Рис. 4.7. Масштабный преобразователь на основе пассивного делителя и усилителя

Более подробно первую структуру (комбинация пассивного делителя и усилителя) рассмотрим на примере МП вольтметра, описанного в 12]. Такую же структуру имеют МП мультиметров 7055, 7065, 7075 фирмы Solartron Instrumentation Group, 3455 фирмы Hewlett - Packard, отечественных аналоговых вольтметров Ф584, ВЗ-38, микропроцессорного вольтметра, описанного в [83], и др.

На рис. 4.7 представлена упрощенная схема рассматриваемого МП. Измеряемое переменное напряжение Ux через разделительный конденсатор С1 поступает на пассивный делитель R1~R4, С2-С4. Изменение коэффициентов деления пассивного делителя осуществляется замыканием ключей S1-S4. Делитель обеспечивает коэффициенты передачи, 1 (замкнут ключ S1), 1/30 (замкнут ключ S2), 1/1000 (замкнуты ключи S2 и SS) и 1/10000 (замкнуты ключи S3 и S4). Для того чтобы не влияли паразитные емкости, резисторы делителя зашунтированы конденсаторами С2-С4. Резисторы R3 и R4, используемые для получения коэффициента передачи 1/10000, имеют малые сопротивления (меньще 1 кОм), по сравнению с которыми сопротивлением паразитных емкостей можно пренебречь. Поэтому резисторы R3 и R4 не шунтируются конденсаторами. Максимальное входное напряжение делителя составляет 1000 В, поэтому в качестве S1 используется высоковольтное реле на основе магнитоуправляе-мых контактов, выдерживающее это напряжение в разомкнутом состоянии. В МП имеется цепь защиты ЦЗ, ограничивающая амплитуду напряжения, поступающего на вход ОУ на уровне нескольких вольт. Для того чтобы ограничить ток, протекающий через цепь защиты при замкнутом ключе 5/, включен гасящий резистор R5 с сопротивлением 1 кОм (сопротивление должно быть небольшим, чтобы была мала постоянная времени, образованная этим сопротивлением и эквивалентной емкостью точки А).

Выходное напряжение пассивного делителя поступает на вход

l неинвертирующего решающего усилителя, обеспечивающего ко-эффициенты усиления 1 (ключ 55 замкнут) и 3 (ключ 55 замкнут). Резисторы обратной связи R6 и R7 имеют достаточно малые сопротивления - соответственно 2 и 1 кОм, которые не тре-; буют шунтирования конденсаторами.

После усилителя сигнал проходит через пассивный низкоом-( ный делитель, образованный резисторами R8 и R9, имеющий Г жоэффициенты передачи 1 (ключ 57 замкнут) и 1/3 (ключ S8

замкнут). Так как сопротивления малы, то шунтирование их

конденсаторами не требуется.

; Масштабный преобразователь обеспечивает коэффициенты передачи 3; 1; 0,3; 0,1 и т. д. до 1/10000 при номинальном СЗ выходного .напряжения 0,1 В. Отклонения значений коэффициентов передачи от номинальных значений могут составлять несколько лроцентов. Значения реальных коэффициентов передачи измеряются при внешней калибровке вольтметра, записываются в память микроэвм и используются для расчета входного напряжения при измерениях. При построении таких МП требуется i лишь регулировка постоянных времени резистивно-емкостного делителя (R\C2, R2C3, (R3+Ri)Ci). Таким образом, настройка каж- дого коэффициента передачи резистивно-емкостного делителя в приборах с микроэвм требует одной регулировки, а не двух, как в приборах без микроЭВМ. Причем можно обойтись без регулировочных емкостей, подстраивая постоянные времени с помощью переменных сопротивлений. Так как регулировка пассивного резистивно-емкостного делителя все же требуется, то стараются проектировать МП так, чтобы пассивный делитель имел как можно меньше коэффициентов передачи, а требуемое количество пределов измерений пол5П1ают с помощью усилителя с низкоомной ОС и иногда дополнительного низкоомного делителя, которые не требуют регулировок.

Масштабный преобразователь, построенный на основе инвертирующего решающего усилителя, рассмотрим на примере вольтметра 1071 фирмы Datron Electronics, упрощенная схема которого изображена на рис. 4.8. Аналогичные схемы имеют масштабные преобразователи мультиметров 1065, 1081 той же фирмы, муль-тиметров 5040, 6040 фирмы Prema и др. { Масштабный преобразователь обеспечивает 5 коэффициен-[. тов передачи:

при замкнутом ключе 55

а + в j RzRt JQ.

\ при замкнутом ключе S4

R2/Ri==\\ при замкнутых ключах S4 и S1

/?2ад.=1/1о.

Рис. 4.8. Масштабный преобразователь блока измерения переменного напряжения Datron Electronics 1071

где i?2lli?3-параллельное соединение сопротивлений R2 и R3; при замкнутых ключах S4 и S2

R2\\Ri/Ri = 11100;

при замкнутых ключах S4 и SS . -

i?2li?5/i?l= 1/1000.

Номинальное СЗ выходного напряжения составляет 0,9 В. Входное сопротивление МП, определяемое сопротивлением Ru составляет 1 МОм. Вход МП может быть как закрытым, так и открытым. Для исключения влияния паразитных емкостей, сопротивления R1-R5 зашунтированы конденсаторами (в приборах, у которых верхняя граница рабочего диапазона частот имеет значение порядка 10 кГц, масштабирующие сопротивления емкостями не шунтируются). Сопротивления i?6=9 кОм и i?7= = 10 кОм, т. е. по сравнению с ними сопротивления паразитных емкостей пренебрежимо малы. Поэтому сопротивления R6 и R7 конденсаторами не шунтируются (формула коэффициента передачи младшего предела МП в широком диапазоне частот имеет следующий вид):

-\- , Z2 Rt

Zi R,

где Zi и Z2 - параллельные соединения соответственно Ri и Сг, R2 и Сз.

Так как в рассматриваемой области частот R6\Z2\, а отношение Z2/Z1 не зависит от частоты, то и коэффициент передачи младшего предела МП не зависит от частоты.

Так же как и в предыдущей схеме, отклонения коэффициентов передачи от номинальных значений в Данном случае мо-110