl de formă K F = π Pentr semnal sinsoidal K F = =, În general, n voltmetr de crent alternativ poate fi constrit în na din variantele din figra 9. Conv. Ampl. c.c. c.a. - c.c. ef m Voltm.valori medii (de c.c.) Ampl. c.a. Conv. c.a. - c.c. Fig. 9. Voltetre de c.a. 4.. Convertoare c.a. - c.c Convertor tensine de vârf - tensine contină Este crent denmit detector de vârf, de amplitdine sa de anvelopă. Snt posibile rmătoarele variante: Detectorl serie (fig. 0a), frecvent tilizat ca demodlator pentr semnale MA în radioreceptoare, n se foloseşte în voltmetre, deoarece n separă crentl contin de cel alternativ. Detectorl paralel (fig. 0b) 4/4

5 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor c (t) C C (t) i d (t) o (t) _ serie paralel Fig. 0.Detectoare de vârf serie şi paralel Detectorl paralel Analiza fncţionării în ipoteza diodei ideale. C (t) (t) Fig.. Analiza fncţionării Vom prespne pentr încept dioda ideală (rezistenţă nlă când e polarizată direct şi infinită, când e polarizată invers) Pe drata cât dioda e deschisă, C se încarcă repede prin rezistenţa mică a diodei, astfel încât C rmăreşte practic. Când ( t ) începe să scadă, < C, deci ( t ) = ( t ) ( t d C ) < 0 şi dioda se blochează. Ca rmare, C se descarcă prin, c constanta de timp τ = C, mlt mai mare ca la încărcare. Dacă τ >> T (perioada semnalli), atnci descărcarea este foarte lentă, astfel încât pe condensator rămâne practic o tensine contină C = V. Tensinea la ieşire este: t = t t = t ( ) ( ) ( ) ( ) o C C n instrment magnetoelectric, sa în general, n voltmetr de crent contin, ps la ieşire va indica valoarea medie a acestei tensini t = t ( ) ( ) o C Dioda este parcrsă, n timp foarte scrt de crent (mai pţin de o semiperioadă); de aceea detectorl se mai nmeşte şi detector în clasă C. 4/5

6 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor În general, dacă semnall are o formă oarecare, detectorl are tendinţa de a adăga o componentă contină peste (t), C. Ca rmare, se translatează semnall în domenil negativ al tensinii, c vârfrile pe axa Ox, deoarece în ipoteza diodei ideale, tensinea 0(t) n poate la valori pozitive. o = C, o ( t ) max = 0. o (t) - c i d (t) ezltă Fig.. = C = max V Tensinea indicată de instrment va fi = = mas = o V V = cos, = V În cazl ni semnal sinsoidal, ( ωt) mas = V Dacă dioda e plasată invers, atnci se obţine schema din figra 3. c (t) şi = 0, deci (t) C i d (t) o (t) _ Fig. 3 Dioda e deschisă pe semialternanţa negativă şi condensatorl se va încărca la valoarea: t = t min =, C ( ) = C ( ) V o = C În ipoteza diodei ideale, tensinea o(t) n poate fi negativă, deci t t o ( ) ( ) 0 min = min C = C = V 4/6

7 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor aşa încât tensinea indicată este mas = o = Semnall e translatat în ss, (figra 4) aşa încât minimele să se afle pe nivell 0. În cazl semnalli sinsoidal, = sin ( ωt), atnci = 0 astfel că =. mas = V V şi = V (t) o Deseori instrmentl este etalonat în valori eficace pentr semnal sinsoidal, astfel încât o mas = Fig. 4 Observaţie. Toate aceste calcle s-a făct în ipoteza τ >> T. Analiza fncţionării în ipoteza diodei reale. Într-o analiză mai apropiată de realitate, va trebi pornit de la relaţia neliniară q D mkt i D = I S e Dar din figra 3, t = t = t D ( ) o ( ) ( ) C o = id Dpă efectarea calclelor şi a nor dezvoltări în serie, prespnând ( ωt) se ajnge la conclzia că, A) pentr < 50 mv (la semnal mic), detectorl are o caracteristică pătratică: o c, în care q c = 4 mkt, q I S mkt Dacă mkt I S <<, q rămâne 4/7 = cos,

8 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor c 4 mkt Această comportare pătratică poate fi tilizată în nele aplicaţii (de exempl în sondele detectoare folosite pe liniile de măsră, nde se doreşte o indicaţie proporţională c pterea). Trebie însă avtă în vedere dependenţa pronnţată a caracteristicii de temperatră, atât direct, cât şi prin intermedil li IS. B)- pentr >V (la semnal mare) detectorl are o caracteristică aproximativ liniară, dar care n trece prin origine: mkt mkt o 4/8 qi ln π = V0, q qi Termenl V0 este o cantitate pozitivă pentr valori zale ale li. El poate fi micşorat prin mărirea li. S Impedanţa de intrare Circitl fiind neliniar, o definire în sensl obişnit a impedanţei de intrare n e posibilă. Se va tiliza o definiţie energetică. Fie i rezistenţa de intrare. Pterea activă medie dată de srsă este. Aceasta se disipă pe rezistenţa nde există: i - o ptere datorată componentei contine: - o ptere datorată componentei alternative: Deci: C = i La nivel mare C şi rezltă i. La nivel mic i diferă de această valoare. 3 Conclzii tilizând asemenea detectoare se constriesc voltmetre a căror indicaţie este dependentă de tensinea de vârf, dar care snt de obicei gradate în valori eficace pentr semnal sinsoidal, aşa încât: mas = o Indicarea corectă a valorii eficace are loc nmai pentr semnal sinsoidal. Dacă semnall este distorsionat, având şi armonici, această indicaţie este eronată, c atât mai mlt c cât distorsinile snt mai mari. Scara instrmentli e neliniară, mai ales la tensini mici, c tendinţa de liniarizare la nivele mari. Practic, pentr CS > 3V, se poate conta pe o scară liniară. La nivele mici trebie avtă în vedere comportarea pătratică. S C

9 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor - Snt deseori realizate sb forma ni cap de probă de înaltă frecvenţă, legat printr-n cabl ecranat de aparatl de crent contin. În fell acesta se pot realiza capacităţi de intrare foarte mici (de ordinl pf). - Sb această formă, şi ţinând seama şi de strctra sa simplă, detectorl de vârf poate fi tilizat până la frecvenţe foarte înalte. Detectoare de vârf liniarizate n dezavantaj important al detectorli de vârf prezentat mai înainte îl constitie caracteristica neliniară. Circitl din figra 5 diminează în mare măsră acest dezavantaj. Pe semialternanţa pozitivă, prespnând C descărcat, D este deschisă, deci D este blocată şi are loc încărcarea condensatorli C. Datorită bclei de reacţie şi faptli că D este blocat, pe n există cădere de tensine, deci c se regăseşte pe intrarea inversoare a li A. În consecinţă A va acţiona astfel încât c=. ezltă deci că tensinea de la ieşire rmăreşte tensinea de intrare şi prin rmare AO compensează căderea de tensine pe diodă. Când începe să scadă, D se blochează şi ca rmare se întrerpe bcla de reacţie globală. Se deschide D, aşa încât AO devine repetor, împiedicând amplificarea excesivă a semialternanţei negative şi intrarea amplificatorli într-n regim neliniar. (t) - D D A A C c - Fig. 5. Detectorl de vârf liniarizat 4...Convertorl tensine vârf-vârf - tensine contină (detector vârf-vârf) c (t) D (t) - C - D C Fig. 6. Convertor tens. vârf-vârf tens contină Când (t)>0 şi creşte, C se încarcă repede prin D, deschisă, până la amplitdinea a li (t). Când (t) începe să scadă, tensinea la bornele li D, (t)-c<0 şi D se blochează. 4/9

10 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor Prespnând iniţial C descărcat, se deschide D şi se încarcă C repede prin D. Tensinea văztă de C este (t)-c. Încărcarea li C are loc atât timp cât (t) scade, deci până când (t) = -. ezltă că C va fi încărcat la --C = -. În continare, când (t) înceapă să crească, D se blochează şi C se descarcă încet prin. Dacă τ = C >> T, condensatorl C rămâne practic încărcat la -. Circitl mai este cnosct sb denmirea de redresor c dblare de tensine Convertoare valoare medie absoltă - tensine contină (detectoare de valorii medii absolte) Pot fi tilizate detectoare mono sa dblă alternanţă. Fie redresorl monoalternanţă din figra 7. D (t) i D (t) m (t) m (t) Fig. 7. Detectorl de valori medii absolte c redresor monoalternanţă -V o Fig.8. Caracteristica diodei Principala problemă care apare e legată de neliniaritatea diodelor, caracterizate prin relaţia q i D = I S exp D mkt În condcţie, D>0 şi exponenţiala repede mlt mai mare ca, aşa încât q id q q id I S exp D, ln = D = ( id ), mkt I mkt mkt Tensinea la ieşirea redresorli este dată de i sa m Vom prespne că m mkt i = ln q I mkt q 4/0 S D = m, D q mkt S = mkt q mkt q ln I = ln m ln I S m q mkt mkt m >> (semnal mare) ceea ce implică q mq mq mq >> >> ln mkt mkt mkt S

11 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor aşa încât mkt q m = ln I S = Vo q mkt Caracteristica se poate deci aproxima c na liniară, care n trece totşi prin origine (apare n fenomen de prag ). Termenl V0 este negativ pentr valori normale ale li. De exempl, pentr o diodă c germani: 7 KT I S = 0 A, = kω, m =, = 6mV, V o = 56mV q Pentr o diodă c silici: I S = 0 A, m =, V o = 550 mv. Ca rmare, plsrile de crent n mai a formele ideale corespnzătoare crentli redresat mono- sa dblă alternanţă şi valoarea medie obţintă la ieşire este, de asemenea, o fncţie neliniară de, c tendinţă de liniarizare la mare. Procedee de liniarizare Există diverse variante de realizare a nor detectoare de valori medii absolte c caracteristică liniară. În realitate, în toate aceste scheme, fncţionarea rămâne în esenţă neliniară, dar pragl de la care începe să apară comportarea aproximativ liniară este mlt coborât. Coborârea acesti prag se realizează prin introdcerea nor elemente amplificatoare. Vom prezenta în continare trei variante. O primă variantă se poate obţine prin introdcerea redresorli în bcla de reacţie a ni amplificator operaţional (figra 9). (t) _ r (t) o (t) D D 3 D 4 D i(t) m Fig. 9. Liniarizarea caracteristicii folosind AO. Se prespne iniţial că amplificatorl are amplificarea finită A, aşa încât o = A( ) Notând c d rezistenţa nei diode deschise, c m rezistenţa internă a instrmentli de măsră şi c o rezistenţa de ieşire a amplificatorli operaţional, tensinea la bornele rezistorli rezltă prin divizarea tensinii de ieşire a amplificatorli: = o 4/ d m o

12 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor o o = A o d m o A A d m o = d m o Aproximarea din relaţia de mai ss este valabilă în măsra în care prodsl dintre amplificare şi factorl de divizare este mlt mai mare ca. Factorl de divizare este însă dependent de semnal, prin intermedil rezistenţei neliniare d. Această rezistenţă poate avea valori mari la semnal mic, aşa încât pentr a îndeplini într-o plajă de tensini cât mai largă condiţia impsă mai ss, este necesară o amplificare cât mai mare a amplificatorli. Dacă este îndeplinită condiţia de mai ss, care compensează de fapt neliniaritatea, rămâne, cm era de aşteptat, = ( t) Pe semialternanţa pozitivă, >0, D şi D snt deschise şi crentl prin instrment este: i = ( t = ) Pe semialternanţa negativă, <0, D3 şi D4 snt deschise şi Deci în general, i = i = ( t = ) Se obţine astfel caracteristica din figra 0, eliminând-se, cel pţin aparent, neliniarităţile şi efectl de prag. Se elimină totodată şi efectl variaţiei parametrilor diodelor c temperatra. i Fig. 0. Caracteristica liniarizată a detectorli O altă variantă este prezentată în figra. 4/

13 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor i _ D / i _ D Smator o Fig.. O alta variantă de coborâre a pragli diodelor folosind AO Pe semialternanţa pozitivă, (t)>0, D este deschisă, iar D - blocată. Evident ( = ( ) ( ) o t = i i = = Pe semialternanţa negativă, (t)<0, D este deschisă, iar D - blocată. - Priml amplificator operaţional fncţionează ca repetor. - Crentl prin este i=0, deoarece între extremităţile acesti grp de rezistoare diferenţa de potenţial este nlă. ămâne: o = i = Deci, în general: ( ) o t = n dezavantaj al schemei este rezistenţa de intrare redsă ( In paralel c ). În figra este prezentată o schemă care asigră o rezistenţă de intrare ridicată. i A C D i D B o (t) Fig.. Detector de valori medii c rezistanţă de intrare ridicată Atnci când (t) > 0, D este deschisă, iar D - blocată, C = ( t) = B CB = 0 i = 0 4/3

14 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor o = Atnci când (t) < 0, D este deschisă, iar D- blocată, i =, = i =, AB = Deci A = i =, o = i = o = ( t) Convertoare valoare eficace - tensine contină Metode de realizare - prin calcll efectiv al expresiei ; - pe baza efectli termic, încălzirea fiind proporţională c pterea activă, deci c pătratl valorii eficace; - c nele instrmente electro-mecanice (electromagnetice, electrodinamice, ferodinamice, electrostatice). - voltmetr de valori psedoefective. Conversie prin calcl efectiv al mediei pătratice (t) x y x xy - - xy x x y Fig. 3. Convertor prin calcll efectiv al valorii medii pătratice o o o În dezvoltarea practică a acestei solţii n rol important l-a avt realizarea nor înmlţitoare analogice performante. Există circite integrate pentr acest scop, având o precizie de 0.5-%, lcrând până la frecvenţe de ordinl a ste de khz- MHz. O asemenea schemă este prezentată în figra 3, în care snt tilizate doă asemenea circite: nl pentr realizarea ridicării la pătrat, celălalt, introds în bcla de reacţie a ni amplificator, pentr extragerea rădăcinii pătrate. Operaţia de mediere este realizată aproximativ de n integrator. Egalând c 0 sma crenţilor de la intrarea ltimli amplificator se obţine o = Conversie pe baza efectli termic Este bazată de reglă pe tilizarea nor termocplri. O asemenea schemă este dată în figra 4, în care se tilizează doă temocplri, TK şi TK, încălzite de rezistoarele şi. 4/4

15 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor TK TK _ C D o Fig. 4.Convertor pe baza efectli terminc folosind termocplri - este străbăttă de n crent proporţional c tensinea măsrată, (t). - Creşterea crentli prin condce la o tensine pe borna a amplificatorli operaţional. - Circitl fncţionează ca n sistem c reglare atomată, c reacţie negativă, care tinde să minimizeze tensinea de eroare, ce apare între intrările amplificatorli operaţional. - Ca rmare, apare o tensine o la ieşirea amplificatorli, care încălzeşte - Procesl contină până la echilibrare, când, cele doă rezistoare snt adse la aceiaşi temperatră. Dacă =, aceasta înseamnă că o = o = - Condensatorl C previne apariţia nor oscilaţii. - La decplarea tensinii, apare din no n dezechilibr, generând o tensine c polaritate opsă la ieşirea amplificatorli. Aceasta ar ptea condce iar la încălzirea li TK, accentând şi mai mlt dezechilibrl. Dioda D previne această sitaţie, împiedicând reîncălzirea li TK Principalele srse de erori îşi a originea în diferenţe între rezistenţele şi, între caracteristicile TK şi TK (care ar trebi să fie identice). În general, aceste erori pot fi redse la circa 0,% din CS. Timpl de stabilire a indicaţiei este de câteva secnde. În locl termocplrilor se pot tiliza joncţini semicondctoare (figra 5).. Tensinile BE ale celor doi tranzistori fiind aceleaşi, echilibrl, implicând egalitatea crenţilor de colector, se realizează când temperatrile snt egale. ezistenţele de încălzire şi senzorii se realizează în câte o capslă, rezltând n control rigros al propagării căldrii şi n timp de stabilire mlt mai mic. 4/5

16 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor V _ C D o V - Fig. 5..Convertor pe baza efectli terminc folosind diode semicondctoare Instrmente de valori psedoeficace Acestea snt instrmente care indică valoarea eficace nmai pentr anmite tipri de semnale. Pentr o formă de ndă dată există o relaţie de tipl: ef = k v k m ef v ef = k k kf = kk F kv k m ef m nde coeficienţii k şi k depind de tipl semnalli. Pentr n semnal dat se cnosc kf şi kv, deci ecaţia n determină în mod nic k şi k. Aceşti coeficienţi pot fi determinaţi în mod nic pentr o pereche de semnale, dintr-n sistem de forma kf = kkfkv k kf = kkf kv k Se poate tiliza schema din figra 6. Det. i vârf V Det. val. medie m o Fig. 6. Masrarea tensinilor eficace - În această schemă se tilizează n detector de vârf şi nl de valori medii absolte, iar tensinile de la ieşirile lor snt însmate ponderat, conform relaţiilor: 4/6

17 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor k = ; k = v m = = o i = ; = k k - C rezistenţele astfel determinate, instrmentl va indica în mod corect valoarea eficace pentr cele doă tipri de semnale pentr care a fost calclaţi coeficienţii k şi k Milivoltmetre electronice de crent alternativ C amplificare în crent contin (figra 7). În acest caz detecţia precede amplificarea şi este realizată c n detector de vârf, plasat într-n cap de probă (sondă de măsra). D.V. Atenator ACC. Cap de proba Fig. 7. Milivoltmetr de c.a. c amplificare în c.c. Principalele caracteristici ale instrmentelor realizate pe această cale snt: - se realizează milivoltmetre de bandă foarte largă (până la frecvenţe de ordinl GHz, c cap de probă adecvat conectării la linia de măsră); - rezistenţa internă este de zeci-ste k Ω (relativ mică); - capacitate de intrare foarte mică (câţiva pf); - este n aparat de valori de vârf etalonat de obicei în valori eficace pentr semnal sinsoidal; - există n generator intern de calibrare ce permite reglarea amplificării în crent contin; - sensibilitate relativ redsă; - dacă n se ia măsri speciale, scara ar fi neliniară. Ar fi necesare gradări diferite pentr fiecare scară (în special pentr scările c sensibilitate mare); Se impne de aceea cătarea nor solţii care să rezolve problema neliniarităţii detectorli. n exempl în acest sens este reprezentat de schema din figra 8- (milivoltmetrl BM 495 Tesla). i DV _ d DV A.c.c osc /k /k Atenator calibrat OACT 4/7 osc Fig.8. Milivoltmerl BM495 Tesla D.M. - DV - detector de vârf ce detectează tensinea i - semnall măsrat;

18 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor - DV - detector de vârf ce detectează tensinea de frecvenţă fixă (de circa 00 khz) generată de n oscilator OACT. Pe cât posibil este identic c DV, dar c dioda conectată invers, astfel încât nl din detectoare generează la ieşire o tensine pozitivă, celălalt, negativă ; - OACT - oscilator de frecvenţă fixă (circa 00 khz) c amplitdinea comandată în tensine. - Tensinea ce comandă această amplitdine se obţine prin amplificare, c amplificatorl A, a diferenţei semnalelor de la ieşirile celor doă detectoare. - Schema reprezintă n sistem c reglare atomată, care tinde să minimizeze tesinea de eroare de la intrarea amplificatorli. Dacă amplificarea este foarte mare, bcla de reacţie va regla amplitdinea osc astfel încât la intrarea amplificatorli să avem o tensine aproape nlă, ceea ce implică: osc i = osc = ki k - Această tensine, de nivel relativ mare, c o frecvenţă fixă ce n ridică probleme, este aplicată detectorli de valori medii DM. Datorită nivelli mare, detectorl poate lcra practic liniar. Este foarte important ca diodele celor doă detectoare să aibă caracteristci cât mai apropiate şi deci să afle la aceeaşi temperatră. De aceea se plasează ambele diode în capl de probă. În cazl exemplli concret, instrmentl are scări de măsră de la 0mV la 0V. Scările, comtate prin comtarea atenării k, snt practic liniare aşa încât gradarea e nică. Domenil de lcr este 0 khz-,ghz. Limitarea la frecvenţe joase se datorează valorii mici a condensatoarelor din grprile de detecţie. C amplificare în crent alternativ (fig. 9). În acest caz amplificarea precede detecţia. Principalele caracteristici ale acestei variante snt: Atenator c.a. Detector Fig. 9. Milivoltmetr de c.a. c amplificare în c.a. lărgime de bandă mai mică, deoarece amplificarea se realizează la frecvenţa semnalli. De exempl: 0Hz - 0MHz; este varianta tilizată pentr milivoltmetrele de adiofrecvenţă; sensibilitate mare (zeci de µ V ); rezistenţă de intrare mare (0 M Ω ); Cin mare, datorată în priml rând cablli ecranat prin care se adce semnall - poate fi micşorată evental tilizând sonde divizoare; detectorl este de obicei n detector de valori medii absolte, iar problema neliniarităţii se rezolvă prin introdcerea detectoarelor în bcla de reacţie ; atenatorl calibrat trebie compensat, pentr a prezenta o atenare constantă în toată banda; există generator intern pentr calibrare şi semireglaj al amplificării. Ca n exempl tipic pentr această categorie de instrmente se va prezenta milivoltmetrl E 040, ce permite măsrarea tensinilor în domenil 0 µ V V, la 4/8

19 Cap.4. Măsrarea tensinilor si crenţilor frecvenţe cprinse între 0Hz şi 0MHz. Instrmentl prezintă o rezistenţă de intrare de 0MΩ şi o capacitate de intrare Cin=8pF.Schema bloc este prezentată în fig. 30. III I,II ATC 0 MΩ epetor TEC ATC II,III I Max mv toate gamele A A v =0 B=00 khz A A v =00 B=0 MHz 0 k? Detector Iesire AC 00 mv Fig. 30. Schema bloc a milivoltmetrli E040 Cele 4 scări de măsră vor fi grpate în trei categorii, conform tabelli de mai jos: I II III 0,;0,3 mv ;3;0;30;00;300 mv ;3;0;30;00;300 V Pe scările 0, şi 0,3mV (grpl I), banda este mai îngstă (00kHz), prin limitarea benzii asigrând-se şi o redcere a zgomotli. n prim atenator calibrat (ATC), c o atenare de /000, este introds nmai pentr scările din grpl III. Este n atenator compensat, schema sa fiind dată în aceiaşi figră. Al doilea atenator (ATC), este introds dpă n repetor, astfel încât lcrează pe rezistenţe mici (600 ohmi) şi n mai necesită măsri speciale de compensare. El are 6 trepte, c atenările /, /3, /0, /30, /00, /300. rmează n prim amplificator, c amplificarea 0, introds în circit nmai pentr scările din grpl I. Acesta are lărgimea de bandă de 00 khz. Dpă A, scările de 0,, 0,3mV snt adse peste cele din grpl II, rezltând astfel o tensine de maximm mv pentr toate gamele. n al doilea amplificator, c amplificarea 00, este comn pentr toate scările. 4/9