уменьшения емкости затвор - исток Сз.м применяют каскад с обшим стоком, аналогичный катодному повторителю. Его коэффициент передачи по напряжению

и динамическая емкость затвор - исток

Сз.и.д = Сз„(1-/Г£;). (ПО)

Уменьшение емкости затвор - исток может быть осуществлено теми же методами, что в сложных катодных повторителях. Одна из возможных схем показана на рис. 47, г.

Полевые транзисторы используют в сочетании с обычными. Это позволяет получить высокое входное и одновременно низкое выходное сопротивление, малые шумы и хорошую температурную стабильность.

Глава шестая

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ КОМПЕНСАЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ

Схемы с ручным уравновешиванием

Сущность компенсационного метода измерений заключается в том, что измеряемая э. д. с. уравновешивается падением напряжения, которое создается на калиброванном потенциометре известным током от 1юстороннего источника Момент равновесия определяется , по отсутствию тока в указателе, обычно гальванометре. Очевидно, что при этом измеряемая э. д. с. равна компенсирующему напряжению, величина которого отсчитывается по положению движка или ручки потенциометра.

Достоинствами компенсационного метода являются его высокая точность и то обстоятельство, что в момент равновесия от источника э. д. с. практически не потребляется мощность: вся мощность, расходуемая компенсатором, поставляется вспомогательной цепью.

Принципиальная схема компенсатора показана на рис. 48. Перед началом измерений устанавливают определенную величину рабочего тока /р. Для этого переключатель П ставят в положение «Стандартизация» и при помощи установочного реостата /?усг величину

IIII

НЭ Т

Стандартизация

Рнс. 48. Принципиальная схема компенсатора.

тока устанавливают такой, чтобы падение напряжения на образцовом резисторе /?ст было равно э. д с. нормального элемента НЭ, что определяется по отсутствию отклонения указателя гальванометра от нулевой отметки.

Затем переключатель переводят в положение «Измерение» и при помощи потенциометра R производят уравновешивание измерительной цепи. В положении равновесия, когда указатель гальванометра находится на нулевой отметке, имеют место соотношения:

С/;. = /р/?к; /р/?ст = </„.э. (1И)

из которых получают выражение для измеряемого напряжения:

= {/н.з-. (112)

Производя отсчет положения движка потенциометра R, вновь переключают гальванометр в цепь контроля рабочего тока и убеждаются, что рабочий ток в течение процесса измерения был неизменным.

В связи с тем, что указатели равновесия имеют конечную чувствительность, момент равновесия невозможно установить абсолютно точно. Поэтому в действительности в определяемый нами момент равновесия через источник измеряемой э. д. с. и гальванометр протекает ток /о, соответствующий отклонению указателя гальванометра на «о от кулевого положения. Для стрелочного прибора величину (Ц можно принять равной одной пятой деления шкалы. Таким образом, входное сопротивление компенсатора в момент компенсации

RbxO= -7-/?вн=-• 5;-«в„. (ИЗ)

о «о

где /?вн - внутреннее сопротивление источника, ом.

Si - чувствительность гальванометра, делений на 1 а.

Протекание в измерительной цепи тока /о приводит к возникновению погрешности измерения. В момент отсчета

Ux-Uk = Io{Rb«+R, + Rk) и относительная погрешность измерения

Ux-U,, loiRBB+Rr+RK)

Ux Ux

ар Rbh + Rv + Rk

" s, Ux

(114)

К этой погрешности метода измерения добавляется еще погрешность отсчета напряжения U.. Когда, например, в схеме отсутствует нормальный элемент и величина t/,i измеряется вольтметром, дополнительная погрешность определяется классом точности последнего.

Из выражения для входного сопротивления и погрешности измерения следует, что чувствительность указателя положения равновесия должна быть возможно большей. Для повышения чувствительности указателя часто применяют усилители малых токов с непосредственным усилением или с преобразованием сигнала в переменный ток. Очень удобны для этих целей усилители на транзисторах.

При измерениях напряжения компенсационным методом в любительских условиях основная схема компенсатора может подвергаться различным упрощениям. Но формулы (ИЗ) и (П4) остаются справедливыми и с их помощью могут быть определены возможности любого компенсатора.

На рис. 49, а показана простейщая схема измерения напряжений компенсационным методом, в которой используется обычный непроволочный потенциометр R. Указателем равновесия служит стрелочный микроамперметр, а значение компенсирующего напряжения отсчитывается по вольтметру. Резистор R2 ограничивает потребление тока от источника измеряемого напряжения в моменты, далекие от состояния равновесия, и предохраняет микроамперметр от чрезмерных перегрузок.

Компентцир

Рис. 49. Простейщие компенсационные схемы, о - с двумя приборами: б - с одним прибором.

В подобной схеме можно обойтись только микроамперметром (рис. 49,6). Когда пере1У1Ючатель находится в положений Компенсация», микроамперметр служит указателем равновесия, а при переводе переключателя в положение «Отсчет» микроамперметр вместе с добавочным сопротивлением образует вольтметр, по которому определяется значение компенсирующего напряжения.

Чтобы сопротивление потенциометра R\ между его движком и корпусом не зависело от того, какую в данный момент роль выполняет микроамперметр, к движку потенциометра при разрыве цепи вольтметра подключается эквивалентное последнему сопротивление /?зам.Сопротивления определяются по формулам

- Rw Raau - "

(115)

j-де /„-ток полного отклонения микроамперметра, а; -внутреннее сопротивление микроамперметра, ом;.-Еб-э. д.. с. батареи £к-Если сопротивление потенциометра много меньше /?зам (в сот- ни раз), то последнее можно опустить.

Переход от измерения методом непосредственной оценки к ком- пенсационному по простейшей схеме уменьшает потребление энергии в измерительной цепи в 50-100 раз.

: Обсудим некоторые проблемы, возникающие при конструпрова-} НИИ точного компенсатора.