Нередко при налаживании аппаратуры требуется вольтметр постоянного тока, имеющий высокое входное сопротивление и способный измерять очень малые напряжения. К тому же, неплохо если такой прибор сможет еще измерять и сопротивления от единиц Ом до мегаомов. На рисунке изображена схема прибора, отвечающего этим требованиям.
Рабочий диапазон измерения постоянного напряжения разбит на участки с нижним пределом - ноль, и переключаемыми верхними пределами : 50mV, 150mV, 500mV, 1,5V, 5V, 15V, 50V, 150V и 500V. Входное сопротивление на любом поддиапазоне около 10 МОm. Сопротивление прибор измеряет в диапазоне от нуля до 1,5МОm. Диапазон измерения сопротивлений разбит на два участка "kOm" и "Оm". На первом участке есть четыре поддиапазона : от нуля до 1,5 kOm, до 15kOm, до 150 kOm и до 1,5 МОm. На втором участке всего два поддиапазона : от нуля до 15 Оm и до 150 Оm.
Достоинство прибора в том, что для измерения напряжения и сопротивления используется одна и та же линейная шкала. В результате градуировка прибора не вызывает затруднений (не нужно рисовать нелинейную шкалу как у большинства АВО-метров или строить градуировочную таблицу).
Прибор достаточно термостабилен, - в комнатных условиях дрейф нуля шкалы практически незаметен, а при изменении окружающей температуры на 10°С не более чем 0,5% на градус.
Управление прибором производится четырьмя блоками переключателей П2К с зависимой фиксацией, это S1 - переключение пределов измерения киллоомов, S2 - переключение пределов омов, S3 - переключение пределов напряжения, S4 - выбор измеряемой физической величины. Один из щупов прибора подсоединяется к клемме "Общ", а второй к одной из трех клемм, в зависимости от измеряемой величины. При измерении напряжения минус идет на "Общ".
Прибор состоит из набора входных делителей и балансного усилителя постоянного напряжения со стрелочным индикатором в нагрузке. При измерении напряжение, входное напряжение поступает на делитель из сопротивлений R10-R18. Коэффициент деления этого делителя зависит от положения модульного переключателя S3. С выхода делителя через S4.3 напряжение поступает на вход балансного усилителя. К усилителю предъявляются особые требования. Он должен обладать незначительным дрейфом нуля, большим входным сопротивлением и большим коэффициентом усиления, чтобы мог обеспечить высокую чувствительность. Кроме того, он должен иметь линейную характеристику.
Для уменьшения дрейфа нуля усилитель выполнен по балансной схеме. В нем используются составные транзисторы, составленные из полевого и биполярного транзисторов. Это дает преимущества как схемы с полевыми транзисторами, так и с биполярными, а именно, - высокое входное сопротивление и большую крутизну вольт-амперной характеристики. Таким образом, имеет и высокое входное сопротивление, и большую чувствительность.
Резисторы R20, R21 и R22 обеспечивают необходимый режим работы составных транзисторов. Для повышения стабильности коэффициента усиления и его линейности введены резисторы R26 и R27, создающие ООС. Нагрузками составных транзисторов служат R23 и R24. Между ними включен стрелочный микроамперметр (на 100 мкА), резистор R25 служит для калибровки его показаний. Резистор R22 переменный, им производят установку нуля прибора перед началом измерений.
При указанных номиналах деталей и режимах работы транзисторов микроамперметр должен отклоняться на всю шкалу при величине входного напряжения, поступающего на затвор VT1, равного 50 mV. Для защиты полевого транзистора от возможных перегрузок по входу прибора служит делитель, состоящий из диодов VD1-VD4 и резистора R19 (при перегрузке кремниевые диоды открываются и шунтируют затвор VT1).
В данном приборе используется метод измерения сопротивления, при котором измеряемое сопротивление и одно из имеющихся в приборе дополнительное сопротивление образуют делитель напряжения, и прибором измеряется напряжение падения на измеряемом сопротивлении. Такой способ требует при измерении малых сопротивлений высокой чувствительности измерительного усилителя, а при измерении больших сопротивлений - его высокого входного сопротивления. Измеритель на VT1-VT4 полностью соответствует этим требованиям.
Шкала измерения сопротивления, при таком методе, получается прямая (чем больше сопротивление тем больше отклоняется стрелка) и линейная.
Опорное напряжение 7,5V получается от обычного параметрического стабилизатора напряжения на VD5. При измерении киллоомов вход измерителя подключается к делителю, образованному измеряемым сопротивлением и дополнительным, через делитель на R9 и R8, понижающий напряжение в десять раз. При измерении омов вход измерителя подключается к делителю непосредственно. В этом случае используется максимальная чувствительность измерителя, что позволяет на самом низком пределе измерения ограничиться пропусканием через измеряемое сопротивление тока не более 3,5 mА. Это позволяет измерять сопротивления низкоомных приборов и радиоэлементов, не допускающих пропускания через них большого тока. Измерение сопротивлений около 1,5 МОm привело бы к необходимости установки дополнительного сопротивления величиной более 200 МОm, что проблематично с конструктивной точки зрения.
