Цифровой частотомер-мультиметр

Функциональные возможности цифрового частотоме­ра можно значительно расширить с помощью измеритель­ного устройства, описание которого дано ниже.

Устройство позволяет измерять постоянное и перемен­ное напряжение и ток, а также сопротивление и емкость. Диапазон измерений постоянных напряжений — от 0,1 мВ до 1000 В (верхние пределы 1, 10, 100 и 1000 В), перемен­ных — от 1 мВ до 300 В (верхние пределы 1, 10, 100 и 300 В). Входное сопротивление устройства 2,2 МОм.

Диапазон измерений постоянных токов — от 0,1 мкА до 1 А, переменных — от 1 мкА до 1 А. Пределы измере­ний: 1, 10, 100 и 1000 мА. Падение напряжения на входе устройства при измерении токов — 100 мВ.

Диапазон измерений сопротивлений — от ОД Ом до 10 МОм (пределы 1, 10, 100 кОм, 1 и 10 МОм), eмкoc­тей — от 1 пФ до 1 мкФ (пределы 1, 10, 100 и 1000 нФ).

Основная погрешность измерений не превышает 0,1%.

Рис. 1. Структурная схема прибора

Разрешающая способность — 0,01% конечного значения предела измерений.

Определение полярности напряжения и тока произво­дится автоматически, выбор пределов измерения — вруч­ную. Отсчет при времени измерения 0,1 с — трехразряд­ный и при 1 с — четырехразрядный.

В основу работы устройства положен частотно-им­пульсный метод. Он заключается в преобразовании из­меряемого параметра в пропорциональное значение час­тоты с последующим измерением средней частоты за определенный интервал времени. Измерительную цепь включают в контур автоколебательной системы, частота колебаний которой является выходной величиной преоб­разования. По существу устройство состоит из целого ря­да преобразователей, речь о которых и пойдет дальше.

Устройство выполнено на полупроводниковых элемен­тах с широким использованием линейных интегральных микросхем.

Структурная схема устройства приведена на рис. 1. Оно состоит из входных делителей тока 1 и напряже­ния 3, усилителя 2 с коэффициентом усиления, равным пяти, входного повторителя 4, линейного выпрямителя (повторителя 5, усилителя 6 с коэффициентом усиления, равным пяти, фильтра 7), модулятора 8, определителя полярности (усилителя 9, порогового устройства 10), фазотгявертора 11 и преобразователя UС7?-параметров в частоту 12,

Измеряемое напряжение положительной или отрица­тельной полярности через входной делитель напряже­ния 3 поступает на входной повторитель 4, который при коэффициенте передачи, равном 1, обладает высоким вход­ным и низким выходным сопротивлениями. Далее напря­жение подается на модулятор 8, где постоянное напря­жение преобразуется в разнополярное с амплитудой, пропорциональной измеряемому напряжению. Преобразо­ватель UСR-параметров преобразует это напряжение з частоту, которая измеряется затем частотомером за опре­деленный интервал времени.

При измерении тока на образцовом резисторе входно­го делителя 1 создается падение напряжения, пропорцио­нальное измеряемому току. Это напряжение усиливается усилителем 2 и подается через переключатель В2б на модулятор 8.

Рис. 2. Принципиальная схема прибора

Определитель полярности автоматически выявляет по­лярность входного сигнала и индицирует знак «+» или « — ». Кроме того, он в зависимости от полярности вход­ного сигнала инвертирует управляющий сигнал, подавае­мый на модулятор, что необходимо для правильной рабо­ты преобразователя UСR-параметров.

В случае измерения переменных напряжений и токов сигналы поступают по тем же каналам, однако перед мо­дулятором они предварительно преобразуются линейным выпрямителем в постоянные.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 2.

Входные делители (напряжения — высокоом-ный, тока — низкоомный) служат для расширения пре­делов измерения. Входной делитель напряжения — час-тотнокомпенсированный.

Входной повторитель выполнен на микро­схеме МС4. Высокое входное сопротивление повторителя достигается благодаря наличию на входе микросхемы подобранной пары полевых транзисторов. Повторитель охвачен 100%-ной обратной связью (с выхода на инвер­тирующий вход). При коэффициенте усиления 20 000 по­вторитель обладает очень низкой погрешностью в пере­даче входного напряжения и имеет очень высокое вход­ное сопротивление. Напряжение смещения нуля микро­схемы балансируют подстроечным резистором R22.

На входе повторителя имеется две системы защиты: одна от помех нормального вида, другая от перегрузок по входу. Ослабление помех, в основном промышленной частоты 50 Гц, достигается применением фильтра, состоя­щего из двойного Т-моста (элементы R24 — R26, С5 — С8) с включенным на его входе Г-образным RC фильт­ром (резистор R27, конденсатор С9). Защита от пере­грузок по входу осуществляется диодами ДЗ — Д6 и ре­зисторами фильтра или резистором R23.

Модулятор, преобразующий постоянное напряже­ние в разнополярный сигнал, выполнен на микросхеме МС5. Коммутация осуществляется линейными ключами, в качестве которых применены полевые транзисторы Т1 и Т2. Благодаря высокому входному сопротивлению по­левых транзисторов отпадает необходимость в трансфор­маторной развязке измеряемого и управляющего сигна­лов. Кроме того, применение полевых транзисторов по­вышает чувствительность и расширяет динамический диапазон преобразования, так как с их помощью можно коммутировать сигналы очень малого уровня.

Управляются полевые транзисторы по цепям затво­ров напряжением, поступающим с фазоинвертора. Управ­ляющий сигнал, синхронный с выходной частотой, — разнополярный. В отрицательный полупериод управляю­щего сигнала открывается транзистор Т2, измеряемое напряжение подается на неинвертирующий вход микро­схемы МС5 и после усиления выделяется на выходе в той же фазе. В этот полупериод к затвору полевого транзистора прикладывается напряжение, закрывающее его. При положительном напряжении на затворах откры­вается транзистор 77, измеряемое напряжение поступает на инвертирующий вход микросхемы МС5 и после уси­ления выделяется на выходе в противофазе.

Таким образом, на выходе модулятора выделяется двухполярное напряжение, величина которого пропор­циональна входному напряжению. Коэффициенты уси­ления по обоим входам выравнивают подстроечным рези­стором R45.

Определитель полярности выполнен на ми­кросхеме МС6. Операционный усилитель охвачен обрат­ной связью по постоянному току. При таком включении усилитель имеет максимальный коэффициент усиления. С целью более четкого выявления знака полярности при измерении малого входного сигнала на выходе определителя включено пороговое устройство, выполненное на туннельном диоде Д13. Эмиттерный повторитель на тран­зисторе ТЗ усиливает сигнал по току. Индикаторные лам­пы Л1 — ЛЗ включены в коллекторные цепи транзисто­ров Т4, Т5.

Фазоинвертор выполнен на транзисторе Т6. В его задачу входит инвертирование управляющего сигнала модулятора в зависимости от полярности измеряе­мого сигнала. Питается фазоинвертор напряжениями, снимаемыми с коллекторов транзисторов Т4 и Т5. При подаче положительного напряжения на коллектор, а от­рицательного на эмиттер такой каскад работает как обычный эмиттерный повторитель, так что полярность выходной импульсной последовательности такая же, как и входной. Если к коллектору такого каскада при­ложить отрицательное напряжение, а к эмиттеру — поло­жительное, то коллектор начинает действовать как эмит­тер, а эмиттер — как коллектор, теперь каскад становит­ся инвертирующим усилителем, у которого резистор R70 действует как коллекторная нагрузка. Выходное напря­жение сдвигается по фазе на 180° относительно входного.

Следовательно, в зависимости от полярности входного напряжения осуществляется инвертирование управляю­щего сигнала, поступающего на модулятор.

Линейный выпрямитель выполнен на микро­схемах МС2 и МСЗ. Он преобразует в-ходной сигнал из двухполярного (синусоидального) в однополярный (пуль­сирующий) . Выпрямление — - двухполупериодное. Это реализовано путем переключения диодов Д7 и Д8, кото­рые управляются входным сигналом и коммутируют выход микросхемы МС2 между двумя входами МСЗ.

Положительный входной сигнал закрывает диод Д7, открывает Д8 и тем самым подключает выход микросхе­мы МС2 к неинвертирующему входу микросхемы МСЗ, увеличивая тем самым коэффициент усиления операцион­ного усилителя. Отрицательный входной сигнал, наоборот, закрывает диод Д8, открывает Д7 и выход микросхемы МСЗ подключается к инвертирующему входу микросхе­мы, тем самым уменьшая коэффициент усиления. Напря­жение на выходе микросхемы МСЗ всегда остается по­ложительным.

Двойным Г-образным RC фильтром (R42, С15 и R43, R44, С16) из выпрямленного напряжения выделяют по­стоянную составляющую. Так как имеется достаточный запас по напряжению, фильтрация весьма эффективна и без применения активного фильтра.

Преобразователь ток — напряжение вы­полнен на калиброванном шунте (резисторы Rl — R4] и операционном усилителе МС1. Образцовые резисторы шунта взяты с таким расчетом, чтобы падение напряже­ния на них составляло 100 мВ при предельной величине измеряемого тока. Полярность напряжения на выходе операционного усилителя такая же, что и на входе. Дио­ды Д1 и Д2 защищают операционный усилитель от пе­регрузок по входу.

Преобразователь VCR-параметров в частоту является одним из основных узлов, опреде­ляющих точность измерений устройства. До недавнего времени, когда число измеряемых параметров по роду работы было ограниченным, более широкое применение имело такое построение приборов, когда все измеряемые параметры приводились к одному, чаще всего к напря­жению постоянного тока, а последнее непосредственно преобразовывалось в частоту или период.

Сейчас же, когда функциональные возможности при­бора постоянно расширяются, измерение таких парамет­ров, как емкость и индуктивность, на постоянном токе встречает определенные трудности. Кроме того, приборам с преобразователем параметров в постоянный ток свой­ствен сравнительно большой суммарный дрейф усилите­лей и интегратора, в результате чего появляется необхо­димость в дополнительном узле автоматической коррек­ции нуля.

Все это приводит к тому, что в настоящее время для улучшения метрологических характеристик преобразова­телей переходят к построению преобразователей на основе коммутационного способа с переменой знака ин­тегрирования. При этом способе измерительную цепь включают в замкнутую автоколебательную систему, гене­рирующую релаксационные колебания, пропорциональ­ные величине измеряемого параметра. В результате про­цесс преобразования RС-параметров в частоту прибли­жается к процессу их измерения на переменном токе. Главное достоинство данного способа в том, что погреш­ность преобразования, обусловленная дрейфом нуля опе­рационных усилителей, значительно меньше, так как под воздействием напряжения дрейфа один из полупериодов увеличивается, а другой — уменьшается, а в целом пе­риод остается практически постоянным.

В данном приборе содержится три преобразователя: напряжения в частоту, емкости в частоту и сопротивле­ния в частоту. Каждому из них свойствен свой собст­венный алгоритм работы. Однако с целью упрощения конструкции все они выполнены на одной элементной базе.

Структурные схема преобразователей и временные диаграммы напряжений в характерных точках преоб­разователей, поясняющих их работу, приведены на рис. 3 — 5.

Преобразователь напряжения в частоту (рис. 3) со­стоит из интегратора 2 с эмиттерным повторителем 1 на входе, устройства сравнения 5, формирователя опорного напряжения 4, делителя опорного напряжения R1R2 и усилителя мощности 5. Измеряемая величина, преобра­зованная предварительно модулятором в разнополярный сигнал, подается через эмиттерный повторитель на вход интегратора. Основу интегратора составляет операцион­ный усилитель с интегрирующей RС-цепочкой в цепи об­ратной связи. Эмиттерный повторитель на входе увели­чивает входное сопротивление интегратора, а следова­тельно, и точность выполнения интегрирования.

С интегратора полученное линейно изменяющееся напряжение поступает на вход 1 устройства сравнения. На второй вход этого устройства подается пороговое напряжение U_u с делителя R1R2.

В момент достижения линейно изменяющимся на­пряжением уровня U_a изменяется полярность напряже-

ния на выходе устройства сравнения и как следствие изменяется полярность порогового напряжения U_n и из­меряемого напряжения U_x (через цепь фазоинвертор — модулятор). Далее процесс повторяется с чередованием знаков перепадов напряжений.

Формирователь опорного напряжения устанавливает уровни разнополярного напряжения строго определен­ной величины.

Рис 3. Структурная схема преобразователя напряжения в частоту и эпюры напряжений

Из временных диаграмм видно, что увеличению на­пряжения U_x соответствует увеличение скорости интегри­рования напряжения, уменьшение периода импульсной последовательности, т. е. увеличение выходной частоты.

Преобразователь емкости в частоту (рис. 4) состоит из тех же узлов, что и рассмотренный преобразователь, но в него добавлен второй интегратор 6 и эмиттерный повторитель 7. Включение последнего обусловлено сле­дующим. Непосредственно величина Сх прямо пропор­циональна периоду и обратно пропорциональна частоте. Но так как за основу устройства положен частотно-импульсный метод, т. е. увеличению измеряемого пара­метра должно соответствовать увеличение частоты, за­висимость С_х от частоты необходимо изменить. Это и до­стигается вторым интегратором.

На вход интегратора 6 подается сформированный по амплитуде сигнал U₀. Постоянная времени Rv&CvQ, по­стоянна, следовательно, и скорость интегрирования ли­нейно изменяющегося напряжения на выходе второго интегратора также всегда постоянна. Поэтому малой частоте соответствует большая амплитуда треугольного напряжения на интеграторе 6 и наоборот.

Измеряемая емкость С_х включена между выходом второго интегратора и входом интегратора 2, отрица­тельная обратная связь в котором осуществляется через образцовый конденсатор С₀. При достаточно больших коэффициентах усиления используемых усилителей по­стоянного тока частота выходных импульсов может быть определена из выражения: f = C_xUo/C₀U_nT₂, где Т2 — постоянная времени интегрирующей цепи RnzCnz-

Преобразователь сопротивления в частоту (рис. 5) по сравнению с предыдущим преобразователем не со­держит ни второго интегратора, ни делителя опорного напряжения. Получение линейной зависимости преобра­зования сопротивления в частоту достигается благодаря своеобразному использованию неинвертирующего входа интегратора.

Разнополярные напряжения выходного напряжения с амплитудой uq подаются непосредственно на инверти­рующий вход и через делитель, состоящий из образцо­вого и измеряемого резисторов (R₀ и R_x)_t на неинвер­тирующий вход интегратора. Напряжение на выходе интегратора изменяется линейно со скоростью пропор­циональной разности напряжений на его входах.

Выходное напряжение с интегратора подается на вход 2 устройства сравнения. Вход 1 соединен с общим проводом. Срабатывание устройства сравнения происходит в момент, когда линейно изменяющееся напряже­ние достигает нулевого уровня. В результате этого изме­няется полярность его выходного напряжения, а также полярность скачка напряжения на выходе интегратора и знак, производной его линейно изменяющегося напря­жения. В течение одного периода таких скачков два: один — положительный, другой — отрицательный.

Рис. 4. Структурная схема преобразователя емкости в частоту и эпюры напряжений

Таким образом, при увеличении сопротивления R_x уменьшается напряжение на входе 2 интегратора, увели­чивается разность напряжения на его входах, уменьша­ется амплитуда скачка, увеличивается скорость измене­ния напряжения на выходе интегратора, увеличивается частота выходных колебаний. Последняя может быть определена из выражения: f = Rx/4т₁Ro, где ti — посто­янная времени интегрирующей цепи RцС_и, Ro — сопротивление образцового резистора, который переключается в зависимости от предела измерений.

При измерении малых сопротивлений измерительная цепь становится низкоомной, увеличение нагрузочной способности устройства достигается применением на вы­ходе усилителя мощности 5, который фактически явля­ется преобразователем напряжения в ток.

Принципиальная схема преобразователей приведена на рис. 6. Эмиттерные повторители, стоящие на входах интеграторов, выполнены на микросхемах МС7 и М.С10. Для снижения напряжения на переходах транзисторов до допустимой величины объединенные коллекторы под­ключены к источнику питания через делитель R110R98. Эмиттерный ток транзисторов микросхемы МС7 задает­ся резисторами R91 и R92.

Интеграторы выполнены на операционных усилите­лях МС8 и МОП. Балансировка микросхемы МС8 произ­водится подстроечным резистором R93. Стабилизация рабочей точки операционного усилителя МС11 по посто­янному току осуществляется благодаря цепи обратной связи (элементы R108, R109, СЗЗ, С34).

Устройство сравнения выполнено на микросхеме МС9. С его выхода сигнал поступает на фазоинвертор и формирователь опорного напряжения U_Q. Последний вырабатывает разнополярные импульсы со стабильной амплитудой. Стабилизация амплитуды осуществляется кремниевым стабилитроном, включенным в диагональ диодного моста Д15 — Д18. Ветви моста переключают­ся входными импульсами. Положительные сигналы ог­раничиваются, когда открыты диоды Д15 и Д18, отри­цательные — при открытых Д16 и Д17.

Ограниченная таким образом импульсная последова­тельность поступает на усилитель мощности — составной транзистор, выполненный на параллельно включенных транзисторах 77, Т8 и Т9, Т10, соединенных по схеме эмиттерного повторителя, и делитель R96R97, с которого снимается пороговое напряжение U_п.

Рис. 5. Структурная схема преобразователя сопротивления в частоту и эпюры напряжений

Указанное на схеме положение переключателей со­ответствует режиму измерения напряжения. Нажатием кнопочного переключателя В2-4 устройство переводится в режим измерения емкости. В цепь обратной связи ми­кросхемы МС8 в зависимости от предела измерений подключается один из конденсаторов С25 — С28. Последовательно с конденсаторами включены резисторы R87, R88. Они частично компенсируют погрешность нелиней­ности преобразования, обусловленную конечными зна­чениями коэффициента усиления и полосы пропускания операционных усилителей, на которых выполнены инте­граторы. Сопротивление указанных резисторов подби­рают экспериментально.

Нажатием кнопки В2-5 устройство переводится в ре­жим измерения сопротивлений. Образцовые резисторы R82 — R86 определяют пределы измерения сопротивле­ний. Кнопочный переключатель В4 «Проверка» предна­значен для контроля работоспособности прибора. В ре­жиме измерения сопротивлений этим переключателем отключается измеряемый резистор и подключается внут­ренний, образцовый резистор R74 сопротивлением 1 кОм. В режиме измерения емкостей параллельно входным гнездам «С_х» подключаются конденсаторы С23 и С24, суммарная емкость которых вместе с входной емкостью устройства равна 100 пФ. В этом же положении произ­водится измерение емкостей менее 100 пФ. В противном случае входная емкость устройства вносит значительную погрешность при измерении малых емкостей.

Детали и конструкция. На детали устройства следует обратить особое внимание, поскольку ими во многом определяются качественные показатели измерений. Важ­но не только выполнить делитель с высокой точностью, но и выбрать такие типы элементов, которые бы име­ли минимальные температурные коэффициенты и токи утечки.

К транзисторам и диодам особых требований не предъявляется, и они могут быть заменены другими, ана­логичными по структуре и мощности. Следует лишь огра­ничить для транзистора Т6 коэффициент передачи тока до 15 — 30, а диоды ДЗ и Д4 выбирать с возможно боль­шими обратными сопротивлениями. Туннельный диод АИ301В можно заменить на АИ301Б, диоды КД503 — на КД509, КД522.

Переключатель В1 — галетный 5П4НПМ; В2, В4 — кнопочные П2К- Лампы Л1 — «775 — НСМ50 (10 В; 50 мА).

Трансформатор питания намотан на сердечнике УШ12X24. Обмотка I содержит 3600 витков провода ПЭВ 0,1, II и III — по 250 витков провода ПЭВ 0,31.

Рис. 6. Принципиальная схема преобразователей

Конструктивно измерительное устройство можно вы­полнить в виде приставки или, что значительно удобней, вмонтировать во внутрь цифрового частотомера. Авто­ром был использован промышленный счетный прибор ПСО2-2еМ, выполненный на интегральных схемах. В нем были изъяты три платы: первая и шестая декады и вход­ное устройство. На их месте и было размещено данное устройство. Были добавлены также источники питания + 6 и +12 В. На переднюю панель вынесен переключа­тель рода работы, на заднюю — все гнезда и переключа­тель пределов. Однако это не создает неудобств в рабо­те, так как положение пределов измерений индицируется переносом запятой.

Время измерения — 0,1 и 1 с. Ручное управление до­полнено автоматическим с временем индикации 1, 2 и 4с. Введен также режим, когда данный прибор работает как электронные часы.

Платы выполнены печатным способом на фольгиро-ванном стеклотекстолите толщиной 1,5 мм. Монтаж дву­сторонний. Детали переключаемых делителей, входного фильтра и времязадающих цепей расположены на от­дельной плате, которая размещена около переключателя В1. Входную высокоомную цепь целесообразно подклю­чить не через общий разъем РГП, а установить на плате фторопластовую стойку, к которой припаять детали, и неразъемным экранированным кабелем соединить непо­средственно с переключателем ВЗ.

Налаживание устройства не сложно, но требует боль­шой аккуратности и чистоты работы. Обязательными приборами для настройки должны быть цифровой часто­томер и осциллограф с открытым входом и высокой чув­ствительностью (около 10 мВ).

Налаживать устройство рекомендуется по узлам. Сна­чала проверяют источники питания. Режимы работы ми­кросхем и транзисторов по постоянному току, а также форму сигналов в динамическом режиме проверяют ос­циллографом.

Узлы просты и начинают работать сразу, требуется только уточнить режим их работы. У микросхем в.первую очередь проверяют напряжение на их выходе. Для балан­сировки выходного напряжения почти каждая микросхе­ма имеет подстроечный резистор напряжения смещения.

Преобразователь сопротивления в частоту настраивают при нажатом переключателе В2-5 «Измерение R_x». Устанавливают переключатель поддиапазонов В1 в по­ложение «10», В4 — в положение «Проверка». Узел МС7 — МС11 и усилитель мощности переходят в авто­колебательный режим с частотой следования импульсов около 1 кГц. Просматривают форму напряжений на вы­ходах и входах всех узлов, используемых в этом режиме. Симметричность амплитуд выходных импульсов обес­печивается стабилитроном Д19. Подстроечным резисто­ром R77 точно устанавливают выходную частоту 1 кГц, соответствующую сопротивлению образцового резистора R74 1 кОм. Если предела регулировки не хватает, под­бирают резистор R76.

Затем проверяют линейность характеристики преоб­разования по поддиапазону. Для этого выключают ре­жим «Проверка» и ко входу «Rх» (гнезда Гнб и Гн7) подключают набор резисторов, переключаемых вспомо­гательным переключателем, с номиналами сопротивле­ний от 0,1 Ом до 10 МОм и декадным шагом. Все восемь резисторов должны быть предварительно измерены об­разцовым прибором с точностью до четырех знаков. При налаживании следует руководствоваться этими величи­нами. Такой набор резисторов позволяет просматривать любой поддиапазон в четырех-пяти точках.

Для ускорения настройки целесообразно резисторы R81 и R90 временно заменить переменными с сопротивле­ниями 10 кОм и 100 Ом.

Выравнивание характеристики в области малых со­противлений (частот) производят резистором R81. Здесь же на возможно малых частотах устанавливают равенство полупериодов-выходного сигнала с помощью резистора R93. Если это выполнить не точно, то уже при частоте 3 — 6 Гц колебания срываются (нормальным счи­тается, если срыв происходит на частоте около 1 Гц).

Наклон характеристики в области больших сопротив­лений (частот) устанавливают подбором резистора R90. Следует учесть, что этот резистор оказывает заметное влияние и на средние частоты, поэтому при каждом изме­нении его сопротивления необходимо заново устанавли­вать частоту 1 кГц. Настройка считается законченной, если показания прибора в контрольных точках поддиа­пазона 10 и 1 кОм, 100 и 10 Ом отличаются не более чем на единицу от величин образцовых резисторов. Динами­ческий диапазон линейной характеристики 80 дБ. Вре­менные переменные резисторы R81 и R90 заменяют соот­ветствующими постоянными.

Линейность характеристики преобразования на дру­гих поддиапазонах сохраняется. Вся регулировка здесь сводится только к уточнению сопротивлений резисторов R82, R84 — R86.

Преобразователь емкости в частоту налаживают ана­логично при нажатом переключателе «Измерение С_х»-Ко входу «С_ж» (гнезда Гнб и Гн4] подключают набор конденсаторов с емкостями от 1 пФ до 1 мкФ и декад­ным шагом, также предварительно измеренных образцо­вым прибором. Налаживание на одном из поддиапазо­нов, например, 10 нФ (0,01 мкФ) производят: в средней части — резистором R103, в области больших емкостей (частот) — подбором R87 (R88).

Динамический диапазон измерения емкостей уже и составляет 60 дБ. На частотах ниже 10 Гц наблюдается ограничение вершин треугольного напряжения на выхо­де микросхемы MCtl (вывод 5), что приводит к нели­нейности характеристики преобразования. Если ограни­чение начинается с одной стороны (сверху или снизу) раньше, чем с другой, симметрирование производят под­бором резистора R103.

Налаживание на других поддиапазонах заключается в уточнении интегрирующих конденсаторов С25, С27 и С28.

Далее калибруют величину контрольной емкости «100 пФ». Для этого переключатель пределов устанав­ливают в положение «1нФ» и подключают ко входу «Ся» образцовый конденсатор 100 пФ. Нажатием и от-жатием кнопки «Проверка» и поворотом ротора подстро-ечного конденсатора С24 добиваются такого положения, при котором к показаниям частотомера добавляется ров­но 1000(100).

Преобразователь напряжения в частоту налаживают в положении «Измерение U_x». Свободный вход фазоин-вертора (R71, С22) временно соединяют с корпусом. К выводу 8 микросхемы МС4 подключают осциллограф. Подают питание на входной повторитель, модулятор и определитель полярности. Если на выходе входного по­вторителя наблюдаются высокочастотные колебания, необходимо устранить самовозбуждение усилителя, увели­чив емкость конденсатора СИ. Однако значительно уве­личивать эту емкость не следует, так как при этом су­жается полоса пропускания повторителя. Резистором R22 балансируют повторитель так, чтобы напряжение на его выходе было равно нулю.

Переключают осциллограф к выводу 5 микросхемы МС5. Самовозбуждение каскада устраняют подбором конденсатора СП, разбалансировку — резистором R37. Затем подключают осциллограф к коллектору транзис­тора Т5. Вращая движок резистора R57 в одну и в дру­гую сторону, наблюдают за скачкообразным изменением напряжения от — 6 до +6 В, а также за переключением знаков плюс и минус.

Рис. 7. Принципиальная схема вспомогательного устройства

После этого восстанавливают все цепи для измерения напряжения: выход микросхемы МС5 (вывод 5) соеди­няют со входом преобразователя напряжения в частоту, а выход микросхемы МСЗ (вывод 5) — с входной цепью фазоинвертора R71, С22. Ко входу «U_x» подключают вспомогательное устройство (рис. 7), состоящее из об­разцовых резисторов сопротивлением 0,1; 1, 10, 100 и 1000 Ом, которые использовались ранее при налажива­нии омметра. С помощью сдвоенного тумблера произво­дят изменение полярности напряжения с точным сохра­нением его величины. Переменным резистором 1 кОм устанавливают с возможно большей точностью напряже­ние 1 В. Декадный шаг 100, 10, 1 и 0,1 мВ обеспечивает­ся образцовыми резисторами.

Со вспомогательного устройства (рис. 7) на вход «Uх» подают напряжение 100 мВ. Осциллограф подклю­чают к выходу микросхемы МС5. На экране осциллогра­фа должно наблюдаться разнополярное напряжение ам­плитудой около 400 мВ. Выравнивание амплитуд относи­тельно нулевой линии достигается подстройкой резисто­ра R45.

Резистором R78 по частотомеру устанавливают вы­ходную частоту, равную 1 кГц. От переключения вспомо­гательного тумблера должен измениться индицируемый знак, а показание частотомера при этом должно остать­ся таким же. Проделать эту операцию необходимо во всех контрольных точках. При малых напряжениях вы­равнивание показаний осуществляют резистором R22, а в области больших напряжений — подбором резистора R70. При малых напряжениях уточняют также равенство полупериодов выходного напряжения модулятора (резис­тором R37).

Затем проверяют линейность характеристики преоб­разования по поддиапазону, как было описано ранее: в средней зоне — подстроечным резистором R78, при больших напряжениях — подбором резистора R89.

Наконец, устанавливают переключатель пределов из­мерений в положение «Проверка». Подстроечным резис­тором R13 на вход устройства подают напряжение + 0,5 В, что соответствует выходной частоте 10 кГц. Впоследствии это положение будет контрольным.

Преобразователь ток — напряжение налаживают в положении «Измерение F_x». Осциллограф подключают к выходу микросхемы МС1. Напряжение смещения мик­росхемы балансируют резистором R34. Переключатель пределов устанавливают в положение «Проверка». На вход усилителя в этом случае подают напряжение Н-100 мВ, что соответствует выходной частоте 10 кГц. Соответствие корректируют изменением коэффициента усиления усилителя с помощью резистора R11. Налажи­вание внутри поддиапазонов заключается в точном под­боре сопротивлений резисторов Rl — R4. При смене по­лярности входного тока, добиваясь равенства показаний, уточняют положение движка резистора R34.

Линейный выпрямитель налаживают при одновремен­ном нажатии двух кнопок: «~» и «U_x». Напряжение сме­щения нуля микросхем МС2 и МСЗ балансируют со­ответственно резисторами R35 и R39. На вход «U_x» подключают вспомогательное устройство, у которого ис­точник постоянного тока заменен источником перемен­ного напряжением 1,5 В. Резистором сопротивлением 1 кОм устанавливают напряжение 1 В (амплитуда 1,4-15 В). Переключатель В1 устанавливают в положение «100 мВ» (переключатель устройства — в положение 1 В). С помощью осциллографа просматривают форму сигнала на входах и выходах микросхем МС2 и МСЗ. На входе и выходе микросхемы МС2 .она -синусоидаль­ная, на входах МСЗ — однотактный полупериод, на ее выходе — двухтактный (пульсирующее напряжение по­ложительной полярности).

Во время одного полупериода, а именно при усилении положительного сигнала, когда оба усилителя охвачены общей цепью обратной связи, может возникнуть самовоз­буждение усилителей, которое проявляется в виде «зво­на» (на выходе микросхемы МСЗ). Устраняют «его подбо­ром конденсатора С14.

Равенство амплитуд просматривают но всех конт­рольных точках и корректируют в области малых напря­жений резистором R35, в области больших напряже­ний — подбором резистора R29. В связи с взаимным влиянием резисторов при каждом изменении резистора R29 уточняют положение движка резистора R35.

Соответствие измеряемого напряжения (эффективно­го значения) с выходной частотой добиваются резисто­ром R44. Нулевому входному напряжению должна соот­ветствовать «нулевая» частота. Этого достигают под-строечным резистором R39.