R. Г. БАРТЕIШВ
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ
ИЗМЕРИТFJIЬНЫЙ
ПРИБОР

\,
Yiiy'
.
.
УНИВЕРd' .. Й~ный
;_,;,_:;·,::·
ИЗМЕРИТ::''!!!~:ЛЬНЫЙ

ББК 32.842
Б24
УДК 621.317.7.049 .77
РЕДА1(ЦИОННАЯ 1(ОЛЛЕГИЯ:
Берг А. И.t Белкин Б. Г.t Борисов В. Г., Ванеев В. И.t Горохов·
ский А. В., Геништа Е. H.t Демьянов И. А., Ельяшкевич С. A.t Же·
ребцов И. П., Корольков В. Г.1 Смирнов А. д.• Тарасов Ф. И.1 Чи·
стяков н. и.
Бартенев В. Г.
Б24 Универсальный измерительный прибор. - М.:
Энергия, 1979. -
48 с., ил. - {Массовая радио­
библиотека. Вып. 985).
20 к.
Описывается универсальны.А измерительный прибор с применением
интегральных микросхем. Приводятся ero технические характеристики,
рассказывается о принципе действия, конструктивном оформлении, на·
лаживании и работе с прибором.
Прибор демонстрировался на 27·А Всесоюзной радиолюбительской
выставке и отмечен дипломом l·A степени.
Брошюра предназначена для подrотовпевных радвопюбителей.
Б 30404-047
051(01)-79 251 -79. 2402020000
ББК 32.842
8Ф2.08
~ Издательство «Эверrия:., 1979 r.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Вниманию читателей: предлагаетg.я универсальный измерительный
прибор, демонстрировавшийся на 27-й Всесоюзной радиолюбитель­
ской выставке и отмеченный дипломом 1-й степени.
Прибор, несомненно, представляет большой интерес с точки зре­
ния современного уровня измерительной техники, поскольку в нем
использованы операционные усилители в интегральном исполнении
К1УТ401А, К1УТ402Б и транзисторные сборки.
С помощью прибора можно измерять постоянные и переменные
напряжения от 1 мВ до 1ООО В, постоянные и переменные токи от
1 нА до 3 А, сопротивления от 1О Ом до 1О МОм, емкости от 100 пФ
до 300 мкФ, индуктивности от 1000 мкГ до 3000 мГ. Отличительными
особенностями прибора являются: универсальность применения, ши­
рокий диапазон измеряемых величин, высокая чувствительность в со­
четании с большим входным сопротивлением, а также высокая ста­
бильнесть и экономичность.
В брошюре подробно разбирается принцип действия прибора, да·
ется описание его конструкции. Рассказывается о том, как наладить
прибор и работать с ним.
В приложении приводятся справочные данные по микросхемам,
примененным в приборе.
Прибор может быть рекомендован для повторения опытными ра­
диолюбителями.
Отзывы и пожелания по этой .книге следует посылать по адресу:
113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, издательство «Энергия»,
Массовая радиобиблиотека.
Редакция lv1ассовой радиобиблиотеки

НАЗНАЧЕНИЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Описываемый комбинированный измерительный прибор предназ­
начен для измерения постоянных и переменных напряжений и токов,
активных и реактивных сопротивлений, частоты.
Отличительными его особенностями являются: широкий диапазон
измеряемых величин, линейная шкала во всех режимах измерения,
малое число прецизионных резисторов, питание от батарей, порта­
тивность. Изменение полярности измеряемых токов и напряжений,
установка нуля в приборе осуществляются без отключения его от
измерительной цепи. Малые габариты и масса, высокая стабильность
и экономичность прибора достигнуты благодаря применению инте­
гральных микросхем.
С помощью прибора можно измерять постоянные и переменные
напряжения от 1 мВ до 1000 В на пределах 10, 30, 100, 300, 1000,
3000 мВ; 10, 30, 100, 300, 1000 В; постоянные и переменные токи
от 1 нА до 3 А на пределах 10, 30, 300, 1000, 3000 нА; Щ 30, 100,
300, 1ООО, 3000 мкА; 1О, 30, 100, 300, 1000, 3000 мА.
Погрешность измерения постоянных напряжений и токов не пре­
вышает ±2%, а переменных ±4% для номинальной обласrи частот
40 Гц-50 кГц. В расширенной области частот от 20 Гц до 150 кГц
погрешность показаний прибора не превышает ±6%. Входное сопро­
тивление прибора по постоянному току 10 МОм на в~ех пределах.
Входная емкость прибора на пределах от 1О мВ до 3000 мВ не более
25 пФ; на пределах свыше 10 В не более 15 пФ.
·
Падение напряжения на приборе при измерении постоянных, пе­
ременных токов на всех пределах, кратных десяти, 100 мВ, на пре­
делах, кратным трем, 300 мВ. Шкала прибора для переменного тока
и напряжения проградуирована в средневыпрямленном значении си-
нусоидального напряжения и тока.
·
Активные сопротивления от 10 Ом до 1000 МОм измеряют на
пределах 10, 100, 1000 Ом; 10, 100, 1000 кОм; 10, 100, 1000 МОм.
Погрешность измерения на пределах омы, килоомы не превышает
2%, на пределах мегаомы не превышает 5%.
'
Пределы измерения емкостей: 100, 300, 3000 пФ; 1О, 30, 100,
300, 1000, 3000 нФ; 10, 30, 100, 300 мкФ. Пределы измерения индук­
тивностей: 1000, 3000 мкГ; 10, 30, 100, 300, 1000, 3000 мГ. Погреш­
ность измерения индуктивностей и емкостей не превышает 5%. При
измерении активных и реактивных сопротивлений прибор калибрует­
ся по встроенным внутрь прецизионному резистору, конденсатору
и катушке.
Частота измеряется на пределах 10, 30, 100, 300, 1000, 3000 Гц;
10, 30, 100 кГц. Погрешность измерени~ частоты не превышает 5%.
Питание прибора осуществляется от восьми элементов 332. Ток,
потребляемый от источников питания в режимах измерения напря­
жений, токов и сопротивлений, не превышает 1О мА. В р~жиме из-

мерения сопротивлений используется дополнительный элемент 373.
В приборе предусмотрен контроль питающих напряжений.
Генератор треугольного напряжения, используемый в режиме
измерений индуктивностей и емкостей 1 может использоваться са­
мостоятельно для налаживания низкочастотных устройств. Генериру­
емые им частоты приблизительно равны 2 Гц, 200 Гц (режим изме­
рения емкостей). 2000 Гц, 20 ООО Гц (режим измерения индуктивно­
стей). Амплитуда выходного низкочастотного напряжения плавно
регулируется в пределах от 20-30 мВ до 2-3 В.
Размеры прибора не более 190Х250Х90 мм, масса - около 2 кг.
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ Н Рд&ОТЫ ПРИ&ОРА
Принципиальная схема универсального измерительного прибора
приведена на рис. 1. Она включает в себя следующие основные эле­
менты: операционный усилитель на микросхемах МСз-МСs, генера­
тор треугольного напряжения на микросхемах МС1, МС2, стрелочный
прибор ИП1 , источники питания, диодный мост Д 1-Д4, прецизионные
и обычные резисторы, конденсаторы, элементы коммутации и т. д.
Рассмотрим режимы измерения прибора.
Измерение напряжений. Наиболее часто на практике приходится
измерять напряжения, поэтому этот режим является основным в уни­
версальном измерительном приборе. Вольтметр может быть вьшол­
нен по разным схемам, иметь различные пределы измерения, разную
степень универсальности, но в любом случае вольтметр не должен
изменять режим цепи, к которой он присоединяется, т. е. волыметр
должен иметь высокое входное сопротивление. Входное сопротивле­
ние является важнейшей характеристикой вольтметра. Для получения
большого входного сопротивления в описываемом универсальном из­
мерительном приборе используется операционный усилитель на мик­
росхемах МСз-МС5 с высокоомным входом. Увеличению входного
сопротивления способствует также глубокая отрицательная обратная
связь, которой охвачен оnерационнЫй усилитель.
Принцип измерения постоянных напряжений пояснен упрощен­
ной схемой на рис. 2. При достаточно большом коэффициенте усиле­
ния операционного усилителя ОУ (К> 1) напряжение на резисторе
обратной связи Ro.c (R2в-Rзз) равно входному напряжению. Тогда
ток стрелочного прибора определяется как /и.п=Uах/Rо.с. Это соот­
ношение позволяет выбирать сопротивление обратной связи. Так, для
измерения напряжения 1 В при токе полного отклонения стрел()чного
прибора ИП 1 100 мкА сопротивление обратной: связи должно быть
равно 1О кОм.
Важно отметить, что в данном случае погрешность измерения
напряжения определяется nр~ктически классом точности измеритель­
ного прибора ИП 1 и точностью подбора резисторов R28-Rз3, вклю­
ченных в цепь обратной связи. Для расширения пределов измерения
можно применять дополнительно ·входной делитель -напряжения, но
при ·Этом к погрешности показаний вольтметра добавится погреш­
ность входного делителя. Что~ы свести к минумуму число резисторов
входного дещпеля, целесообразно изменять пределы измерения пе­
реключением резисторов обратной связи. Это удобно также потому,
что сопротивление резисторов обратной связи составляет от несколь­
ких сотен ом до нескольких десятков килоом. Резисторы таких номи­
налов легко подобрать или изготовить с точностью д.о 0,1 %. Во
5

6
l1
1мГ
8
J
7=:z
-
100
-
300
-
1000
- 3000
81-" и''; 83-"R"; 86- ,, F'i в,- преDелы:
82 - 1i"iB'l-"L";в5 -"t";B7 - шналы:
Рис. 1. Электрическая схема универсального измерительного прибора.

Вв
J
- мQ,нА1 Он,пФ,мнr
-
81 мнА,нОм1 нФ,Мt; Ги,
-
мА,МОн1 мнф, кГи,
в9- 11+''1в,2-" N,,
81ч-6кл. при,6ора; 810-:,,-" ; в,,,а,,-на.лtdро6ка,-и.знврвни,е
В 75- и.3м~рени.е-Н!fЛЬ
7

входном делителе потребовались бы мегаомные резисторы, найти
прецизионные резисторы таких номиналов труднее. Кроме того, для
измерения постоянных и переменных напряжений используется один
и тот же операционный усилитель, применение многопредельного
входного делителя усложнило бы его част~тную компенсацию с по­
мощью емкостей.
В описываемом универсальном измерительном приборе при по­
строении многопредельного вольтметра была использована схема с
ОУ (МС3 -НС5)
*
Рис. 2. Структурна_я схема для
измерения постоянных напря­
жений.
переключением резисторов обрат­
ной связи. При этом диапазон
входных напряжений ограничен
максимальным напряжением 11а
выходе операционного усилителя.
В табл. 1 приведены сопротивле­
ния резисторов обратной связи
для стрелочного прибора И П 1 с
током полного отклонения /11 u=
= 100 мкА для преде.пов измере­
ния от 1О до 3000 мВ. Операци­
онный усилитель при этом должен
обеспечивать на выходе напря­
жение не менее ± (3,5-4) В.
Для измерения напряжений
более 3 В используется входной
делител:ь из двух резисторов R14,
R16 с коэффициентом деления 1000. Тот же набор резисторов обрат­
ной связи Ro.c (R28-Rзз) позволяет измерять напряжения теперь уже
от 1О до I ООО В (предел в 3000 В не используется ввиду возможного
электрического пробоя в переключателе входного делителя).
Пределы измерения
напряжений
Ro.c
Таблица 1
l10мв 130мв l100мвlзоомвj1000мзjзооомв
1100 Ом1300 Ом11 кОм 13 кОм 11О кОм jзо кОм
Входной делитель должен быть как можно более высокоомным.
Однако возможности повышения его сопротивления ограничив;~ются,
во-первых, временной нестабильностью высокоомных непроволочных
сопротивлений делителя, во-вторых, влиянием входного то1<а уси­
лителя, протекающего через делитель. Из-за этого полное сопротив­
ление делителя выбирается обычно равным 10-20 МОм. В приборе
номиналы резисторов входного делителя равны: R14= 10 МОм, R1 6 =
=10 кОм.
Входной ток усилителя с входным каскадом на полевых транзи­
сторах (МС4) имеет 10- 10
-10 -9 А. Такой ток вносит заметную по­
грешность на самых чувствительных. пределах измерения ( 1О мВ,
30 мВ), но незначителен на более высоких пределах измерения. Как
же избавиться от влияния входного тока операционного усилителя?
Н?·Первых, для этого во входном каскаде усилителя МС4 жела­
тельно применять полевые транзисторы с малым током зdтвuра.
Во-вторых, следует предусмотреть возможность установки нуля без
8

· отключения
щупов прибора от 1ю1пролируемой цепи. Для этого в
схему введен тумблер 8 15 (см. рис. 1).
Полярность вольтметра изменяется также без отключения при·
бора от измеряемой цепи переполюсовкой стрелочного прибора ИП1
с помощью переключателей 8 9 , 8 10 •
При измерении переменных напряжений стрелочный прибор ИП1
включают в цепь обратной связи через выпрямительный мост (рис. 3).
Измеряемое напряжение подается на неинвертируемый вход опера·
ционного усилителя, а с его выхода к диодному мосту Д 1-Д4 • На·
пряжение обратной связи подает-
ся на инвертирующий вход уси-
лителя.
U-;:::, С1о
ОУ(МС:ГМС5)
Благодаря большому коэф- >----j1------1+~......
фициенту усиления операционно­
го усилителя линеаризуется шкала
измеряемых напряжений и улуч-
шается стабильность характерис-
R8
тики выпрямителя. Приближенно * (R1
'1,R
16
)
можно считать, что порог детек­
тирования в этом случае _умень­
шается в Ипор/Ко.у, где Ипор -
пороговое напряжение, т. е. на- Рис. 3. Структурная схема для
пряжение открывания р-п пере-
хода диода, которое для кремни- измерения переменных напря-
жений.
евых диодов составляет около 0,7 В;
Ко у - коэффициент усиления опе­
рационного усилителя. Так как
нижний предел измерения переменных .напряжений в приборе выбран
равным 1О мВ, то для обеспечения линейности шкалы при токах стре­
лочного прибора 0,5-1 % номинального операционный усилитель дол­
жен иметь коэффициент усиления Ко.-1 > (Ипор/Uвх) Х (200+ 100),
т. е. не менее 1О 000-14 ООО.
Сопротивление обратной связи Ro.c, как и при измерении посто­
янных напряжений, определяет предел измерений. Но показания
стрелочного прибора соответствуют теперь среднему значению вы­
прямленного синусоидального тока, протекающего через него. Если
Ивх - действующее значение входного напряжения, то средний ВЫ·
прямленный ток через стрелочный прибор
1
_
2V2ивх
и.п -
itRo.c
Исходя из этого выбираются сопротивления обратной связи и
градуируется шкала при измерении переменных напряжений.
В описываемом измерительном приборе при измерении перемен­
ных напряжений используются те же резисторы обратной связи, что
и для измерения постоянных напряжений. Шкала переменных напря·
жений в этом случае оказывается проградуированной в средневы­
прямленных значениях измеряемого синусоидального напряжения.
Для получения действующего значения следует показания прибора
л
умножить на коэффициент 1
;-- •
2r2
Если требуется, чтобы шкала была прсградуирована в действу­
ющих значениях сииусоидаJ1Ьноrо напряжения, можно применить до-

полнительный набор резисторов обратной связи, подклюqаемых с по­
мощью дополнительных групп контактов. Теперь сопротивления ре-
зt
зисторов обратной связи должны быть в v- раз больше тех, что
22
приведены в табл. 1. Возможный вариант подключения дополнитель­
ного набора резисторов обратной связи приведен на рис. 4.
Имеется и другой вариант введения в прибор шкалы действую­
щих напряжений, который не требует дополнительно шести преци­
зионных резисторов в цепи обратной связи и дополнительных кон­
тактных групп переключателя 8 7 • В этом случае в качестве стрелоч­
ного прибора ИП1 следует применить микроамперметр на ток 50 или
75 мкА, а параллельно ему с помощью дополнительной контактной
группы переключателя В 12 подключать два шунта. Первый шунт дол­
жен доводить чувствительность микроамперметра до 100 мкА и ис­
пользоваться в режиме измерения постоянных напряжений, а вт0-
u
2J/2.100
рои-до
мкА и использоnаться в режиме измерения
п
переменных напряжений.
Точная подгонка шунтов производится при настройке прибора.
Расширение пределов измерения свыше 3 В осуществляется, как и
при измерении постоянных напряжений, с помощью входного дели­
теля R14 , R1в. Однако входной делитель из двух резисторов пригоден
только для измерений на низких частотах. На частотах свыше не­
скольких десятков килогерц входная емкость вольтметра становится
шунтом, который изменит соотношение напряжений в делителе. Для
сохранения постоянного коэффициента деления на высоких частотах
вводятся корректирующие конденсаторы С1 и С2•
Частотный диапазон измерения переменных напряжений практи­
чески полностью определяется частотной характеристикой операци­
онного усилителя на МСз-МС5. То же самое относится и к стабиль·
иости амплитудной характеристики, которая определяется в основ­
ном дрейфом нуля операционного усилителя (о построении операци­
онного усилителя речь пойдет позже).
Измерение токов. Постоянные и переменные токи измеряют по
111
классической схеме измерения па-
в7, дения напряжения на резисторе с
известным сопротивлением (рис.
5). Шкала измерения переменных
напряжений линейна, поэтому для
токов получается тоже линейная
шкала.
Рис. 4. Дополните.т~ьный набор
резисторов обратной связи для
измерения действующих значе­
ний синусоидального напряже­
ния.
Для уменьшения числа пре­
цизионных резисторов, входящих
в сложный шунт при измерении
токов, и уменьшения падения на­
пряжения на шунте используются
только два фиксированных пре­
дела измерения напряжения 100
и 300 мВ с сопротивлениями об­
ратной связи Rзо=1 кОм и Rз1=
= 3 кОм соответственно. Из-за
малого сопротивления шунта на
10

пределах 1 и 3 А для исключения переходного сопротивления пере­
ключателя шунт припаивается непосредственно к отдельному гнезду
«1, А».
Сопротивления резисторов шунта приведены в табл. 2. Шкала
переменных токов проградуирована в средневыпрямленных значени­
ях синусоидального тока. Однако при введении или дополнительного
набора сопротивлений обратной связи, или более чувствительного
микроамперметра с двумя шунтами, как это предлагалось, шкала
I=
*
Рис. 5. Структурная схема для 1
измерения постоянных токов.
Rж
*
R9
ОУ
(Rz,Rl/ 1R51R7R10) (НС,-МС5)
Рис. 6. Структурная схема для
измерения сопротивлений.
переменных токов будет проградуирована в действующих значениях
синусоидального тока.
Шкалы
Пределы измерения то-
ков:
нА
мкА
мА
10-30
10 МОм
10 кОм
10 Ом
100-300
МОм
кОм
Ом
Таблица 2
1000-ЗОСО
100 кОм
100 Ом
0,1 Ом
Измерение сопротивлени~ При измерении сопротивпений усили­
тель включается по схеые, изображенной на рис. 6. Малый входной
ток и большой коэффициент усиления операционного усилителя
обеспечивают режим измерения сопротивлений по линейной шкале.
Измеряемое сопротив 11ение Rx включается в цепь обратной связи
усилителя. Ток на входе усилителя задается источником постоянного
напряжения Иист и добавочным резистором Rд. Так как то;< через
Rд практически равен току через Rx, то выходное напряжение опе­
рационного усилителя определяется уравнением
Ивых = (Иист/Rд) Rx.
Величина Иист/Rд постоянна, поэтому выходное напряжение про~
порционально измер'яемому сопротивлению. Выходное напряжение
замеряется вольтметром, который образован стрелочным прибором
и переменным калибровочным резистором Rн, служащим для калиб­
ровки шкалы при измерении сопротивлений. С помощью Rк исключа-
11

ется влияние вариации постоянного напряжения Uист на точность из"
.мерения.
Изменение пределов измерения сопротивлений производится пе­
реключением добавочных резисторов Rд. Дополнительное расширение
пределов измерения осуществляется уменьшением Иист в 10 раз с
помощью делителя R15, R11 (см. рис. 1).
Сопротивления добавочных резисторов Rд для разных пределов
измерения приведены в табл. 3.
Таблица 3
Шкалы
10
100
1000
иист
Пределы измерения со-
противлений Rд:
Ом
10Ом 100Ом
1000 Ом
Uис11
кОм
lкОм 10кОм
100 кОм O, l Иист
МОм
l МОм 10 мом 100МОм О,1Иист
Следует обратить внимание на то, что при измерении малых со­
противлений на пределе 10 Ом ток, потребляемый от источника по­
стоянного напряжения, может достигать больших значений (при
Иист= 1 В, Rx=O потребляемый ток равен 100 мА). Поэтому в каче­
стве источника постоянного напряжения следует применять элемент
типа 373, само же измерение должно быть непродолжительным. По­
лярность включения источника постоянного напряжения может быть
любой, но при этом полярность микроампермеrра должна быть про­
тивоположного знака.
Как на погрешность измерений, так и на линейность шкалы при­
бора, особенно при измерении больших сопротивлений, существенно
влияет конечное значение входного тока усилителя, которое должно
быть не выше 1 нА. Если же оно превышает 1 нА, то при измерении
больших сопротивлений дополнительная погрешность может появить­
ся из-за смещения нуля на входе усилителя. Смещение на входе со­
ставляет:
RдRx
Исм = lвх
•
Rд+Rx
где lвх - ток инвертирующего входа усилителя.
Смещение нуля передается на выход и приводит к дополните.'IЬ­
ной погрешности. Относительную погрешность изменения измеряемо­
го сопротивления оценивают как
l>Rx:::::
lвх
lвх Rдоб lвх Rx
Иист/Rдоб
Иист
Ивых
Для компенсации смещения нуля и уменьшения дополни1·ельной
погрешности в этом случае целесообразно на пределе измерения
«МОм» с помощью дополнительной группы контактов переключате­
лей Ва и 81 подключать между корпусом и неинвертирующим входом
операционного усилителя резисторы сопротивлением от l О до
100 МОм. Способ подключения этих резисторов показан на рис. 7.
12

Смещение нуля при этом будет зависеть от разности входных токов,
которая меньше входного тока микросхемы.
При параллельном соединении большого измеряемого сопротив·
ления (между зажимами R и * на рис. 6) и на порядок меньшего
Rд результирующее сопротивление от измеряемого сопротивления
почти не зависит.
Рис. 7. Схема включения допол·
нительных резисторов. уменъ·
шающих погрешность измере•
ния сопротивлений при боль"
шом входном токе усилителя.
OY(MC3-f1's)
с ,__- -...- .-- w......
*
Рис. 8. Структурная с]Сема для
измерения емкостей.
Измерение емкостей. Упрощенная схема измерения емкостей кон­
денсаторов приведена на рис. 8. Измеряя переменный ток / ж через нс"
пытуемый конденсатор Сх, можно определить ero емкост~:
lx
Сх :::z
t
Uген' 2nFген
где Freн - частота onopнoro генератора; lireв - напряжение опорно·
го генератора.
Хотя данный метод измерения емкости и уступает по точности
мостовому, однако он более просто реализуется и позволяет полу·
чить точность измерения 5%. Ограничение на диапазон измеряемых
емкостей, с одной стороны, оказывает входная емкость прибора, до­
стигающая 25-30 пФ. С другой стороны, диапазон измеряемых ем·
костей ограничивается максимальным выходным током низкочастот­
ного генератора и минимальной частотой. на которой производится
измерение. Для повышения точности измерения в приборе использо­
вано в качестве опорного напряжение треугольной формы. Изменение
пределов измерения производится как переключением частоты гене·
ратора, так и переключением шунтов Rш. В качестве шунта исполь­
зуются те же резисторы, что и при измерении токов с небольшим от­
личием Это видно из табл. 4, в которой приведены требуемые со­
противления шунта при измерении емкостей. Падение напряжения
на приборе, как и при измерении токов, составляет 100 и 300 мВ.
Измерение индуктивностей. Измерение индуктивностей основано
на измерении падения напряжения на неизвестной катушке Lx и осу­
ществляется по схеме, изображенной на рис. 9. Ток низкой частоты
задается с помощью· генератора и набора добавочных резисторов Rд
13

Шкалы
Пределы измерения ем-
костп:
пФ
нФ
мкФ
10 МОм
10 кОм
1 .КОм
1 МОм
1 кОм
100 Ом
Таблица 4
100 кОм 200-300 Гц
100 Ом 200-300 Гц
10 Ом
2-3 Гu
определенного сопротивлс.1ия.
>2лFгенLх получим:
При выполнении условип. Rд>
ИхRд
Lx ~ ---=- -=- --
Иген2лFген
R9
(R11 ,R51 H7,
N9,R10)
Рис. 9. Структурная схема для
измерения индуктивностей.
где Ux - падение напряжения на
катушке Lx, которое пропорцио­
нально измеряемой индуктивно­
сти.
Для изменения пределов из­
мерения индуктивности кроме пе­
реключения Rд производится пе­
реключение частоты генератора
треугольного напряжения. На ог­
раничение диапазона измеряемых
индуктивностей влияют конечная
выходная мощность низкочастот­
ного генератора и ограниченная
полоса
частот
операционного
усилителя, в пределах которых
необходимо производить измере-
ния. Пределы измерения индук­
тивностей и частота генератора выбираются так, чтобы можно
было применить те же Rд, что и при измерении постоянных сопроти·
влений.
Сопротивления Rд при измерении индуктивностей приведены
в табл. 5.
Таблица о
Шкалы
10-30 J 100-Зоо 11OOD-3000 1
Частота
генератора
Пределы измерения ин-
дуктивности:
мкГ
10Ом 100Ом lкОм 20-30кГц
мг
1кОм 10кОм 100кОм 2-3кГц
Как и при измерении постоянных сопротивлений, в режиме из­
мерения емкостей и индуктивностей производятся калибровка и под·
стройка прибора по прецизионным конденсатору или катушке путем
14

изменения амплитуды выходного напряжения генератора импульсов
треугольной формы.
Измерение частоты. Измерение частоты в приборе производит­
ся по той же схеме, что и измерение емкостей конденсаторов. Но те­
перь }Же измеряется ток через конденсатор известной емкости, ко­
торым пропорщюнален измеряемой частоте (рис. l О). Диапазон
измеряемых частот сверху ограничен полосой пропускания операци­
онного усилителя (150 кГц), сни-
зу - частотой иuзмеряемого СИГ·
МС1 (С с ) ОУ(МС. -НС)
нала, при которои возникают ме- F
111 12
1
s
ханические колебания стрелки
прибора (5-10 Гц). Изменение
пределов измерения частоты про­
изводят переключением конденса­
торов Сн, С12. Для нормировки
амплитуды входного напряжения *
используется микросхема МС1 в
r-;.........:.:~....____,
Иn1
качестве формирователя. На ее
выходе независимо от формы
входного напряжения получаются
прямоугольные импульсы одной и
той же амплитуды.
Рис. 1О. Структурная схема для
измерения частоты.
Автономную проверку (калибровку) в этом режиме измерения
можно проводить с помощью генератора треугольного напряжения,
состоящего только из МС2• Для этого с помощью кнопки 8 13 вывод
9МС2 подключают к выводу JOMC 1• Для калибров1ш необходимо
знать частоту генератора треугольного напряжения.
Коммутация всех режимов измерения осуществляется с помощью
пятикнопочного переключателя с зависимой фиксацией 81-85. При
этом режим измерения частоты включается нажатием кнопки Bs
(«С») и кнопки с независимой фиксацией 8 6 ( «f»).
Изменение пределов измерения производится с помощью пере·
ключателя на три положения 8 8а-8вк. а изменение шкал - с помо­
щью переключателя на шесть положений 81а-81г·
Трехкнопочный переключатель с зависимой фиксацией 89, 81 0 ,
Bt 2 изменяет полярность включения стрелочного прибора ИП1 ,при
измерении постоянных токов и напряжений и включает его в диаго­
наль диодного моста Д 1 -Д4 при измерении переменных токов и на­
пряжений, емкостей и индуктивностей.
Схема калибровки построена так, что в режиме измерения со­
противлений и индуктивностей калибровочный резистор R1 или ка­
либровочная катушка L 1 подключены к прибору и при нажатии кноп­
ки 8 13 отключаются. При измерении емкостей калибровочный кон­
денсатор Сз, наоборот, подключается к прибору при нажатии
кнопки В1з.
В качестве калибровочных резистора, конденсатора и катушки
желательно применить прецизионные элементы с номиналами, близ­
кими к тем пределам, где наиболее часто предполагается проводить
измерени~ и на которых желательно иметь наивысшую точность.
Индуктивность калибровочной катушки должна быть измерена на
частоте, близкой к той, которая применяется в приборе или же ча­
стота измерения должна быть по крайней мере раз в десять ниже
собственной частоты катушки. Это необходимо для того, чтобы раз­
ница между измеренной и щтинной индуктивностью была возможно
меньше. Чтобы в разных режимах измерения калибровку произво"
1&

дить вращением одной и той же ручки, в приборе применен сдвоен­
ньiй резистор R1a. Rз5.
Тумблер В 15 («Измерение - нуль») в положении «Нуль» отклю­
чает вход источника измеряемого напряжения и соединяет вход опе­
рационного усилителя с «землей», что позволяет контролировать
уход нуля вольтметра, не отключая прибора.
Кнопка с фиксацией В14 служит для включения прибора. При
выключенном приборе нажатием кнопки без фиксации В11 контроли­
руются питающие напряжения. В зависимости от того, какая кнопка
нажата - В9 или В 10, замеряется с помощью стрелочного прибора и
добавочных резисторов R12, R1з напряжеf!ие батарей Б1 и Б2 соот­
ветственно ( ± 6 В). Номиналы резисторов R12 и R1з равны между со­
бой и выбираются исходя из значения измеряемого напряжения ба­
тарей. Для 10-вольтовой шкалы и 100 мкА стрелочного прибора R12
и R13 приблизительно составляют по 100 kОм.
Операционный усилитель и генератор треугольного напряжения.
В универсальном измерительном приборе усилитель на микросхемах
MC3-MCs является основным элементом, используемым во всех ре­
жимах измерения. Из рассмотрения работы прибора в разных режи­
мах следует, что усилитель должен отвечать высоким требованиям.
l(оэффициент усиления по постоянному току при разомкнутой цепи
обратной связи должен быть свыше 10 тыс. Полоса пропускания при
единичттом усилении должна достигать нескольких сотен килогерц.
Особые требования предъявляются к дрейфу нуля (не выше 50-
100 мкВ/0С) и значению входного тока (не выше 10- 10 А). Макси­
мальное выходное напряжение должно быть менее ±3-4 В.
Для выполнения этих требований операционный усилитель в при­
боре собран на трех микросхемах. Микросхемы МС4 и MCs работают
во входном каскаде, представляющем истоковый повторитель со ста­
билизатором тока. Применение идентичных полевых транзисторов,
входящих в микросхему МС4 КПС104, обеспечивает большое вход­
ное сопротивление и малый дрейф нуля операционного усилителя.
Идентичные транзисторы, входящие в микросхему МС5 КIНТ591Б,
включенные стабилизатором тока по схеме «зеркало тока», повыша­
ют коэффициент ослабления синфазной составляющей.
Основное усиление операционному усилителю дает микросхема
МСз KIYT402. (Вывод 5 МС3 соединяется с правым контактом
Взэ - на схеме не показан.) Это интегральный операционный: уси·
литель, который требует внешних элементов коррекции С9 и С4, R34 .
При построении операционного усилителя необходимо руковод-
ствоваться следующим.
'
Основной дрейф нуля возникает во входном каскаде, поэтому
в нем должны применяться подобранные пары транзисторов. При от­
сутствии микросхемы КПС104 можно подобрать идентичные полевые
транзисторы, например типа КП302, КПЗОЗ. Для этого требуется
батарея напряжением 9 В, миллиамперметр на ток 5 мА и один эле­
мент 332. Миллиамперметр отрицательным выводом нужно подклю.:
чить к стоку полевого транзистора, а положительным к +9 В бата­
реи. Отрицательный вывод батареи следует подключить к истоку
полевого транзистора. При отключенном затворе нужно заметить по­
казание миллиамперметра. Затем следует подключить элемент плю­
сом к истоку, а минусом к затвору и замерить ток стока, который
теперь должен быть меньше. Два показания миллиа'мперметра срав­
нивают для подбираемых транзисторов. Если транзисторы отлича­
ются по двум показаниям более чем на 10%, то их применять сов-
16

местно не следует. Кстати, чем больше разница первого и второго
показаний миллиамперметра, тем выше усилительные свойства про-
веряемого транзистора.
'
.Может оказаться, что ток затвора полевых транзисторов превы­
шает 1 нА. В таком случае во входную цепь прибора следует ввести
резистор, уменьшающий падение напряжения из-за входного тока на
входном !елителе. Это можно сделать, например, с помощью допол­
нительнои группы контактов переключателя 81, как показано на
рис. 11. Вводимое сопротивление должно быть таким, чтобы заметно
снизить паразитное падение напря-
жения на делителе и одновременно
не изменить коэффициент деления
;
~50i
входного делителя. По этим сообра-
Вва
жениям это сопротивление должно
составлять 500 кОм.
Рис. 11. Схема включения дополни­
тельного резистора, уменьшающего
смещение нуля уси'лителя.
Несколько слов о генераторе треугольного напряжения, собран­
ном на микросхемах МС1 и МС2. Треугольное напряжение в приборе
выбрано, во-первых, для повышения точности измерения (особенно
на очень низкой частоте), во-вторых, из-за простоты формирования.
Микросхема МС2 используется в режиме генератора благодаря поло­
жительной обратной связи с ее выхода 5 на неинвертирующий вход
10 и перезаряда конденсаторов С5-С8 через резистор R22. вклю­
ченный между выходом и инвертирующим входом МС2. Хотя пере­
заряд емкости конденсатора идет по экспоненциальному закону, при
помощи резисторов R24 можно подобрать глубину обратной связи
такой, что перезаряд происходит на начальном линейном участке
экспоненты. Получаемое на конденсаторе треугольное напряжение
имеет хорошую линейность, однако малую амплитуду. Поэтому для
усиления треугольного напряжения используется вторая микросхема
МС 1 , включенная как неинвертирующий усилитель с регулируемым
коэффициентом усиления. Изменяя глубину отрицательной обратной
связи с помощью резистора Ri's, можно регулировать амплитуду на­
пряжения треугольной формы на выходе генератора.
Частоту ге.1;1ератора можно изменять переключением конденсато­
ров С5, С6 в режиме измерения индуктивностей и С1, Св - в режиме
измерения емкостей. Емкости конденсаторов Cs, С6 должны разли­
чаться в 10 раз, а С7, С8 - в 100 раз с точностью 2-5%, так как
калибровка и для индуктивностей, и для емкостей производится лишь
на одном пределе измерения.
КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРА И ЕГО НАЛАЖИВАНИЕ
Универсальный измерительный прибор выполнен в виде перенос­
ной конструкции. Микроамперметр и источники питания укрепляются
в левой части корпуса прибора, BGe остальное - в правой. На перед­
ней панели прибора (ее размеры приведены на рис. 12) расположены
тумблер «Нуль- измерение», входные зажимы прибора, переключа-
17

тели шкал и пределов, режимов измерения и полярности, кнопки
калибровки и включения прибора, руч1ш калибровочных резисторов
и ручки установки нуля. Внешний вид прибора изображен на рис. 13.
Стоелочный прибор типа М266 и батарея из восьми элемен·
тов 332, элемент 373 крепятся на скобе, размеры которой приведены
на рис. 14. Свободное пространство под стрелочным прибором ис­
пользуется для размещения соединительных проводников, щупов и
сверху закрывается крышкой.
Внутренние l'a8ugc6r
'1.ЗгtJ.fJnB 1мн
Рис. 12. Передняя панель прибора.
Операционный усилитель и генератор треугольного напряжения
размещаются на печатных платах, разводка которых дана на
рис. 15, а, б. Остальные детали: резисторы и конденсаторы - разме­
щаютtя на стойках или распаиваются непосредственно на ламелях
переключателей {рис. 16).
К:онструкция прибора во многом зависит от применяемых в при­
боре переключателей и стрелочного прибора.
В качестве стрелочного прибора можно использовать микроам­
перметры М24, М265 и другие с током полного отклонения 100 мкА.
Стрелочю111й прибор должен иметь две линейные шкалы: первую -
на 100 делений, вторую- на 300 делениf1. При отсутствии второй
шкалы у микроамперметра ее наносят от руки. Такой выбор шкал
позволяет проводит~ отсчеты в интервалах от 30 до 100 и от 100 до
300 делений.
Переключатель В6 галетного типа ПГЗ на три положения
{ПГ3-ЗП 12Н), переключатель В7 типа ПГ2 на шесть по.10.жений
(ПГ2-II-6П6НТ). Тумблер 8 15 типа П1Г2-1Т. Остальные переключа­
тели кнопочные типа П2К.. Можно применить и другие переключа­
тели, но при этом размеры прибора увеличатся.
18

Рис. 13. Внешний вид универсального измерительного прибора.
Рис. 14. Скоба для крепления
микроамперметра.
5"7,5
160
Внутренние pa.Ouyclll
' uзгv.оо~ 1мн
Сопротивления резисторов R1-R11, Rн-R11, R2s-Rзз должны
быть подобраны с точностью 0,5-1 %.
Микросхема КЛС104 (МС4, см. приложение) может быть заме­
нена микросхемой КПС202 или двумя подобранными транзисторами
типа КП302, КП303. Корпуса подобранных транзисторов желательно
склеить. Микросхема ЮНТ591Б (МС5 ) может быть заменена микро~
схемой R.l HT29 l или двумя однотипными транзисторами с близкими
параметрами типа КТ315, КТ312, КТЗО6 и др. Микросхема ЮУТ402Б
19

(МС3 ) может быть заменена любым интегральным операционным
усилителем с коэффициеr~том усиления uбольше 10 тыс" выходным
напряжением не менее ±3 В и с полосои пропускания в несколько
сотен килогерц.
Три микросхемы операционного усилителя мо~шо заменить более
совершенным операционным усилитеJrем на однои микросхеме типа
К284УДIА-К284УД1В с полевыми транзисторами на входе. Этот
xRz4
/( в '+fJ
-t 68
общ.
МС3
11С4
к Rц7
-68
8ь1хоD
а)
-68
+sв
Ru;
: }вхоU
х Rzff
б)
Рис. 15. Разводки печатных плат генератора треугольного напряже­
ния и операционного усилителя (Ml : 1).
операционный усилитель имеет коэффициент усиления на частоте
1000 Гц более 20 тыс, температурный дрейф нуля менее 50 мкВ/ 0С,
входное сопротивление по постоянному току бoJree 150 МОм. При
единичном усилении он допускает частоту 4 МГц. Потребляемый ток
2,5 мА. Схема включения операционного усилителя в прибор приве­
дена на рис. 17. Преимущества такого операционного усилителя оче­
видны: упрощение монтажа (вместо трех микросхем используется
только одна), повышение стабильности работы прибора, расширение
области частот, в которой он может работать. Наконец, большая
экономичность, применение только одного элемента коррекции. На­
пряжение источников питания операционного усилителя на микро­
схемах К284УДIА-К284УД1В составляет ±9 В. Для питания
можно применить две «Кроны» или две аккумуляторные батареи
7Д-01,
20

При сборке и монтаже прибора нужно придерживаться следую"
щей последовательности.
1. Распаять на печатных платах детали операционного усилите­
ля и генератора треугольных импульсов, а на планках с контакта­
ми - прецизионные резисторы.
2. Укрепить на передней панели все переключатели и осущест"
вить взаимное соединение их контактных групп.
Рис. 16. Вид прибора со снятым кожухом.
3. У становить на передней панели с помощью стоек платы опе­
рационного усилителя и генератора треугольных импульсов, планки
с прецизионными резисторами, переменные резисторы установки ну­
ля и калибровки. Укрепить входные гнезда прибора.
4. Произвести монтаж и распайку оставшихся деталей прибора
и взаимных соединений согласно схеме.
5. На переднюю панель прикрепить фальшь-панель iI нанести на
нее обозначения органов управ.11ения и входных зажимов.
Применяемый в приборе опера-
МС
ционный усилитель работает с малы-
J<Z8l/YД1A
ми входными токами, поэтому осо-
бое ьнимание следует уделить чисто-
+98
те как печатной платы, на которой он
собирается, так и чистоте применяе­
мых деталей, их выводов. По окон-
чании монтажа места соединений
к Вз3
Рис. 17. Схема включения операцион­
ного усилителя К284УД1.
-98
21

очищают от остатков флюса, грязи и пыли путем протирания ват­
ным тампоном, смоченным каким-либо растворителем.
Зажимы прибора устанавливают на фторопластовую пластину.
Монтаж входных цепей прибора выполняется с использованием про·
вода во фторопластовой изоляции типа МГТФ. Следует подчеркнуть,
что данный прибор имеет высокую чувствительность, поэтому он мо­
жет реагировать на всякого рода наводки и помехи. Для борьбы с
ними прибор доJrжен быть хорошо экранирован. Корпус прибора
должен представлять собой глухой кожух из проводящего мате­
риала. Его можно изготовить из пластмассы (орг0стекло, гетинакс;,.
текстолит), но при этом внутри оклеить меднои или латуннои
фольгой. Хороший корпус получается из фольгированного стекло­
текстолита.
После сборt{И стыки соединений корпуса тщательно пропаивают.
Отсек, в котором располагается операционный усилитель, должен
быть пыле- и светонепроницаемым. Желательно туда же поместить
осушитель (силикагель или пятиокись фосфора).
Налаживание прибора. 1( настройке и проверке прибора следует
приступать только после тщательной проверки монтажа печатных
плат операционного усилителя, генератора треугольного напряжения
и всех взаимных соединений в приборе. Убедившись, что монтаж при­
бора выполнен верно, переходят к его налаживанию.
Вначале проверяют и налаживают операционный усилитель,
генератор треугольного напряжения, затем налаживают прибор в
целом во всех режимах измерения.
Проверку операционного усилителя удобно проводить вне при­
бора, Для этого включают усилитель по схеме измерения напряже­
ний, изображенной на рис. 2. В цепь обратной связи включают ре­
зистор сопротивлением 100 Ом. Два признака свидетельствуют об
исправной работе операционного усилителя. Это, во-первых, отсут­
ствие зашкаливания стрелки прибора и, во-вторых, небольшой ток
потребления (приблизительно 4 мА как от положительного, так
и отрицательного источников напряжения). Если эти оба признака
присутствуют, следует выставить нуль операционного усилителя
с помощью резистора «Уст.О». Может оказаться, что его сопротив­
ление мало и нуль находится на пределе регулировки. В этом случае
добавляют в соответствующее плечо переменного резистора постоян­
ный резистор сопротивлением 100-300 Ом и добиваются того, что­
бы стрелка прибора на нулевой отметке находилась при среднем
положении ручки рези.стара.
Ес.11и окажется, что стрелка прибора зашкаливает рез1<0 или у
операционного усилителя повышен ток потребления, проверяют ре­
жим операционного усилителя, исправность примененных в нем дета­
лей и, самое главное, устойчивость его работы. Возбуждение, r~ара­
зитная генерация усилителя может быть обнаружена с помощью
осцчллографа, подключаемого входом «У» к выходу усилителя 5
микросхемы МС,. Мерой борьбы с генерацией усилителя является
подбор корректирующих элементов. Однако нужно помнить, что при
коррекции существенное увеличение номиналов С9 , С4 приведет к су­
жению полосы пропускания усилителя.
После установки нуля проверяют входной ток операционного
усилителя. Для этого между неинвертирующим входом и «землей»
включают резистор сопротивлением 1О МОм. Если стрелка прибора
01клонилась более чем на 5-1 О% от всей шкалы, то целесообразно
вход прибора выполнить по схеме, приведенной на рис. 11.
22

Следующnя проверка заключается э измерении максимального
выход;юrо напряжения усилителя. Для этого включают резистор об­
ратнои связи (см. рис. 2) сопротивлением 40 кОм, а между неинвер­
тирующим входом и «землей» включают два последовательно соеди­
ненных элемента 332. Стрелка прибора в этом случае должна от­
клоняться почти на всю шкалу, Изменив полярность элементов на
входе и полярность микроамперметра, убеждаются, что показания
прибора те же самые.
Последняя проверка усилителя сводите~ к измерению его полосы
пропускания. Для этого при сопротивлении обратной связи 1 кОм
на вход операционного усилителя от звукового генератора подают
синусоидальное напряжение амплитудой 50-75 мВ и частотой по·
рядка 1000 Гц. Амплитуду выходного напряжения звукового генера­
тора контролируют по параллельно включенному ему милливольт­
метру типа, например, В3-38. Увеличивая частоту напряжения, по­
даваемого от генератора, и поддерживая его амплитуду постоянной,
фиксируют показания стрелочного прибора на выходе усилителя.
При уменьшении его показаний в 0,7 раза замечают частоту напря­
жения, подаваемого с генератора. Эта частота и определяет полосу
пропускания операционного усилителя. Она не должна быть ниже
150-200 кГц.
Налаживание генератора треугольного напряжения на микросхе­
мах МС1 и МС2 лучше всего проводить с помощью осциллографа.
1( плате с генератором треугольного напряжения подключают пита­
ние и резистор, регулирующий усилев:ие, а в качестве внешней емко­
сти, задающей частоту треугольного напряжения, подключают кон­
денсатор емкостью 0,15 мкФ. Вход «J'» осциллографа подключают
к выходу 9 микросхемы МС2 и убеждаются в наличии треугольного
напряжения. Затем с помощью подстроечноrо резистора R2 4 подби­
рают такую глубину положительной обратной связи, чтобы амщшту­
да треугольного напряжения на вь1воде 9 МС2 составляла 25-50 мВ.
Подключив вход осциллографа к выходу микросхемы МС1 , убежда·
ются в устойчивой работе усилителя н в плавной регулировке ампли­
туды треугольного напряжения на его выходе.
В некоторых случаях для устойчивой работы усилиr~ля треуголь·
ного напряжения между выводами 3 и 4 МС1 необходимо включить
конденсатор емкостью 30-40 nФ. а между выводами 1 и 12- пос·
ледовательно включенные резистор сопротивлением 100 Ом и кон­
денсатор емкостью 1000 пФ. Максимальная амплитуда выходного
треугольного напряжения должна быть не менее 2-3 Б. После про·
верки генератор треугольного напряжения может быть установлен
в корпус.
Методика налаживания прибора со встроенными в него опера·
ционным усилителем и генератором 1'реугольноr·о напряжения также
сводится к проверке цепи установки fIYJJЯ, отсутст13ия во3(Sуждения
во всех режnмах измерения, возможности калибровки прибора в ре­
жиме измерения сопротивлений и налцчия на гне~де «* » треуголь­
ного напряжения в режимах измеренuя инду15тщшостей и емкостей.
После этих общих проверок приступают к пр9верке прибора кон­
кретно в каждом режиме измерения на каждQМ его пределе. Про­
верка должна производиться после ~-9-минутнgго прогрева уни"
версального измерительноrо прабор~r
·
При проверке f1:риб9ра f( режиме {l~M~pe!!J&fJ п9стоя,,нных μаnря~
жений и токов в качестве образцоврI~ сJ.Iедует п~именять приборы
магнитоэлектрической системы с классом точности не хуже 015 %._
23

Образцовый прибор подключают параллельно входным зажимам при·
бора, на которые подается постоянное напряжение разного значе·
ния. Образцовые приборы желательно выбирать так, чтобы их верх·
ний предел отличался от верхнего предела измерения проверяемого
прибора не более чем на 5%.
Результаты измерения основной погрешности (в процентах), про·
веденные автором при испытании прибора на установке В 1·4 (для
проверки электронных вольтметров) в режиме измерения постоянных
напряжений, приведены в табл. 6.
Таблица 6
Шкалы
10
30
100
300
1000
3000
Пределы измере.
ния
на пряже·
ний:
мВ
0,6
0,1
0,2
0,2
0,4
0,2
в
1,6
1,7
2,0
2,0
Перед проверкой прибора в режиме измерения переменных на·
пряжений производится его подстройка по частоте. Для этого на
вход прибора от звукового генератора подают напряжение часто·
той 1000 Гц с такой амплитудой, чтобы стрелка прибора совмести·
лась с последним делением десятивольтовой шкалы. Затем на вход
прибора подают напряжение частотой 50 кГц той же амплитуды и,
вращая ротор конденсатора С 1 , устанавливают стрелку прибора
опять на последнее деление шкалы. Необходимо иметь в виду, что
линейность шкалы прибора при измерении напряжений свыше 50 кГц
нарушается.
Результаты измерения основной погрешности одного из образ·
цов прибора (в процентах) в этом режиме на установке Bl-4 при·
ведены в табл. 7.
Таблица 7
Пределы из-
Входное напряжение, мВ
мерения на-
1
1
1
1
1
1
1
1
пряжений на
3
6
частоте
10
30
60
100
300
600
1000
1000 Гц
10 мВ
6,5 2,5 1,5
-
-
-
-
-
-
100 мВ
-
-
-
5,5
3
1,5
-
-
-
1000 мВ
-
-
-
-
-
-
4,8 2,4 1,5
Проверку прибора в режимах измерения сопротивлений, емкостей
и индуктивностей удобнее всего производить по образцовым рези·
сторам, конденсаторам и катушкам. Их значение должно быть подоб·
ра~о с точностью 1-2% и составлять 0,8-1 верхнего предела каж·
дого поддиапазона.
24

Рд&ОТд С ПРИ&ОРОМ
1. Перед включением прибора необходимо установить корректо"
ром стрелку на нулевую отметку и проверить питающие напряжения.
Для этогuо, нажав кнопку 8 9 «+», а затем кнопку 8 11 , по десяти­
вольтовои шкале измеряют напряжение источника положительногQ
знака; нажав кнопку 810 «-», а также кнопку 8 11 , измеряют напря­
жение источника отрицательного знака. Если питающие напряжения
того и другого знака находятся в пределах 5-6 В, кнопкой 8 14 вr<юо­
чают прибор. Дав прибору прогреться 3-5 мин, перехо.l(ят к изме·
рениям.
2. Режим измерения напряжения задается нажатием кнопок 8 1
«U» и 8 9 «+» или В 10 «-» или 812 «......, ». После этого переключателя­
ми 8в и 8 7 устанавливают предел измерения 10 мВ, а тумблер 8 15
ставят в положение «Нуль». Ручкой «Уст.О» совмещают стрелку при­
бора с нулевой отметкой шкалы. Затем переключателями 8 8 и 8 7
выбирают нужный предел измерения и подают на вход « = U» или
«~И» измеряемое напряжение. Тумблер 815 ставят в положение
«Измерение» Если при измерении постоянных напряжений стрелка
отклоняется влево, необходимо изменить полярность измеряемого
напряжения кнопками 8 9 «+» или 810 «-». Абсолютное значение
постоюшого напряжения можно измерять при нажатой кнопке
В12 «......,».
При измерении переменных напряжений для повышения точнос­
ти переключатель пределов измерения 8 7 нужно ставить в такое
положение, чтобы не производить отсчет показаний на начальной
трети шкалы. При измерении малых переменных напряжений реко­
мендуется убедиться, что на вход вольтметра поступает только из­
меряемое напряжение, а не какие-либо наводки, помехи.
Если при измерениях на малых пределах окажется, что соеди­
нительные провода являются антеннами и на них наводится напря­
жение помех, то нужно для соединенпя входа прибора с источником
измеряемого напряжения применить экранированный кабель, подклю­
чаемый к специальному высокочастотному разъему Гщ (ВЧ) (третье
положение 8 8 ). К. этому же высокочастотному разъему можно под­
ключать детекторную головку (рис. 18) для измерения высокочастот­
ных напряжений до 100 МГц. Однако при этом шкала получается
нелинейная и ее нужно отградуировать с помощью генератора стан­
дартных сигналов.
В некоторых случаях при измерении напряжений в высокоом­
ных цепях может оказаться также полезным использование ВЧ
гнезда Гн7 • При этом роль сопротивления утечки для входного тока
операционного усилителя выполняет внутреннее сопротивление изме­
ряемого источника напряжения. Вольтметр с таким высокоомным
входом (входное сопротивление в этом случае на постоянном токе
составляет 150-200 МОм) может применяться для измерения самых
различных электрических и неэлектрических величин, преобразован­
ных в пропорциональное им напряжение. Для этого могут быть ис­
пользованы всевозможные емкостные, пьезоэлектрические и подобные
им датчики.
3.-При
измерении постоянных и переменных токов необходимо
нажать на кнопку 8 2 «1», а измеряемые токи подавать на гнездо «/»
или «lA» (на пределах 1-3 А). u
u
4. Измерение сопротивлении про.,изводят в такои последователь­
ности. Вr~лючают режим «R» кнопкои 83, нажимают кнопку р10 «-»
25.

и переключателями 8 8 и 8 7 устанавливают предел, равный сопротив·
лению калибровочного резистора. Например, для калибровочного
резистора R. 1=1000 Ом Вв ставят в положение «омы», а 81- в по·
ложение «1000» и переменным резистором R. 36 совмещают стрелку с
последним делением шкалы. Затем подключают к зажимам измеряе·
мый резистор и нажимают кнопку 8 13 , а переключателями 8в и 81
устанавливают наиболее удобный для измерения предел. Важно за·
помнить последовательность операций при измерении сопротивлений:
Вход
)
г------n
оCzR1I
1 с,15 зоо2оок н/W
J_1
~
т
"
1д1
1
1 Д106
1
L---
__J
калибровка, подключение измеряе·
мого сопротивления и только потом
нажатие кнопки 813 «Измерение».
Нажатие кнопки 81з без подключен·
ного к зажимам измеряемого рези·
стара нежелательно.
Рис. 18. Схема детекторной головки.
Прибор можно использовать и в качестве пробника. Когда не
требуется большой точности. переключ.ателями 8 8 и 8 7 устанавлива­
ют предел, равный сопротивлению калибровочного резистора R1, а
переменным резистором R36 устанавливают стрелку в конец шка­
лы и по тому, насколько отклоняется влево стрелка относительно
середины, судят о приближенном сопротивлении проверяемой цепи.
5. При измерении емкостей flажимают кнопку 8s «С» и кнопку
8 12 «,....., », а переключателями 8 8 и 8 7 устанавливают предел, равный
емкости калибровочного конденсатора. Например, для С1 в 1000 пФ
8 8 ставят в положение «пФ», а 8 7 - в положение «l 000». Подстройку
производят при нажатой: кнопке 81з. вращая перемt:нный резистор
R18 до совмещения стрелки прибора с последним делением шкалы.
Кнопку 8 13 отпускают и подключают измеряемый конденсатор к за·
жимам прибора.
6. При измерении индуктивностей нажимают кнопки 8 4 «L» и
8 12 «,....., », а переключатели В8 и 8 7 ставят в положения, соответству­
ющие калибровочной индуктивности. Ручкой: переменного калиб·
ровочного резистора R. 18 совмещают стрелку прибора с последним
делением шкалы. Затем подключают измеряемую катушку к зажи·
мам прибора и нажимают кнопку В 13 «Измерение».
7. При измерении частоты нажимают кнопки 8 5 «С» и 8 6 «F».
Переключателями 8 8 и 8 7 устанавливают предел 1000 или 3000 Гц.
Затем нажимают кнопку калибровки 81з и убеждаются по показани­
ям прибора в его работоспособности в данном режиме. После этого
подключают источник переменного напряжения неизвестной частоты
к зажимам «f» и «*~ и, установив переключателями В8 и 8 7 наибо­
лее удобный предел, проводят измерение.
8. Генератор треугольного напряжения на микросхемах МС1 и
МС2 может самостоятельно применяться для налаживания низкочас­
тотной аппаратуры. В зависимости от требуемой частоты включают
режим измерения индуктивностей: или емкостей. В режиме измерения
индуктивностей (при нажатой кнопке 8 4) переключатель 8 7 должен
быть или в положен~и «1000» или «3000». Если 8 8 ню~одится в поло­
жении «МКГ», то частота треугольного напряжения, действующего
на гнезде «*» относительно корпуса прибора1 составляет около
26

20 кГц и около 2 кГц, если 8 8 находится в по.ложении «МГ». В ре­
жиме измерения емкостей частота треугольного напряжения равна
приблизительно 200 Гц при положении переключателя 8 8 «пФ» или
«нФ» и около 2 Гц в положении 8 8 «мкФ». Амплитуду выходного
треугольного напряжения можно изменять переменным резисто­
ром R1 8•
Для питания прибора в стационарных условиях можно приме­
нить стабилизированный выпрямитель, схема которого изображена
на рис. 19. Сетевое напряжение пониж1ается трансформатором Тр 1 и
Рис. 19. Стабилизированный выпрямитель.
выпрямляется мостовым выпрямителем д1-д10. Параметрический
стабилизатор наrтряжения обеспечивnет на выходе стабилизированное
напряжение 12,6 В. С помощью схемы симметрирования на микро­
схеме МС 1 и транзисторах Т2-Т4 оно превращается в двуполярное
напряжение ± 6,3 В.
С помощью переменного резистора R4 осуществляется предвари­
тельная установка напряжений ±6,3 В. Микросхема МС1 работает
как компаратор, в котором сравниваются напряжения средней точки
на выходе выпрямителя и напряжение установки симметрии, снимае­
мое с движка переменного резистора R4· В зависимости от того, ка­
кое из них больше, происходят открывание верхнего или нижнего
плеча выходного каскада симметрирования и выравнивание напря·
жений. Цепочка из резистора Rs и конденсатора Св, а также конден­
сатор С7 служат для предотвращ~ния самовозбуждения операционно­
ного усилителя. Резистор Rб предназначен для установки тока вы"
ходных транзисторов значением 5-10 мА.
Напряжение с обмотки ll трансформатора Тр 1 выпрямляется
диодным мостом д1-Д4 и также подается на стабилизатор напряже­
ния, собранный на стабилитронах дs, Д6 по разностной схеме, в ре­
зультате чего на выходе получается напряжение 1,4 В.
27

81
D,1-r
1:0-
Уо-
100-
1000-
82
=U-r
NIJ-
=mA-
NfТIA -
нон- с,0,01
mA
;:;:;[
1000
rn>-1 - -
Гн5 6 Оош,
R
R1в
ЗООн
Рис. 20. Модифицированный вариант универсального измеритедьного
прибора.
Трансформатор Тр 1 выполнен на сердечнике Шl6Х32. Обмотка
1 содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,16, обмотка // 150 витков
провода ПЭВ-1 0,69 и обмотка lll 210 витков провода ПЭВ-1 0,35.
Экран между сетевой и вторичной обмотками сделан в виде слоя
провода ПЭВ-1 0,16.
В некоторых случаях можно пользоваться и бо.11ее простыми
схемами стабилизированных выпрямителей.
МОДИФИЦИРОВАННЫА ВАРИАНТ ПРИБОРА
В отличие от описанного этот вариант прибора предназначен
только для измерения постоянных и переменных токов, напряжений
и активных сопротивлений. Постоянные и переменные напряжения
28

Св
_______......"zs)(1oв
В3 Внл. 51 '1158
~r--1 +
Дg
XДS'ZZ
8zг
+
ип1
измеряются на пределах О, 1, l, 1О, 100, 1ООО В, постоянные и пере­
менные токи - на преде.JJах 0,1, l, 10, 100, 1000 мА. Пределы изме­
рения активных сопротивлений: 0,1, 1, 10, 100, 1000 кОм. Перемен­
ные напряжения, токи и активные сопротивления отсчитываются по
линейной шкале. Диапазон частот, в котором измеряются перемен­
ные напряжения и то1ш, составляет 150 кГц. Погрешность измерения
во всех режимах и на всех пределах не превышает 5%.
В приборе применена одна микросхема К284УД1. Коммутация
режимов и пределов измерения осуществляется с помощью двух га­
летных переключателей. Питается прибор от батареи типа 3336Л.
Потребля~мый ток не превышает 50 мА.
29

Пpfl измерении постоянных токов и напряжений в данном ва­
рианте не требуется переключать п_олярность прибора. Индикация
знака измеряемых величин производится нажатием кнопки «Знаю>.
Если при этом стрелка прибора отклоняется вправо, то знак измеря­
емой величины положительный, и наоборот.
Шкала переменных токов и напряжений проградуирована в дей­
ствующих значениях синусоидального тока и напряжения. Все шка­
лы прибора линейны и кратны десяти, поэтому можно применить
микроамперметр на ток 100 мкА без переделки шкалы.
Электрическая схема прибора приведена на рис. 20. Она вклю­
чает в себя: операционный усилитель на микросхеме МС1, микроам­
перметр ИП1, элементы коммутации и т. д. Работа прибора в разных
режимах измерения не требует особого пояснения. Она основана на
тех же принципах, которые заложены в универсальный измеритель­
ный прибор и рассмотрены ранее. Следует лишь отметить, что и при
измерении постоянных токов и напряжений микроамперметр вклю­
чен в диагональ диодного моста в цепи обратной связи усилителя.
Индикация же знака постоянных токов и напряжений производится
путем дополнительного разбаланса операционного усилителя подачей
небольшого отрицательного напряжения на его инвертирующий вход
при нажа'Гии кнопки !(Н1б «Знаю>.
Для того чтобы шкала переменных токов и напряжений прибо­
р а была проградуирована в действующих значениях измер.яемых си·
нусоидальных величин, в этих режимах используются резисторы об­
ратной связи R1з, Ra. Для пределов измерения 1000 В и 1000 мА
используются отдельные гнезда Гн 2 и Гна, что позволяет снизить
требования к применяемым в приборе переключателям.
Переключатель В2 служит для переключения режимов работы,
переключатель В 1 для переключения пределов измерения. В режиме
измерения сопротивлений используется та же схема включения опе·
рационного усилителяr что и в универсальном измерительном при·
боре, но опорное напряжение снимается со стабилитрона Д 1 • Это
позволило исключить калибровку по прецизионному резистору.
Микросхема К.284УД1 объединяет три каскада усиления и эмит­
терный повторитель. Первый каскад усиления представляет собой
дифференциальный усилитель на подобранной паре полевых транзи­
сторов с п-каналом Т1, Т2 и генератор тока на биполярном транзи­
сторе Т1з. Температурная стабилизация осуществляется включением
в базовую цепь Т 1 з транзистора Тн., работающего в диодном режиме.
Второй каскад также является дифференциальным и выполнен
на транзисторах Т?. и Т12. Он содержит динамическую нагрузку на
транзисторе Т". Транзистор Т5 служит для термостабилизации дина­
мической нагрузки.
Третий каскад усиления на Тв, То имеет в качестве нагрузки
выходное сопротивление транзистора Т9 и входное сопротивление
транзисторов Т10 и Т11. С третьим каскадом связан двухтактный
эмиттерный повторитель на транзисторах Т 10 и Т 11 , обеспечивающий
низкое выходное сопротивление схемы в целом. Транзисторы Т6 , Т1
задают необходимый исходный режим повторителя. Установка на­
пряжения смещения нуля микросхемы производится с помощью ре­
зистЩJов R11, R1в («Уст. О грубо» и «Уст. О точно»).
Для устойчивой работы микросхемы используется простая кор­
рекция с помощью конденсатора С9, включаемого между выводами
5 и 8 микросхемы. Для защнты операционного усилителя от пере·
грузок применен стабилитрон Д2.
зо

Два напряжения ±9 для микросхемы МС1 получаются с по·
моЩью преобразов·ателя напряжения, собранного по двухтактной
схеме на Т15 и Т1в. Дополнительное повышение выходного напряже·
ния достигается применением схемы удвоения напряжения. Питаю·
щие напряжения контролируют с помощью пороговой схемы на Т17
и T1s - триггере Шмитта, управляемом напряжением, которое сии·
мается со стабилитрона Д5. При нормальном питании Т17 открыт,
а T1s закрыт. При снижении питающих напряжений на 1-1,5 В
транзистор т 1, закрывается, а T1s открывается. При этом загорается
Рис. 21. Операционный усилитель на двух микросхемах.
светодиод Д11о, сигнализируя о необходимости замены батареи пи·
тания.
Конструкция этого прибора подобна ранее описанной, однако
его габариты можно значительно уменьшить. В приборе желательно
использовать резисторы R2-R11,. с допуском 1-2%, так как они оп·
ределяют точность измерений. При отсутствии нужных номиналов
требуемое сопротивление набирают последовательным или парал·
лельным соединением нескольких резисторов. Переключатели 8 1-82
любого типа на пять положений; кнопка Кн1 имеет две группы кон·
тактов; 8?. -
кнопка с фиксацией или тумблер. В качестве измери·
тельного Прибора можно применить любой микроамперметр на ток
100 мкА.
Микросхему МС 1 можно заменить операционным усилителем
К544УД1 или К140УД8. Характеристики этих !\1Икросхем приведены
в приложении. Вместо МС1 можно применить и две микросхемы
КПС105А и КIУТ531А, включив их по схеме, приведенной на рис. 21.
Микросхема К.284УДl хорошо заменяется также операциош1ым уси­
лителем, примененным в универсальном измерительном приборе. При
этом микросхему К1 УТ402 можно заменить микросхемой Ю УТ401Б.
Следует заметить, что снижение напряжения питания до ±9 В вмес­
то ±15 или ±12 В мало сказывается на ухудшении характеристик
прибора, потребляемый же операционным усилителем ток снижается,
что повышает экономичность прибора.
Транзисторную сборку КТС622 можно заменить дискретными
транзисторами типов КТ345, КТ361 и др.
31

Трансформатор ТР1 наматывают на кольце К10Х4ХЗ из фер­
рита 2000НМ. Обмот1ш 1, 11 содержат 5 витков провода ПЭЛШО
0,14, обмотки lll, IV, V содержат по 15 витков провода ПЭЛШО
0,14.
Налаживание прибора начинают с преобразователя напряжения
на Т 15 , Т16. Для возникновения генерации очень важно правильно
подключить выводы трансформатора Тр1 в соответствии со схемой.
Начала обмоток на рис. 20 обозначены точками. Устройство контро­
ля питающих напряжений на Т 17, Т1 8 практически налаживания не
требует. Может лишь потребоваться подбор сопротивления резисто­
ров R25, R2в для правильного срабатывания порога триггера. Пра­
вильно выбранный порог соответствует загоранию светодиода при
падении напряжения питания с +18 до +17 В.
Налаживание операционного усилителя сводится главным об­
разом к устранению возможного самовозбуждения на некоторых
пределах измерения. Для борьбы с генерацией может потребоваться
увеличение емкости конденсатора С9 • Суммарный ток, потребляемый
операционным усилителем как от положительного, так и отрицатель­
ного источников напряжения, не должен превышать 5-1 О мА. Вклю­
чив режим измерения постоянных напряжений и предел 0,1 В, за­
мыкают накоротко входные зажимы «,,...,И» и «*», а переменными
резисторами R 1 в, R1 1 добиваются установки нуля микроамперметра.
Благодаря малому дрейфу нуля в операционном усилителе по­
следующая установка его практически не требуется. Переключая
пределы измерения прибора, убеждаются с помощью регулируемого
источника напряжения, контролируемого с помощью эталонного
прибора, в исправной работе прибора на всех пределах измерения
постоянных напряжений. Аналогично проверяют прибор в режиме
измерения переменных напряжений, подавая на вход изменяемое по
амплитуде напряжение от звукового генератора частотой 1000 Гц.
Конденсатор С1 подстраивается при напряжении на входе прибора
10 В частотой 20 кГц.
Режим измерения сопротивлений на каждом диапазоне прове­
ряют с помощью магазина сопротивлений или с помощью образцо­
вых резисторов, сопротивления которых были бы известны с точ­
ностью 1-2% и имели номиналы 0,8-1,0 верхних значений пределов
каждого поддиапазона. Предварительно калибруют и подстраивают
прибор в этом режиме измерения, для чего устанавливают предел,
соответствующий номиналу резистора R19. Затем с помощью под­
строечного резистора R2o добиваются совмещения стрелки прибора
с последним делением шкалы. Дальнейшая подстройка в этом режи­
ме не требуется. Измерение сопротивлений производят в следующей
последовательности: сначала подключается резистор с неизвестным
сопротивлением, затем нажимается кнопка «Измерение R». Нажатие
кнопки «Измерение R» при отключенном резисторе будет приводить
к зашкаливанию стрелки микроамперметра.
Работа с прибором не требует особых разъяснений. Отметим
лишь некоторые особенности.
При измерении переменных напряжений, содержащих постоян­
ную состав~яющую, следует подключать прибор через внешний раз­
делитеJ1ьныи конденсатор!
Для удобства работы с прибором при измерении постоянных то­
ков и напряжений кнопку «Знак» можно расположить непосредст­
венно на измерительном щупе. Эта же кнопка (другая группа кон­
тактов) может использоваться при измерении сопротивлений.
32

ЦИФРОВОМ 6ЛОК ИНДИКАЦИИ
Описываемый универсальный измерительиый прибор можно пре­
образовать в переносный цифровой прибор с автономным питанием,
дополнив его масштабным усилителем, аналого-цифровым преобра­
зователем (АЦП) и устройством цифрового отсчета.
Структурная схема цифрового блока инддкации приведена на
рис. 22. Постоянное напряжение на резисторе R (включенном вместо
стрелочного индикатора) во входном устройстве 1 после масштаб­
ного преобразования поступает на преобразователь 2 «напряже-
R1
~
~~~ ....._._~
.___......
Рис. 22. Структурная схема цифрового блока индикации.
ние - частота», где формируете.я импульсное напряжение, частота
которого прямо пропорциональна ьзмеряемому напряжению. Час­
тота измеряется с помощью электронно-счетного частотомера 3.
Кроме того, в состав цифрового блока входят индикатор пере­
грузки прибора 4 и индикатор обратной полярности измеряемого на­
пряжения 5.
Электрическая схема цифрового блока индикации приведена на ,
рис. 23.
Входное устройство представляет собой операционный усили­
тель с дифференциальным входом (микросхема МС1 ). Выходное на­
пряжение МС, управляет частотой генератора, собранного на тран­
зисторах Т1 и Т2. Этот генератор является преобразователем «на­
пряжение- частота». Применение однопереходного транзистора
К.Тl 17Б существенным образом упрощает построение генератора,
обеспечивая при этом малую зависимость генерируемой частоты от
изменения питающих напряжений.
Генератор перестраивается по частоте в диапазоне от 100 Гц
до 10 кГц. Погрешность преобразования составляет около 1%. Ниж­
нее значение частоты задается емкостью конденсатора С3 и началь­
ным током коллектора Т2, который устанавливается резистором Ra.
Диа;-rазон перестройки определяется сопротивлением резистора R1 •
Импульсное напряжение с резистора R1б подается на формирователь
импульсов на микросхеме МС2. Его выходное напряжение соответ­
ствует логическим уровням интегральных микросхем серии 1(176,
применяемым в частотоr...1ере, имеющих малую мощность потребления
и высокую степень интеграции.
Для индикации перегрузки прибора используется микросхема
МС3• Неинвертирующий вход усилителя имеет фиксированное сме­
щение. Входной сигнал с дифференциального усилителя на МС 1 при­
кладывается к инвертирующему входу усилителя на МС3 • При этом
если напряжение на этом входе меньше напряжения смещения, то
33

Рис. 23. Электрическая схема цифрового блока индикации.
НС5-К116Лf5
НС6,мс1-Н176ИЕ3
МСгМС1z-Н116ИЕЧ
дгд11 -l(Д503А

на выходе микросхемы напряжение недостаточно для открывания
транзистора Тз. Если же напряжение на выводе 10 МС3 окажется
меньше напряжения смещения, то транзистор Тз откроется выход­
ным напряжением операционного усилителя и светодиод (буква «П»
из пяти сегментов светодиодной матрицы) загорится. В откалибро­
ванном приборе загорание буквы «П» означает перегрузку прибора.
Индикация обратной полярности осуществляется с помощью
операционного усилителя МС4. Входной сигнал также с выхода 5
дифференциального усилителя МС1 прикладывается к неинвертиру­
ющему входу операционного усилителя MCt•. При этом если напря­
жение на этом входе больше напряжения смещения, подаваемого на
инвертирующий вход МС4, то выходное напряжение будет достаточ­
ным для зажигания светодиода (среднего сегмента светодиодной
матрицы). В нормально откалиброванном приборе напряжение на
выводе 9 будет меньше, чем на выводе 10, если показания прибора
имеют обратную полярность.
Рассмотрим теперь электронный частотомер. Он включает в
себя делитель частоты, счетные декады МС6, МС9, МС11, кварцевый
генератор, схему совпадения МС5 • Помимо микросхем в частотомере
используются семисегментные индикаторы на светодиодных матри­
цах, а также элементы формирования импульсов счета и сброса
(дз, С4, R21). Счетные импульсы с формирователя на МС2 подаются
на вход 5 схемы совпадения на МС5 и далее на счетные декады
МС11, МС9, МСв. На второй вход б схемы совпадения подаются им­
пульсы счета длительностью 10 или 30 мс в зависимости от того,
какая шкала включена в универсальном измерительном приборе.
Импульсы счета получаются с помощью кварцевого генератора
на 50 кГц и делителей частоты МСв, МС10 , МС1 2 • На выходе 2 по­
следнего делителя период следования импульсов составляет 20 мс.
Для получения периода импульсов 60 мс дополнительно под­
ключается делитель на три (МС1). Делитель на три подключается
с помощью дополнительной контактной группы переключателя 81.
С выхода делителя частоты импульсы подаются на управление счет­
ными декадами. При низком напряжении на выходе делителя счет­
чики считают, а индикация при этом запрещается, транзистор Т4
закрыт. При высоком логическом уровне на выходе делителя часто­
ты вход счетных декад блокируется и осуществляется индикация
(транзистор т, открыт). Счетчики сбрасываются в конце каждого
10-30-мс интервала времени, отводимого на индикацию. Сброс
производится положительным импульсом, который формируется пу­
тем дифференцирования переднего фронта импульса с выхода дели­
теля частоты.
Таким образом, цифровые индикаторы обновляют информацию
каждые 20 мс (60 мс) и кажутся постоянно индуцирующими.
Цифровой блок индикации питается напряжением ±9 В. Сле­
дует заметить, что в качестве микросхем МС1-МС4 применяются
операционные усилители КlУТ401Б, рассчитанные на питание ±12 В.
Снижение напряжения питания с ±12 до ±9 В уменьшает примерно
на 30% коэффициент усиления операционных усилителей. Однако
при этом снижается и потребляемый ток, что в данном случае важ­
нее (батарейное питание).
Налаживание цифрового блока индикации начинают с проверки
работы частотомера. Для этого на вход схемы совпадения МС56
подают импульсы с дополнительного кварцевого генератора. Его
схема аналогична той, что используется в цифровом блоке (см.
35

MCiia). Частота кварцевого резонатора должна быть 4-10 кГц.
При отсутствии такого кварцевого резонатора можно применить и
более высокочастотный кварц, если его частота известна до единиц
килогерц. По показаниям частотомера судят о его исправной рабо·
те. Затем переходят к дальнейшей настройке цифрового блока ин·
дикации Замкнув между собой дифференциальные входы микро·
схемы МС 1, с помощью резистора Ra устанавливают частоту пере­
страиваемого генератора равной 100 Гц. Затем, подключив диффе·
+58
Рис. 24. Делитель на десять для расширения пределов измерения ча­
стоты.
ренциальные входы МС1 параллельно микроамперметру, при поло­
жении его стрелки на последнем делении шкалы (например, испщ1ь­
зовав режим измерения сопротивлений) устанавJшвают частоту re·
нерации преобразователя равной l О кГц с помощью резистора R1.
Эти операции повторяю·~ несколько раз для установления точного
соответствия показаний микроамперметра и частотомера.
Увеличивая показания микроамперметра так, чтобы стрелка вы­
шла за пределы шкалы, изменением смещения операционного усили­
теля МС3 добиваются загорания буквы «П» на светодиодной мат­
рице. Регулировочным резистором R2 добиваются, чтобы возвраще­
ние стрелки прибора на последнее деление шкалы приводило к га­
шению буквы «П». Аналогично настраивается индикатор обратной
полярности. Только в этом случае при положении стрелки микроам­
перметра на третьем - пятом делении шкалы следует переключить
полярность прибора (89, 810). При этом с помощью регулировочного
резистора Rз необходимо добиться зажигания знака «-» .
После того как все эти операции проделаны, вместо стрелочного
прибора включают резистор сопротивлением, равным внутреннему
36

сопротивлению рамки микроамперметра, и окончательно проверяют
прибор по эталонным напряжениям на входе.
Частотомер цифрового блока индикации можно использовать
и по своему прямому назначению. Учитывая ограниченное быстро­
действие микросхем серии 1\176, расширение пределов измерения
частоты до 20 МГц производится с помощью приставки - делителя
на десять (рис. 24). На входе делителя имеется формирователь им­
пульсов, который позволяет измерять частоту входного напряжения
от 50 мВ до нескольких вольт, преобразуя его в логические уровни
микросхем транзистор но-транзисторной логики (ТТЛ), применяемых
в делителе частоты. Делитель частоты собран на двух корпусах
Д-триггеров К.130ТМ2. На выходе делителя включен преобразова­
тель логических уровней ТТ Л микросхем в логические уровни 1\МОП
микросхем.
При сохранении разрешающей способности частотомера порядка
кГц расширение пределов измерения частоты до 20 МГц требует
в частотомере подключения дополнительно еще двух счетных декад.
В последней декаде можно применить микросхему 1\176ИЕ3.

ПРИЛОЖЕНИЯ
Микросхема 1(284УД1 (см. рис. 20, МС 1 ) - операционный уси­
литель с дифференциальным входом на полевых транзисторах.
Корпус прямоугольный металлостеклянный 151.15-4.
Электрические параметры
Средний
температурный
дре~"1ф напряжения сме-
щения, мкВ/0С
Междупиковое напряжение
шума в полосе О, 1-1 О Гц,
мкВ
Коэффициент ослабления
синфазного сигнала, дБ
Коэффициент усиления на-
пряжения
на
частоте
1000 Гц
Напряжение смещения, мВ
Средний входной ток, А
Входное сопротивление на
частоте 1000 Гц, МОм
Выходное сопротивление,
Ом
Максимальное выходное на-
пряжение, В
Максимальное синфазное
входное напряжение, В
Входное сопротивление по
постоянному току, МОм
Частота единичного усиле-
ния, МГц
Ток потребления, мА
Напряжение источников пи-
тания, В
Максимальное дифференци-
альное входное напряже-
в
ние,
+lfвж
-Uвж 11
К284УД1А
1
К284УДIБ
1
50
50
6
18
70
70
20000
20000
10
10
10-9
10-9
5
5
200
200
5,6
5,6
::!::5
::!::5
150
150
4
4
2,5
2,5
:t:9::!::I0%
:t:9:t:l0%
:±:6
::!::6
К284УД1В
100
18
60
20 ООО
10
10-9
5
200
5,6
:t:5
150
4
2,5
::!::9:t:IO%
:t:6

Микросхемы КПС104, КПС105 (см. рис. 1, МС4, рис. 21, МС 1 ), КПС202 - кремниевые сдвоенные транзисторы
сп каналом
Электрические пэраметры 1КПС104 А 1 КПС104 Б 1КПС104В1 КПС104ГJКПС104Д1 КПС104Е1 КПС104 ЖI ](ПС104И1 КПС104 К
т/~У:ОQ~t;;::::~~·внА,1 0,1 1 0,1
1 0,1
·10,111,о/0,110,1\1,010,1
Крутизна, мА/В, 1 0,35 1 0,35 1 0,65 1 0,65 1 0,65 1 0,8 1 0,8
J
0,8 1 l,O
Scи=lO В, И 3и=О
Температурный дрейф
J:азности напряжений
л /Лt, мкВ/0С
Максимальная
мощ-
ность на стоке каж-
дой половины транзи-
стора, мВт
Максимальное
ние Uси, В
Максимальное
ние U3и. В
напряже-1
напряже-1
50
150
100
45
45
45
15
15
15
20
20
20
150
-
-
-
-
-
45
45
45
45
45
45
15
15
15
15
15
15
20
20
20
20
20
20

Продолжение прuлож.
ЭЛекТJ>ичеокие n•р.,.етры 1КПС104 Л 1 КПС105А1 КПС!О5Б1 КПС105В1 КПС105Г1 КПС202А1 КПС202 Б 1КПС202В1 КПС202 Г
Ток утечки затвора, нА, 1,0
о,1
1,0
1,0
lси=О, Изи= 10 в
1,0
0,6
0,6
1,0
1,0
Крутизна, мА/В,
Sси= 10 В, Изи= О
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,65
1,0
Напряжение
отсечки
Uотс, В
1,0-3,2 0,2-2,0 0,3-2,0 1,3-4,0 2,5-6,0 0,2-2,0 0,2-2,0 0,4-2,0 1,0-3,0
Температурный дрейф
-
15
30
30
30
40
40
150
150
~азности напряжений
Л /Лt, мкВ/0С
Максимальная
мощ-
45
60
60
60
60
70
70
70
70
ность на стоке каж-
дой половины транзи·
стора, мВт

Продолжение прилож.
Эпектркчеокие n•р•метры 1КПС104Л1 КПС105 А 1КПС105Б1КПС105В1КПС!О5Г1КПС202А1 КПС202Б/.КПС202В1 КПС202 Г
МаксимаJiьное напряже-
15
25
25
25
25
15
15
15
15
ние Uси• В
Максимальное напряже-
20
25
25
25
25
20
20
20
20
нне Изи, В
КПС202
КПС105
КПС104
+.
6
u
4
9
9
~
-

Микросхема 1(14ОУД8 - операционный усилитель с дифферен­
циальным входом на полевых транзисторах с внутренней коррек­
цией.
Корпус металлостеклянный 301.8-2
Выводы: 1 - общий; 2 - установка нуля; 3 - инвертирующий
вход; 4 - неинвертирующий вход; 5 - «-» питание; 6 - установ­
ка нуля; 7 - выход; 8
-
«+» питание.
Электрические пераметры
Напряжение источников пита­
ния, в
Ток потребления, мА, не более
Частота единичного усиления,
МГц
Напряжение смещения нуля,
мВ
Средний входной ток, нА
Коэффициент усиления напря­
жения
Скорость нарастания выходно­
го напряжения, В/мкс
Коэффициент ослабления син­
фазного сигнала, дБ
Максимальное синфазное вход­
ное напряжение, В
Максимальное выходное на­
пряжение, В
Ю40УД8А
::±:15::±:10%
3
1
50
0,5
50000
2
70
::±:1 о
:±:10
Ю40~'Д8Б
::±: 15::±: 10%
3
1
100
1
20000
5
70
:!::10
:!::10

Микросхемы К176ИЕ3, КI76ИЕ4 (см. рис. 23, МС6-МС 12) -
счетчики по модулю 6 и 10 соответственно с дешифратором для
вывода информации на семисегментный индикатор.
Корпус прямоугольный пластмассовый 201.i4 .
Напряжение питания+ 9 В±5%, 7- общий вывод.
Электрические параметры
Ток потребления (вывод 14), мА, не
более
Входной ток «лог.0», мкА, не менее
Входной ток «лог. 1» (выводы 4, 5,
6), мкА
Выходное напряжение «лог. 0» (вы­
воды 2, 4), В, не более
Выходное напряжение «Лог. 1» (вы­
воды 1, 4), В, не менее
Частота деления (вывод 1), МГц, не
менее
H176ИEl/(KnGИE3)
I076ИЕ3
0,25
- 0,5
0,5
0,3
8,2
5
ГТ:-:1"1----....()3
nt-----oz
i
~?
Ю76ИЕ4
0,25
-0,5
0,5
0,3
8,2

Микросхема К544УД1 - операционный усилитель с дифферен·
циальным входом на полевых транзисторах с внутренней кор"
рекцией.
Корпус металлостеклянный 301.8 -2 .
Выводы: l - баланс; 2 - инвертирующий вхощ 3 - неинверти·
рующий вход; 4 - « -» питание; 5 - свободный; 6 - выход; 7 -
«+» питание; 8 - баланс.
Электрические парг.метры
Напряжение источников пи­
тания, В
Коэффициент усиления на­
пряжения
Средний входной ток, нА
Разность входных токов, нА
Ток потребления, мА
Напряжение смещения ну­
пя, мВ
Коэффициент ослабления
синфазного сигнала, дБ
Диапазон выходного на-
пряжения, В
Частота единичного усиле­
ния, МГц
Скорость
ходного
В/мкс
44
нарастания вы­
напряжения,
1 !(544УДIА 1 !(544УДIВ 1 !(544VДIВ
±li±2%
±15±2%
±15±2%
50000
20000
20000
о, 15
1,О
1,0
0,05
0,5
0,5
3,5
3,5
3,5
30
50
50
64
64
64
±10
±10
±10
2
2
5

Микросхема К1 НТ591 - базовая схема дифференциального уси·
ли тел я.
Корпус мета.11лостеклянный 301.8 -2 .
Выводы: 2, 3, 4 - коллектор, база, эмиттер первого транзисто­
ра соответственно; 8, 7, 6 - аналогично для второго транзистора.
Электрические параметры
Разность прямых падений напряже­
ний эмиттер - база, мВ, не более,
приИк.в=5В,Iэ= lмА
Отношение коэффициентов прямой
передачи тока в режиме большого
сигнала, не менее:
при F=БО Гц, 'tи==2 мс, lэ =
=1мА,Ик.в=5В
Модуль коэффициента передачи тока
на частоте 100 МГц, не менее, при
Ик.в=5В, Iэ =3 мА
Емкость коллектора на частоте
10МГцприИк.в=5В,пФ
Обратный ток коллектора, нА
Обратный ток эмиттера, нА, при
Ик.в=20 В
Ток утечки между транзисторами,
нА, при И11, т2=20 В
Максимальное
тор- база,
в
.
напряжение ко.'Iлек­
коллектор - эмиттер,
Максимальный ток коллектора, мА
Максимальная мощность, рассеивае­
мая на коллекторе, мВт
ЮНТ591А­
ЮНТ591В
3
2
4
200
500
20
20
10
50
ЮНТ591Г­
ЮНТ591Е
15
о, 75
2
4
200
500
20
20
10
50
45

КТС622А - кремниевая транзисторная матрица p-n -p.
Корпус прямоугольный стеклянный 401.14 -1 .
Выводы: 1 8 - свободные; 3, 6, 1О, 13 - эмиттеры;- 4, 7, 11,
14 - коллектор~; 2, 5, 9, 12 - базы; 2, 14, 13 - первый транзистор;
3, 4, 12- второй транзистор; 5, 10, 11 - третий транзистор; 6, 7,
9 - четвертый транзистор.
Электрические параметры
Обратный ток коллектора, мкА, при и1, =-45 В
Обратный ток эмиттера, мкА, при Uэ = -4 В
Коэффициент ·передачи тока в схеме с общим
эмиттером при Ик: =5 В, / э =200 мА
Модуль коэффициента передачи тока на частоте
100МГцприlк=30мА,Ик:э=10В
Напряжение насыщения коллектор - эмиттер, В
Напряжение насыщения база - эмиттер, В, при
lк =400 мА, lв =80 мА
Время включения, нс, при lк: =200 мА, / 5 =
=20 мА
Максимальное напряжение коллектор- база,
коллектор - эмиттер, В
К:ТС622А
10
20
20-150
2
1,3
2,2
35
45
Максимальный ток коллектора, мА
400
Наибольшая суммарная рассеиваемая мощность
400
матрицы, мВт
46

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лозинский Б. Н., Мельниченко И. И. Электрорадиоизмерения.
М.: Энергия, 1976.
2. Бартенев В. Г. Универсальный измерительный прибор. - Ра·
дно, 1977, No 1, с. 38.
3. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектрон"
ной аппаратуре. М.: Советское радио, 1974.
4. Бирюков С. А. Комбинированный измерительный прибор.-!
Радио, 1974, No 2, с. 42, 43.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие • • • .
.
••••.
.
,
•
3
Назначение, технические характеристики
••
4
Описание схемы и работы прибора . . . •
••!
5
Конструкция прибора и его налаживание • •
,
•
17
Работасприбором........
•
25
Модифицированный вариант прибора • • , • •
28
Цифровой блок индикации • • • • .
•
•,
33
Приложение... • •
•
•••
38
Список литературы • • • • 1
~ ••••••~
•
47

ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ ВАР ТЕ НЕ В
)'ниверсапьный измерите.льныА прибор
РедакторК.А.Нетребенко
Редактор издательства Т. В. Жук о в а
Художественный редактор Е. Л. 3 а й ц ев а
ТехническийредакторВ.В.Хапаева
Корректор Т. В. Воробьева
ИБ No 1587
Сдано в набор 11.08 .78. Подписано к печати 05.01 .79 . Т-01928. Форма1'
МХ 1081/32. Бумага типографская No 2. Гарн. шрифта .nитературная. Печать
высокая. Yc.n . печ .
. n. 2.52. Vч.-изд . .п. 2 ,78, Тираж 60 ООО экз. Заказ 646.
Цена 20 к.
Иэдательство «Энергия., 113114, Москва, М-114, Ш.nюзовая иабер., 10
Владимирская типография сСоюэпо.nиграфпром:а• ори Государственяом
комитете СССР по делам издательств, nо.nиграфии и книжной торгов.пи
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 1

20 к.