Цифровой измерительный прибор

Прибор предназначен для измерения напряжения и силы постоянного и переменного тока, сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов, а также статического коэффициента передачи тока транзисторов h21э К роме того, прибор может быть использован в качестве источника питания для налаживания и испытания различных устройств на транзисторах, микросхемах и операционных усилителях.

Основные технические характеристики

Верхние пределы измеряемых величин мВ, мкА, Ом, нФ 100 и 1000В , мА, кОм, мкФ 10, 100 и 1000

переменного напряжения, В 10, 100 и 300

коэффициента h21э 1000

Входное сопротивление, МОм 3

Погрешность измерений, %

постоянных напряжений и сопротивлений 0,2

постоянных токов и емкостей 0,3

переменных напряжений и токов 0,5

Сила фиксированного тока базы, мкА 1 и 10

мА 0,1, 1 и 10

Число знаков отсчета 3

Переключение поддиапазонов ручное

Основу прибора составляют функциональные узлы: входное устройство, преобразователь напряжение — частота, счетчик, преобразователи сопротивления и емкости в частоту, стабилизаторы напряжения. Все узлы прибора соединяются между собой с помощью разъемов XI—Х5. На рис. 1 приведена схема соединений узлов прибора и их коммутация в зависимости от рода и пределов измерений.

Резисторы Rl —R4 образуют входной делитель напряжения. Так как этот делитель является совмещенным для измерения как на постоянном, так и на переменном токе, параллельно резисторам включены конденсаторы С1—С3 для частотной компенсации.

Входной делитель тока выполнен на резисторах R5— R9. Падение напряжения на этих резисторах при измерении силы тока равно 100 мВ.

Установка нуля прибора производится резистором R10 — Уст 0.

Переключение режимов работы — кнопочное (S1), пределов измерения — с помощью галетного переключателя S2. Переключатель S1 типа П2К собран так, чтобы кнопки S1.1, S1.6 и S1.7 были с независимой, а кнопки S1.2—S1.5 — с зависимой фиксацией.

Для измерения напряжения или силы переменного тока нажимают кнопку ~ (Sl.la ) и соответственно U (S1.2) или I (S1.8). При этом вход прибора закрывается конденсатором С 4 (Sl.la ) и вводится поправочный коэффициент для пересчета средневыпрямленно-го значения переменного напряжения в постоянное (S1.16).

При измерении емкости электролитических конденсаторов следует соблюдать полярность их подключения.

Измерение коэффициента передачи тока h21э производится в режиме I. Транзисторы с длинными выводами подключаются к зажимам Х8—Х10, с короткими и тонкими выводами вставляются в панель Х12. Фиксированный ток базы задается переключателем S2. На табло счетчика с учетом размерности отображается ток эмиттера, при котором производится измерение. Это же показание без учета запятой является коэффициентом h21э транзистора.

Проверка работоспособности и настройка прибора производятся нажатием кнопки Провер S1.7. В этом случае в режиме U на вход прибора подается в зависимости от положения кнопки S1.6 образцовое напряжение ;+1В или —1 В, а в режиме R ко входным зажимам Х10 и XII подключается внутренний резистор R5 сопротивлением 1 кОм.

Зажимы Х13—Х17 источников питания предназначены для подключения внешней нагрузки.

Функциональные узлы выполнены на одинаковых по размерам печатных платах, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита. Соединение плат с прибором осуществляется с помощью разъемов МРН14-1.

В качестве реле К 1 использовано реле РЭС-15 (паспорт РС4.591.004). Его можно заменить другим реле с напряжением срабатывания 10—12 В. Панель Х12 можно изготовить из половины гнездовой части разъема МРН8-1.

Образцовые резисторы R12—R16, а также резисторы входных делителей напряжения и тока следует подобрать особенно тщательно, так как неточность их номиналов внесет дополнительную погрешность измерений. Рассмотрим устройство отдельных узлов прибора.

Источники питания. Изготовление функциональных узлов целесообразно начать с источников питания. Тогда отпадет необходимость использования для налаживания узлов случайных источников, возможно не совсем подходящих. В данной конструкции выбраны два двуполярных источника питания со стабилизированными напряжениями ±5 и ±15 В. Эти же напряжения являются выходными для работы с внешней нагрузкой. Техническая характеристика: выходные напряжения ±5 и ±15В ; сила тока нагрузки для Напряжений ±5 В 500 мА, для напряжений ±15 В 300 мА; коэффициент нестабильности по току 0,2%.

Принципиальная схема источников питания дана на рис. 2.

Выпрямители собраны по двухполупериодной мостовой схеме на диодных сборках КЦ402Е. Стабилизаторы напряжения выполнены на микросхемах КД42ЕН1Б и К142ЕН2Б.

Так как ток потребления превышает предельно допустимый ток микросхемы, регулирующие элементы дополнены внешними мощными транзисторами V5—V8.

Использование источников питания для подключения внешней нагрузки обусловливает необходимость введения автоматической защиты от перегрузок и коротких замыканий. Пороговые значения тока перегрузки определяются сопротивлениями резисторов Rl —R4.

Источники образцовых напряжений выполнены на полевых транзисторах V9 и V10 и транзисторных сборках А5 и А 6 . Полевые транзисторы выполняют роль стабилизаторов тока, а сборки транзисторов — стабилизаторов образцового напряжения.

Все детали источников питания смонтированы на двух платах: плате выпрямителей (У 6 ), выполненной навесным монтажом, и плате стабилизаторов (У5), изготовленной печатным способом. Печатный монтаж и расположение деталей на плате стабилизаторов показаны на рис. 3.

По конструктивным соображениям оконечные транзисторы регулирующих каскадов вынесены на плату выпрямителей.

Резисторы R17, R18 типа БЛП, R3, R7, R11, R15-СП-1б, R1—R4 — проволочные С5-16Т, остальные МЛТ. Резисторы R1—R4 могут быть намотаны на корпусах резисторов высокоомным проводом диаметром 0,3— 0,5 мм с любой изоляцией. Конденсаторы — K.50-6.

Транзисторы V5—V8 должны иметь коэффициент-h21э э не менее 40.

Трансформатор Т 1 ТАН—28—127/220—50, рассчитанный на мощность 60 Вт.

Налаживание источников питания сводится к установке выходных напряжений с помощью резисторов R3, R7, Rll , R15 (узел У5) и проверке устройств защиты, которые должны устойчиво срабатывать при силе тока 1,2А для напряжений ±5 В и 0,6 А для напряжений ±15 В. При необходимости уточняют номиналы резисторов R1—R4. Сила тока короткого замыкания каждого выхода около 70 мА.

Установку образцовых напряжений ±1В следует производить только при подключении нагрузки (узла У4) — преобразователей сопротивления и емкости в частоту, суммарное входное сопротивление которых составляет 3,3 кОм. Преобразователь напряжение — частота. При построении цифрового прибора одним из основных узлов является преобразователь напряжения в частоту, от которого во многом зависят метрологические характеристики всего прибора.

При подаче напряжения на вход преобразователя на его выходе создается последовательность импульсов, частота повторения которых прямо пропорциональна уровню входного сигнала.

В основу принципа преобразования напряжение — частота в данном приборе положен метод двойного интегрирования, который отличается при сравнительно прости схеме высокой точностью преобразования в широким диапазоне измерения преобразуемой величины.

Техническая характеристика: входное

напряжение В ; полярность входного напряжения положительная входное сопротивление 10 кОм; выходная частота 1000 Гц; разрешающая способность 1 мВ; коэффициент преобразования 1000 Гц/В; нелинейность преобразования 0,05%.

Структурная схема преобразователя приведена на рис, 4. Основными его узлами являются: усилитель-фильтр 1, интегратор 2, сравнивающее устройство 3, кварцевый генератор 4, схема пропускания 5, делитель 6 и управляющий ключ 7.

Цикл преобразования осуществляется в два такта: в течение интервала t1 (рис. 5) происходит интегрирование только входного напряжения UBX, в течение. t0 — одновременно входного UBX и опорного U0.

В такте t1 входной сигнал после усиления и инвертирования усилителем 1 поступает через резистор R1 на инвертирующий вход интегратора 2. Ключ 7 при этом замкнут.

От воздействия отрицательного сигнала через резистор R1 напряжение на выходе интегратора 2 линейно возрастает. Крутизна нарастания зависит от уровня входного напряжения: чем больше U вх , тем больше крутизна нарастания и, следовательно, тем меньше продолжительность t1.

В момент, когда выходное напряжение интегратора достигнет порогового значения U п , на входе схемы пропускания 5 устанавливается логическая единица, разрешающая прохождение сигнала кварцевого генератора 4 в делитель 6. По прохождении сигнала генератора через делитель первый же перепад напряжения на выходе делителя открывает ключ 7. На инвертирующий вход интегратора через резистор R0 поступает опорное напряжение U0, полярность которого противоположна полярности напряжения, подаваемого через резистор R1, a . амплитуда больше этого напряжения, в результате чего изменение напряжения на выходе интегратора происходит в обратную сторону.

С приходом второго перепада напряжения на выходе делителя из состояния 0 в 1 заканчивается такт t0, закрываются схема пропускания 5 и ключ 7. Продолжительность такта to , а следовательно, длительность выходного импульса строго постоянна и задается кварцевым генератором 4 и делителем 6. Преобразователь переходит в состояние интегрирования только входного напряжения, возникает периодический процесс. Частота на выходе преобразователя прямо пропорциональна входному напряжению. Функция преобразования линейная.

Принципиальная схема преобразователя дана на рис. 6. Усилитель А1 и.и нтегратор А2 выполнены на операционных усилителях, устройство сравнения — на транзисторе V2, управляющий ключ —на транзисторе V3.

Когда ключ закрыт, транзистор V3 насыщен: потенциал на его коллекторе близок к нулю.

Вход Б совместно со входом А используется при преобразовании в частоту постоянного напряжения отрицательной полярности или средневыпрямленного значения переменного напряжения.

В этом случае операционный усилитель А 1 служит сумматором двух напряжений, а при наличии в цепи отрицательной обратной связи конденсатора С1 выполняет также функцию активного фильтра, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения. Переключателем S1 осуществляют коррекцию в зависимости от формы кривой переменного напряжения.

Кварцевый генератор выполнен на элементах D1.1 п D1.2, схема совпадения — на D1.4. В качестве делителя использованы девять двоичных разрядов микросхемы D2. Коэффициент деления п = 512.

Достоинством данного типа преобразователя является независимость функции преобразования от большинства элементов. Стабильность преобразования так высока, что изменение емкости интегрирующего конденсатора в несколько раз не оказывает влияния на выходную, частоту.

На результат преобразования не сказываются также медленные изменения времени срабатывания, поэтому нет жестких требований к стабильности цепей интегрирования и устройства сравнения.

Основным источником погрешности преобразователя является нестабильность опорного напряжения U0 и остаточного напряжения открытого транзистора V3. С целью уменьшения нестабильности U0 в преобразователе использован . Стабилитрон V4 (Д818Е) с минимальным температурным коэффициентом напряжения.

Для уменьшения остаточного напряжения транзистор V3 выбран серии К.Т342Б с малым напряжением насыщения коллектор-эмиттер. Хорошо работает здесь и транзистор КТ312В.

Транзистор V2 может быть любым кремниевым, типа р — п — р с допустимым напряжением база-эмиттер не менее 4В , например КТ349, К.Т347, КТ363 с любыми буквенными обозначениями.

Резисторы R1, R2, R8, R13-БЛП, R5-R7, R9-R11 — СПЗ-1б. Остальные МЛТ. Конденсатор С 2 — КМ-6 или К40У, БМ-2.

Счетчик, принципиальная схема которого приведена на рис. 7, а, предназначен для совместной работы с преобразователем напряжение-частота, описание которого дано выше.

Техническая характеристика; число знаков отсчета — 3; входной сигнал — разнополярный импульс амплитудой ±5В ; режим работы — периодический; время измерения 0,48 с; время индикации 0,96 с; цикл измерения 1,92 с.

Принцип действия счетчика заключается в подсчете числа периодов неизвестной частоты за образцовый промежуток времени, который вырабатывается делением частоты кварцевого генератора, равной 1 МГц, предварительно шестиразрядным двоичным делителем в преобразователе напряжение-частота до 15 625 Гц, а затем пятнадцатиразрядным двоичным делителем D1 непосредственно в счетчике.

На выводах 14-го и 15-го разрядов микросхемы D1 выделяются импульсы с периодом следования 0,5 и 1 с. Эти последовательности импульсов используются для образования на микросхеме D2 программы автоматического управления работой счетчика. Один цикл работы — 2 е и состоит из следующих интервалов: установка О—0,5, счет — 0,5 и индикация — 1 с .

Временные диаграммы, поясняющие Принцип работы счетчика в непрерывном режиме запуска, приведены на рис. 7, б.

Собственно счетчик выполнен на микросхемах D3— D5.

После окончания времени счета установившееся состояние счетчика отображается на индикаторном устройстве, которое обеспечивает визуальный отсчет результата измерений: трехзначную Цифровую индикацию измеряемой величины на индикаторах Н1—Н3, полярность измеряемой величины светодиодами V25 и У26 и положение знака десятичной запитой. Перенос знака запятой совмещается с переключателем поддиапазонов , положение запятой зависит от выбора предела измерения и размерности результатов.

Для согласования слаботочных микросхем серии 176 с накальными индикаторными лампами применены ключевые каскады на транзисторах V1—V21. Статический коэффициент передачи тока этих транзисторов h21э должен быть не менее 60, иначе яркость свечения отдельных сегментов индикаторных ламп может оказаться различной.

Печатный монтаж платы преобразователя односторонний, счетчика — двусторонний. Расположение деталей и их соединение на платах даны на рис. 8 (плата преобразователя) и 9 (плата счетчика). Светодиоды V25 и V26 и индикаторные лампы H1—Н3 припаивают непосредственно на плате с противоположной стороны по отношению к другим деталям. Верхние части ламп закреплены соединительной стойкой. Плату счетчика устанавливают так, чтобы лампы находились против окна лицевой панели.

Собранный без ошибок счетчик начинает работать сразу. Подав на его вход импульсы прямоугольной формы амплитудой ±4В известной частоты, убеждаются в правильности показаний.

Затем проверяют преобразователь напряжение-частота. Соединяют перемычкой выводы 3 и 6 разъема X1, устанавливая преобразователь в режим преобразования напряжения постоянного тока.

К выходу преобразователя подключают счетчик, на вход А подают напряжение +0,5 В. В оконечных каскадах преобразователя должен установиться автоколебательный процесс. С помощью осциллографа просматривают эпюры напряжений в характерных точках (см. рис. 5).

Для установления тепловых режимов элементов настройку следует производить после прогрева в течение 15—30 мин.

Соединяют вход А и вход Б с общей шиной, отпаивают вывод R8, подсоединенный к выходу микросхемы А1, и соединяют его также с шиной ОВ.

Устанавливают на выходе преобразователя нулевую частоту, для чего подключают осциллограф к выходу микросхемы А 2 (вывод 6), где наблюдают пилообразное напряжение. При вращении движка подстроечного резистора R11 в одну сторону частота возрастает, в другую — уменьшается и при некотором положении срывается.

Под нулевой частотой здесь понимается минимальная устойчивая частота. Практически ее устанавливают не более 0,2 Гц, т. е. с периодом одного колебания не менее 5 с, что на порядок больше измерительного интервала 0,5 с .

Восстанавливают соединение резистора R8 по схеме, повторяют операцию установки нулевой частоты, только теперь с помощью резистора R5.

Затем подают на вход А напряжение постоянного тока +1 В, точное значение которого контролируют по цифровому вольтметру. С помощью резистора R6 добиваются выходной частоты, равной 1000 Гц.

После настройки вычерчивают график зависимости выходной частоты от входного напряжения. Нелинейность преобразования должна быть не хуже 0,02%. Практически показания цифрового вольтметра и счетчика до третьего знака не должны различаться даже на единицу во всем диапазоне от 0 до 999 мВ. В противном случае настройку следует повторить.

При отклонении температуры окружающей среды на 10° С от номинальной нелинейность ухудшается на 0,02— 0,03%. Таким образом, суммарная нелинейность преобразования получается равной 0,05%.

Входное устройство состоит из следующих каскадов: собственно входного каскада, линейного выпрямителя и определителя полярности.

Техническая характеристика: входное сопротивление 50 МОм; входное и выходное напряжения ±5В ; коэффициент усиления— 1 и 10; частотный диапазон 0—105 Гц; выбор полярности—автоматический.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 10. Высокое входное сопротивление устройства достигается выбором микросхемы А 1 К140УД8 с полевыми транзисторами на входе.

В режиме преобразования напряжений с амплитудой 1В и более входной каскад работает как повторитель — выход микросхемы соединен с инвертирующим входом.

В режиме преобразования токов и напряжений в поддиапазоне 100 мВ (в этом случае переключатель S1.3 замкнут) каскад работает как усилитель с коэффициентом усиления К — 10.

Элементы R3 и V1—V4 служат для защиты входа от перегрузок.

Поскольку температурный и временной дрейфы напряжения смещения у микросхем с полевыми транзисторами на входе сравнительно велики, особенно сразу после включения, возникает необходимость ручку балансировки входного каскада R10 вынести на лицевую панель.

Сигнал с выхода микросхемы А 1 поступает непосредственно на выход Л и через резистор R13 на инвертирующий вход линейного выпрямителя, выполненного на операционном усилителе А2.

Линейный выпрямитель предназначен для выделения на выходе Б сигнала только положительной полярности и только тогда, когда на его вход поступает отрицательный сигнал. Это происходит следующим образом. Когда на вход поступает положительный сигнал, выходное напряжение операционного усилителя А2 закрывает диод V6, напряжение на выходе Б равно нулю. Диод 1/5 при этом открыт. В этом случае на преобразователь напряжение-частота поступает только положительный сигнал с выхода А.

При отрицательном входном сигнале операционный усилитель А 2 инвертирует его и с единичным коэффициентом усиления через открытый диод V6 передает на выход Б. В этом случае на преобразователь напряжение-частота (см. рис. 6) поступают два сигнала, равные по амплитуде, но противоположные по знаку: отрицательный по входу А и положительный по входу Б.

Однако, так как сопротивление на входе Б преобразователя напряжение-частота вдвое меньше, чем на входе Л, то влияние положительного сигнала вдвое больше, чем отрицательного. В результате суммарный сигнал в точке соединения входных резисторов равен единичному значению с положительным знаком.

Таким образом, линейный выпрямитель входного устройства совместно с сумматором преобразователя напряжение-частота образуют формирователь модуля сигнала, в данном случае положительного, при любой полярности входного сигнала. Тем самым отпадает необходимость в ручном выборе полярности.

Точно так же ведет себя формирователь модуля сигнала при подаче на вход переменного напряжения.

В результате суммирования входного переменного напр яжения , поступающего по входу А , и инвертированной полуволны этого напряжения, полученной с выхода схемы выделения одного полупериода (выхода Б), на выходе сумматора выделяется положительное пульсируюпцее напряжение (рис. 11).

Здесь же в сумматоре за счет емкости конденсатора С 1 происходит фильтрация этого напряжения. Далее постоянное напряжение, пропорциональное входному синусоидальному сигналу, преобразуется в частоту с помощью преобразователя напряжение-частота.

Резисторы Rl , R6, R17, R20 — C П 1б, R2, R7, R9, R11—R15 — C2-29B, остальные МЛТ. Конденсаторы КМ-6 и КТ-1. Расположение деталей и их соединение даны на рис. 12.

При налаживании соединяют вход устройства УЗ с общим проводом, выход А — со входом Л предварительно настроенного преобразователя напряжение-частота, к выходу последнего подключают счетчик. Подают питание ±5 и ±15 В.

Прежде всего необходимо сбалансировать все три операционных усилителя А1—A3 (см. рис, 10). С помощью внешнего резистора R10 Уст. 0 устанавливают на счетчике некоторое показание. Затем, медленно вращая ручку резистора R10, добиваются показания нулей на счетчике.

Желательно, чтобы установка нуля входного устройства производилась в среднем положении резистора R10. Это можно сделать уточнением номинала резистора R9 путем подбора его за счет разброса номиналов нескольких резисторов сопротивлением. 4,7 кОм.

После этого подключают выход Б входного устройства ко входу Б преобразователя напряжение-частота. Повторяют установку счетчика в нулевое состояние, только теперь с помощью подстроечного резистора R17.

Нажав переключатель S1.3, переводят входной каскад в режим усиления с коэффициентом К = 10. Из-за изменения входных сопротивлений и соответственно входных токов первого дифференциального каскада микросхемы А 1 напряжение на ее выходе не остается постоянным. Чтобы его скомпенсировать, во входном устройстве предусмотрен делитель R5—R7, с которого часть положительного напряжения подается на инвертирующий вход усилителя А 1 . Вращением движка резистора R6 добиваются компенсации отклонения выходного напряжения. Периодически замыкая и размыкая контакты переключателя S1.3, проверяют, чтобы в обоих случаях на выходе было точно нулевое показание.

Балансировку определителя полярности на операционном усилителе A3 производят по индикаторным светодиодам V25, V26, расположенным на плате счетчика. Поворотом движка резистора R20 стараются добиться такого положения, чтобы оба светодиода оказались погашенными.

Затем подают на вход устройства постоянное напряжение +99 мВ, контролируя его с помощью цифрового вольтметра постоянного тока.

На табло счетчика должны засветиться красный светодиод и цифры 99. Если показание счетчика несколько отличается, следует уточнить положение подстроечного резистора R6 преобразователя напряжение-частота (см. рис. 6).

При нажатии кнопки переключателя S1.3 показание счетчика должно возрасти в 10 раз. Точную установку показания 990 производят подстроечным резистором R1.

Затем подают на вход напряжение отрицательной полярности —99 мВ, при этом должен засветиться зеленый светодиод. Установку показаний счетчика в этом случае производят резистором R16.

Изменяя напряжение на входе от 1 мВ до 1В , строят график зависимости показаний счетчика от входного напряжения не менее, чем в десяти точках отдельно для положительной и отрицательной полярности. Если показание счетчика отличается от показаний цифрового вольтметра до третьего знака более, чем на единицу, настройка произведена только удовлетворительно, и ее следует повторить.

Прежде всего нужно тщательно установить нулевую частоту преобразователя напряжение-частота и сбалансировать операционные усилители входного устройства, после чего добиваться равенства показаний в других точках.

Заканчивают настройку входного устройства подачей на его вход переменного напряжения синусоидальной формы в диапазоне от единиц милливольт до 1В , Контролируя входное напряжение цифровым вольтметром переменного тока. Совпадение показаний в этом режиме работы производят резистором R7 в преобразователе напряжение-частота при нажатом переключателе S1.1.

Преобразователи сопротивления и емкости в частоту предназначены для расширения функциональных возможностей прибора. Преобразование обеих величин производится в два этапа. Сначала получают эквивалентное сопротивлению Rx , постоянное напряжение, которое затем преобразуется в частоту с помощью преобразователя напряжение-частота. Емкость конденсатора Сх также предварительно преобразуется в пропорциональную промежуточную величину — временной интервал, который затем заполняется импульсами стабильной последовательности, а последние сосчитываются счетчиком.

Техническая характеристика преобразователя сопротивлений: сопротивления образцовых резисторов 10, 100, 1000 Ом и 10, 100, 1000, 10 000 кОм; верхние пределы измерения сопротивлений 10, 100, 1000 Ом и 10, 100, 1000, 10 000 кОм; падение напряжения на резисторе 100 мВ; сила тока, проходящего через резистор, 100, 10, 1 мА и 100, 10, 1, 0,1 мкА; погрешность измерений 0,1%.

Принцип преобразования сопротивления в постоянное напряжение основан на определении падения напряжения Ux на преобразуемом резисторе при прохождении по не? му строго постоянного тока.

Поэтому основным каскадом данного преобразователя является источник стабильного тока. Источник тока, принципиальная схема которого дана на рис. 13, выполнен на операционном усилителе А 1 . На вход источника тока подается стабилизированное напряжение, к которому предъявляются высокие требования, поскольку от него зависит точность преобразования.

С целью расширения диапазона в сторону преобразования малых сопротивлений на выходе операционного усилителя включен каскад на транзисторах VI, V3 и V2, V4 разного типа проводимости, обеспечивающий ток до 100 мА.

Источник тока двуполярный , т. е. на его вход может быть подано как положительное, так и отрицательное напряжения, соответственно меняется полярность и на выходе, что позволяет испытывать транзисторы структур n —p —n и p —n —p .

Диапазон преобразования сопротивлений расширяется изменением сопротивления образцового резистора R0. Чтобы не шунтировать резистор Rx сравнительно низким входным сопротивлением источника тока, между ними применен истоковый повторитель, выполненный на микросхеме А 2 . По этой же причине измеряемое падение напряжения Ux на преобразуемом резисторе подается сначала на входное устройство, имеющее высокое входное сопротивление, а затем уже на преобразователь напряжение-частота.

Обмотка реле К 1 включена в коллекторную цепь транзистора V22 (блок У2), который открыт в течение измерительного интервала, таким образом на время преобразования контакты реле разомкнуты.

Преобразование емкости во временной интервал основано на заряде конденсатора Сх стабилизированным током. Постоянство тока обеспечивает линейность нарастания напряжения на конденсаторе, причем время, требуемое для увеличения напряжения до заданного значения, прямо пропорционально преобразуемой емкости.

Техническая характеристика преобразователя емкости: сопротивление образцовых резисторов 10 000, 1000, 100 кОм и 10 000, 1000, 100 Ом; верхние пределы измерения емкости 10, 100, 1000 нФ и 10, 100, 1000 мкФ; сила тока заряда 0,1, 1, 10 мкА и 0,1, 1, 10 мА; погрешность измерения 0,2%.

Источником тока служит устройство на операционном усилителе А 1 , описание которого дано выше. Истоковый повторитель на А 2 выполняет ту же функцию — разделяет измеряемый конденсатор от низких входных сопротивлений последующих каскадов.

Основу преобразователя составляет сравнивающее устройство, выполненное на операционных усилителях A3, А 4 и диодах V5, V6.

С помощью делителя на резисторах R14—R16 на инвертирующем входе 9 микросхемы A3 и неинвертирующем входе 10 микросхемы А 4 задаются пороговые напряжения. На два других входа усилителей через резистор R12 подается напряжение с измеряемого конденсатора.

Когда напряжение на неинвертирующем входе 10 микросхемы А 4 превысит значение заданного порога, выходное напряжение А4 скачком возрастет (рис. 44). По истечении некоторого времени, длительность которого пропорциональна преобразуемой емкости, напряжение на выходе A3 скачком падает.

Совпадение положительных напряжений на выходах усилителей обнаруживается диодами V5 и V6. В течение этого интервала открыта схема пропускания D1.1, на второй вход которой подается опорная частота 15 625 Гц. Так производится преобразование временного интервала в частоту.

На элементах D1.2—D1.4 выполнен электронный ключ, который в зависимости от положения переключателя S1.5 либо пропускает на выход внешнюю частоту, либо (при нажатом переключателе в режиме измерения С) частоту, соответствующую емкости конденсатора.

Порог переключения микросхемы А 4 всегда превышает 0,15 В. Это предотвращает случайный запуск при размыкании контактов реле К1. Размыкание контактов производится автоматически, синхронно с работой счетчика, так что заряд конденсатора происходит только в течение измерительного интервала. В остальное время (индикации и сброса) контакты К1-1 замкнуты, измеряемый конденсатор разряжен.

Резисторы R1, R2, R3, R7, R12, R14, R16 типа С 2 — 29В, R4, R5, R13 — CП3-1б, R15 —СП5-2, R10, R11 — МОН, остальные МЛТ.

Печатный монтаж и расположение деталей блока У 4 показаны на рис. 15.

Настройку источника тока начинают с балансировки усилителей А 1 и А2, для чего предварительно соединяют вывод 3 с общим проводом, к выводам 4 и 6 микросхемы А1 подключают образцовый резистор R0 = 10 кОм. С помощью резистора R13 в первую очередь устанавливают нулевое выходное напряжение на выводах 11 и 13 истокового повторителя А 2 , а резистором R5 — на выводе 4 разъема Х4.

Затем подают на вывод 3 разъема Х 4 образцовое напряжение +1 В. Вращением движка резистора R4 добиваются равенства напряжений на выводах 3 и 4 этого разъема. Подключают вместо Rx ряд резисторов от 10 кОм до 20 Ом. Сравнивают сопротивления резисторов, предварительно измеренные е точностью до трех знаков, с показаниями счетчика. При этом возможно потребуется уточнить положение движка резистора R4.

Далее настраивают преобразователь емкости, для чего соединяют выводы 12 и 3 разъема Х4, вывод 11 с выводом 12 разъема XI преобразователя напряжение-частота, вывод 9 разъема Х4 со входом счетчика. Устанавливают переключатель S1.5 в режим измерения емкости. Вместо резистора Rx подключают конденсатор емкостью около 10 мкФ, предварительно измеренной до трех знаков; если конденсатор электролитический, то необходимо соблюдать полярность.

С помощью резистора R15 выравнивают показания счетчика со значениями известной емкости. На этом настройку узла можно считать законченной.

Окончательная настройка прибора производится после полного его изготовления.