Erhöhen Sie den Eingangswiderstand des Voltmeters auf 1 GΩ. Schema, Beschreibung

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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Erhöhen des Eingangswiderstands des Voltmeters auf 1 GΩ. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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In der Amateurfunkpraxis ist es manchmal erforderlich, die Spannung mit einem sehr kleinen Strom zu messen – weniger als 1 μA. Ähnliche Messungen sind auch in der Elektrochemie erforderlich, wenn es darum geht, die Potentialdifferenz zwischen beliebigen Elektroden zu messen. Der für viele Funkamateure verfügbare direkte Anschluss eines Digitalmultimeters ist in diesem Fall nicht akzeptabel, da der Eingangswiderstand der meisten Multimeter 1 ... 10 MΩ nicht überschreitet. In manchen Fällen beeinträchtigt es die Messgenauigkeit spürbar.

In diesem Fall hilft ein einfacher Trennverstärker mit hochohmigem Eingangsteiler. Natürlich erfordert ein solcher Teiler auch einen Verstärker mit sehr geringem Eingangsstrom, beispielsweise einen Operationsverstärker der KR1409UD1-Serie mit MOS-Transistoren am Eingang (der Eingangsstrom des KR1409UD1B beträgt nicht mehr als 10 pA). Kleiner Eingangsstrom und importierte Operationsverstärker der SA3140-Serie, ebenfalls hergestellt mit BiFET-Technologie.

Die Verwendung des Operationsverstärkers SA3140E ermöglichte den Aufbau eines hochpräzisen Verstärkers (siehe Diagramm in der Abbildung), der bei Temperaturänderungen recht stabil ist, mit einem Eingangsteiler mit einem Widerstand von 1 GΩ. Es ermöglicht die Messung von Spannungen von einigen Millivolt bis 10 V bei konstantem Eingangswiderstand. Um eine höhere Spannung zu messen, können Sie den Widerstandswert des Widerstands R1 weiter erhöhen. Die Verwendung anderer Operationsverstärkerserien kann zu Problemen führen, insbesondere beim Nullabgleich des Ausgangs.

(zum Vergrößern klicken)

Die Pufferstufe ist nach dem Schema eines nichtinvertierenden Verstärkers mit einem Übertragungskoeffizienten von etwa 20 aufgebaut, was nahezu dem Teilungsverhältnis des Eingangsspannungsteilers entspricht. Das Einrichten des Geräts besteht darin, am Ausgang des Operationsverstärkers bei geschlossenen Eingangssonden „Null“ einzustellen. Durch den Einsatz des CA3140E-Chips war es möglich, den Verstärkerausgang mit einer Genauigkeit von 1 mV abzugleichen. Mit einem Trimmerwiderstand R6 können Sie die Verstärkung leicht verändern und den Ausgang des Operationsverstärkers auf genau die gleiche Spannung einstellen wie am Eingang des Widerstandsteilers.

An den Ausgang des Verstärkers kann nahezu jedes Gleichspannungsmessgerät angeschlossen werden. Sie können auch einen magnetoelektrischen Zeigerkopf mit einem Pfeil in der Mitte der Skala verbinden und so einen Vorwiderstand aufnehmen. Durch den Pufferverstärker können Sie am Oszilloskop auch ein niederfrequentes Signal mit einer Amplitude von bis zu 10 V beobachten (dazu muss der Glättungskondensator C1 abgeklemmt werden).

Wenn der Übertragungskoeffizient der Kaskade nach dem Teiler gleich eins eingestellt ist (Operationsverstärker im Repeater-Modus), ist es zulässig, an eine solche hochohmige Pufferkaskade eine Spannung von bis zu 250 V anzulegen; In diesem Fall wird die Spannung am Eingang der Mikroschaltung den maximal zulässigen Wert nicht überschreiten.

Der Autor ermittelte den Widerstandswert des Widerstands R1, indem er drei hochohmige Widerstände mit einem Widerstand von 330 MΩ in Reihe schaltete (z. B. CMM, C3-14-0,125 usw.). Es ist wünschenswert, diese hochohmigen Widerstände mit einer Fluorkunststoff-Isolierung an den Referenzkontakten anzubringen. Um Leckagen am Eingang des Operationsverstärkers zu minimieren, empfiehlt es sich, Pin 3 DA1 auf der Leiterplatte (aus Glasfaser) mit zu umgeben ein Schutzfolienring, der mit Pin 2 der Mikroschaltung verbunden ist.

Im Teiler der OOS-OU-Schaltung können Sie herkömmliche Widerstände verwenden – C2-23 oder ähnliches. Trimmerwiderstand R5 - SP5-2 (Multiturn), R6 - SP5-16. Es können beliebige, vorzugsweise kleine Kondensatoren verwendet werden.

Der Pufferverstärker und der Teiler sind störempfindlich und müssen daher in einer Metallabschirmung untergebracht werden, die mit einem gemeinsamen Draht verbunden ist. Das Design und die Materialien der Teilersonde müssen einen hohen Isolationswiderstand bieten, um den Leckstrom in diesem Stromkreis zu minimieren.

Autor: I.Korotkov, Dorf Bucha, Oblast Kiew, Ukraine

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