เมื่อตั้งค่าอุปกรณ์สื่อสารสมัครเล่น ซ่อมแซมหรือตรวจสอบ มักจำเป็น การวัดแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงในย่านความถี่สูงถึง 30 MHz (อุปกรณ์ HF) และสูงถึงหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ (อุปกรณ์ VHF)
ค่าแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณที่ศึกษามักจะอยู่ในช่วงตั้งแต่สิบมิลลิโวลต์ถึงสิบโวลต์ ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดในการสร้างโวลต์มิเตอร์ RF สำหรับการวัดดังกล่าวคือหัวระยะไกลที่มีไดโอดเซมิคอนดักเตอร์สำหรับโวลต์มิเตอร์กระแสตรง (เช่น มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล) ข้อเสียของโซลูชันนี้คือ เมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 1 V (ค่า rms) ประสิทธิภาพการตรวจจับจะลดลง และไม่สามารถใช้สเกลมัลติมิเตอร์ในการอ่านโดยไม่ต้องสอบเทียบร่วมกับหัว RF ก่อนได้อีกต่อไป
นั่นคือเหตุผลที่แนะนำให้ใช้ไดโอดเจอร์เมเนียมในหัววัดของอุปกรณ์ดังกล่าวเนื่องจากค่ากระแสที่เห็นได้ชัดเจนจะสังเกตได้ที่ค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าไดโอดซิลิคอน ในรูป 1 ส่วนของกิ่งก้านตรงของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของไดโอดเจอร์เมเนียม HF (GD507A), ไดโอด Schottky (VAT41) และไดโอดซิลิคอนธรรมดา (KD503A) จะแสดงขึ้น อย่างที่คุณเห็นการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านไดโอด KD503A ด้วยขนาดสองลำดับ (จาก 1 mA ถึง 10 μA) เกิดขึ้นในโซนแรงดันไฟฟ้าที่แคบมาก (0.5... 0.75 V) กล่าวอีกนัยหนึ่ง โวลต์มิเตอร์ที่มีหัววัดบนไดโอดซิลิคอนทั่วไปจะไม่บันทึกแรงดันไฟฟ้า RF น้อยกว่า 0.5 V อีกต่อไป
ด้วยไดโอดเจอร์เมเนียม กระแสจะเปลี่ยนแปลงภายในขีดจำกัดเดียวกันที่ค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า (0, 1...0.3 V) และราบรื่นยิ่งขึ้น นี่คือสิ่งที่ทำให้สามารถสร้างโวลต์มิเตอร์ได้ด้วยไดโอดที่สามารถวัดแรงดันไฟฟ้า RF ที่ 0.1 V หรือน้อยกว่าได้ จริงอยู่ที่ค่าแรงดันไฟฟ้าโวลต์มิเตอร์จะไม่เป็นเส้นตรงอีกต่อไป โวลต์มิเตอร์ที่ใช้ไดโอดเจอร์เมเนียมจะกล่าวถึงรายละเอียดใน
จำเป็นต้องทราบข้อเสียสองประการ (นอกเหนือจากความไม่เชิงเส้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำที่ระบุไว้แล้ว) ประการแรก คุณลักษณะของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้เจอร์เมเนียมขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก เป็นผลให้กราฟการปรับเทียบเลื่อนเล็กน้อยตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และการเปลี่ยนแปลงนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษที่แรงดันไฟฟ้า RF น้อยกว่า 0.1 V ประการที่สอง ตามกฎแล้วไดโอดเจอร์เมเนียมความถี่สูงจะมีแรงดันย้อนกลับสูงสุดเล็กน้อยซึ่งไม่อนุญาตให้ การวัดค่าขนาดใหญ่ (สิบโวลต์) ค่าแรงดันไฟฟ้า RF ให้เราระลึกว่าด้วยการแก้ไขครึ่งคลื่น แรงดันไฟฟ้า RF ไม่ควรเกินประมาณหนึ่งในสามของแรงดันย้อนกลับสูงสุดที่อนุญาตของไดโอด
วิธีแก้ปัญหาคือใช้ไดโอด Schottky ในหัววัด ลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่แตกแขนงตรงนั้นไม่ได้ชันเท่ากับของซิลิคอนไดโอดทั่วไป และอยู่ "ทางซ้าย" อย่างเห็นได้ชัด ดังที่เห็นได้จากรูป 1 การเปลี่ยนแปลงของกระแสไปข้างหน้าผ่านไดโอด Schottky จาก 10 μAเป็น 1 mA เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงภายใน 0.2 ..0.4 V คาดว่าโวลต์มิเตอร์ RF ที่ใช้ไดโอดดังกล่าวจะทำให้สามารถวัดได้เช่นกัน แรงดันไฟฟ้า RF ต่ำแม้ว่าประสิทธิภาพของการแก้ไขจะแย่กว่าโวลต์มิเตอร์ที่มีไดโอดเจอร์เมเนียมเล็กน้อย
วงจรของหัววัดภายนอกที่มีไดโอด Schottky สำหรับมัลติมิเตอร์ M832 ทั่วไป (หรือวงจรอื่นที่คล้ายกันซึ่งมีความต้านทานอินพุตอย่างน้อย 1 MOhm) จะแสดงในรูปที่ 1 2. เช่นเดียวกับอุปกรณ์ที่คล้ายกันกับไดโอดเจอร์เมเนียม โวลต์มิเตอร์ RF จะถูกปรับเทียบโดยการเลือกตัวต้านทาน R1 - เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า RF 2 V (ค่า rms) กับอินพุต การอ่านมัลติมิเตอร์ควรเป็น 2 V เช่นกัน
การพึ่งพาการอ่านมัลติมิเตอร์กับระดับแรงดันไฟฟ้า RF ที่อินพุตส่วนหัวจะแสดงในรูปที่ 1 3 (เส้นโค้ง 1) สำหรับการเปรียบเทียบ การพึ่งพาที่คล้ายกันจะแสดงสำหรับหัวที่มีไดโอดเจอร์เมเนียม (เส้นโค้ง 2) ส่วนของเส้นโค้ง 1 และ 2 ในช่วง 0, 2... 2 V เกือบจะเหมือนกัน อย่างที่คุณคาดหวัง ที่แรงดันไฟฟ้า RF น้อยกว่า 0.2 V ประสิทธิภาพของหัวไดโอด Schottky จะแย่กว่า แต่ก็ยังเพียงพอสำหรับการวัดแรงดันไฟฟ้าสูงถึงประมาณ 50 mV
ภาวะแทรกซ้อนเล็กน้อยของหัวตรวจจับที่มีไดโอด Schottky ทำให้สามารถเปลี่ยนขีด จำกัด ล่างของการวัดเป็นค่าหลายมิลลิโวลต์ได้ วิธีการนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ - มันถูกใช้ในช่วงเริ่มต้นของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์
อิเล็กทรอนิกส์. เรากำลังพูดถึงการส่งกระแสตรงขนาดเล็กผ่านไดโอดในทิศทางไปข้างหน้า แผนภาพของหัวตรวจจับประเภทนี้แสดงในรูปที่ 1 4. ค่าของกระแสผ่านไดโอดวัด VD1 ถูกกำหนดโดยความต้านทานของตัวต้านทาน R1 และในกรณีนี้จะเท่ากับประมาณ 20 μA ในกรณีนี้ แรงดันตกคร่อมไดโอดจะอยู่ที่ประมาณ 0.2V เพื่อที่จะแยกอิทธิพลที่มีต่อผลการวัด ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเดียวกันทุกประการกับอินพุตที่สองของมัลติมิเตอร์ สามารถรับได้โดยใช้ตัวแบ่งความต้านทานแบบเดิม แต่จะดีกว่าถ้าทำเช่นนี้โดยแนะนำไดโอด Schottky ตัวที่สอง (VD2 ในรูปที่ 4) แรงดันไฟฟ้าเดียวกันบนไดโอดทั้งสองถูกตั้งค่าด้วยตัวต้านทานผันแปร R2 ตามการอ่านมัลติมิเตอร์เป็นศูนย์ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตส่วนหัว ไดโอดนี้ไม่ได้ใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้า แต่หากวางไว้ข้างไดโอด VD1 (เมื่อสัมผัสกับความร้อน) ความเสถียรของอุณหภูมิของหัววัดจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำการวัดแรงดันไฟฟ้า RF ที่เล็กที่สุดเจ้าบ่าว. ความจริงก็คือเมื่ออุณหภูมิโดยรอบเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าตกบนไดโอดทั้งสองจะใกล้เคียงกันโดยประมาณและความสมดุลของส่วนหัวจะไม่ถูกรบกวน การทดสอบหัวแสดงให้เห็นว่าความไวที่แรงดันไฟฟ้าต่ำเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด (เมื่อเทียบกับรุ่นในรูปที่ 2) และการพึ่งพาการอ่านมัลติมิเตอร์กับแรงดันไฟฟ้า RF ที่อินพุตของหัวนั้นเกิดขึ้นพร้อมกันกับการพึ่งพาที่คล้ายกันของหัวที่มี เจอร์เมเนียมไดโอด (เส้นโค้ง 2 ในรูปที่ .3)
แรงดันย้อนกลับสูงสุดที่อนุญาตของไดโอด Schottky BAT41 คือ 100 V ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า RF สูงสุดที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้การหันหัวด้วยไดโอดดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณ 35 V (ค่า rms) ความจุทางแยกของไดโอดที่ไบแอสย้อนกลับ 1 V ไม่เกิน 2 pF การวัดแสดงให้เห็นว่าหัวที่มีไดโอด VAT41 ไม่มีการพึ่งพาความถี่ของการอ่านอย่างน้อยถึง 30 MHz ที่ความถี่ที่สูงกว่าที่ทดสอบ ไม่ได้ดำเนินการ) ไดโอดนี้ผลิตในกล่องแก้วขนาดเล็กโดยไม่มีเครื่องหมาย ขั้วแคโทดมีแถบสีเข้มกำกับไว้บนตัวเครื่อง
ไดโอด VAT41 เป็นหนึ่งในไดโอด Schottky ความถี่สูงที่พบบ่อยที่สุดในกล่องแก้วที่มีสายไฟ ผู้เขียนซื้อมันที่ร้าน Chip-and-Dip ในมอสโก ในเดือนตุลาคมปีที่แล้วราคาขายปลีกอยู่ที่เพียง 7 รูเบิล 60 โกเปคต่อชิ้น ไดโอดนำเข้าอื่นๆ สามารถใช้ในหัววัดได้ เช่น BAR28, 1N5711 หรือ 1N6263 ไดโอดทั้งสามตัวมีลักษณะคล้ายกัน ในแง่ของแรงดันย้อนกลับสูงสุดที่อนุญาต (70 V) ด้อยกว่า BAR41 เล็กน้อย แต่มีความจุต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัด - ประมาณ 2 pF ที่แรงดันไดโอดเป็นศูนย์ (!) และต้องทำงานที่ความถี่หลายร้อยเมกะเฮิรตซ์
จากไดโอด Schottky ในประเทศที่หัวคุณสามารถใช้ KD922A, KD922V และ KD923A อย่างไรก็ตามมีค่าต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัดของแรงดันย้อนกลับสูงสุดที่อนุญาต - ค่าที่ดีที่สุดในแง่ของพารามิเตอร์นี้คือไดโอด KD922B มีเพียง 21 V
การมีมัลติมิเตอร์ M832 ในซ็อกเก็ตสำหรับการวัดพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์นั้นมีแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร - ประมาณ 3 V และความจริงที่ว่าหัวต้องการกระแสเพียงเล็กน้อยเท่านั้นไมโครแอมป์หลายสิบตัว แนะนำให้ใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับศีรษะ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมัลติมิเตอร์ไม่ได้เชื่อมต่อกับสายทั่วไปเมื่อทำการวัดแรงดันไฟฟ้า RF (จริงๆ แล้วรวมอยู่ในเส้นผ่านศูนย์กลาง สะพานโกนัล) ไม่สามารถดำเนินการโดยตรงได้ ในกรณีนี้ ไม่แนะนำให้ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ (เช่น ดังที่ทำใน) องค์ประกอบกัลวานิกชนิด AA เพิ่มเติมอีกสองรายการจะช่วยให้มั่นใจว่าหัววัดจะทำงานได้เป็นเวลานานมากหรือแม้จะไม่ได้ปิดเครื่องก็ตาม เนื่องจากกระแสที่ใช้นั้นเทียบได้กับกระแสที่คายประจุเองขององค์ประกอบต่างๆ เมื่อจ่ายไฟให้กับศีรษะจากสององค์ประกอบความคิดเห็น AA ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 และ R3 (รูปที่ 4) ควรลดลงเหลือ 300 kOhm การลดกระแสผ่านไดโอดลงเหลือ 10 μA ไม่ส่งผลต่ออักขระลักษณะของหัววัด
โอห์มมิกและกระแสผ่านไดโอดถูกจำกัด เกินแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดที่อนุญาตไม่ได้ทำให้ไดโอดเสียหายทันที แต่ในขณะเดียวกันโวลต์มิเตอร์ก็หยุดเป็นเส้นตรงด้วย (มันประเมินผลการวัดต่ำไป) ปรากฏการณ์นี้บางครั้งนำไปสู่สิ่งแปลกประหลาด เช่น “SWR ขึ้นอยู่กับระดับพลังงานของเครื่องส่ง” แม้ว่า SWR จะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม เพียงแต่ในกรณีนี้ โวลต์มิเตอร์แบบไดโอดในหน่วยวัดของมิเตอร์ SWR จะเกินขีดจำกัดเมื่อกำลังเพิ่มขึ้นเรื่องของการแก้ไขเชิงเส้นของแรงดันไฟฟ้า HFบอริส สเตปานอฟ
วรรณกรรม
1. Stepanov B. RF หัวเป็นดิจิตอล
มัลติมิเตอร์ - วิทยุ, 2549, ฉบับที่ 8, น. 58, 59.
2 Biryukov S. การต่อเข้ากับมัลติมิเตอร์เพื่อวัดอุณหภูมิ - วิทยุ, 2544, ฉบับที่ 1, น. 54, 55.
มิลลิโวลต์มิเตอร์ที่มีสเกลเชิงเส้นตามที่อธิบายไว้ในวรรณกรรมนั้นถูกสร้างขึ้นแบบดั้งเดิมตามวงจรที่มีวงจรเรียงกระแสไดโอดเชื่อมต่อกับวงจรป้อนกลับเชิงลบของแอมพลิฟายเออร์กระแสสลับ อุปกรณ์ดังกล่าวค่อนข้างซับซ้อน ต้องใช้ชิ้นส่วนที่หายาก และนอกจากนี้ ยังต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดการออกแบบที่ค่อนข้างเข้มงวดอีกด้วย
ในเวลาเดียวกันมีมิลลิโวลต์มิเตอร์ธรรมดามากที่มีสเกลไม่เชิงเส้นซึ่งประกอบวงจรเรียงกระแสในโพรบระยะไกลและในส่วนหลักจะใช้เครื่องขยายสัญญาณกระแสตรง (DCA) แบบธรรมดา อุปกรณ์ถูกสร้างขึ้นบนหลักการนี้ ซึ่งมีคำอธิบายอยู่ในนิตยสาร "Radio", 1984, ฉบับที่ 8, p. 57. อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์บรอดแบนด์ มีความต้านทานอินพุตสูงและความจุอินพุตต่ำ และมีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่การอ่านค่าของอุปกรณ์นั้นเป็นไปตามเงื่อนไขและค่าแรงดันไฟฟ้าที่แท้จริงจะพบได้จากตารางการสอบเทียบหรือจากกราฟ เมื่อใช้หน่วยที่ผู้เขียนเสนอ สเกลของมิลลิโวลต์มิเตอร์ดังกล่าวจะกลายเป็นเส้นตรง
รูปที่ 1
ในรูป รูปที่ 1 แสดงแผนภาพอย่างง่ายของอุปกรณ์ แรงดันไฟฟ้าความถี่สูงที่วัดได้จะถูกแก้ไขโดยไดโอด VD1 ในโพรบระยะไกล และจ่ายผ่านตัวต้านทาน R1 ไปยังอินพุตของ UPT A1 เนื่องจากมีไดโอด VD2 อยู่ในวงจรป้อนกลับเชิงลบ เครื่องขยายเสียงจะได้รับที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำจึงเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้การลดแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขโดยไดโอด VD1 จึงได้รับการชดเชยและขนาดของอุปกรณ์จะเป็นเส้นตรง
รูปที่ 2
มิลลิโวลต์มิเตอร์ที่ผู้เขียนสร้างขึ้นช่วยให้คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าในช่วง 2.5 mV... 25 V ใน 11 ช่วงย่อย ย่านความถี่การทำงาน 100 เฮิรตซ์...75 เมกะเฮิรตซ์ ข้อผิดพลาดในการวัดไม่เกิน 5%
แผนผังของอุปกรณ์แสดงในรูปที่ 2 สเตจเชิงเส้นตรงที่ทำบนแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน DA1 ทำงานในช่วงย่อย “O...12.5 mV”, “0...25 mV”, “0...50 mV” “0...125 mV”, “ 0...250 มิลลิโวลต์", "O...500 มิลลิโวลต์", "0...1.25 โวลต์" ในช่วงย่อยที่เหลือ ลักษณะแอมพลิจูดของไดโอด VD1 จะใกล้เคียงกับเชิงเส้น ดังนั้นอินพุตของสเตจสุดท้าย (บนชิป DA2) จึงเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของโพรบผ่านตัวแบ่งแรงดันตัวต้านทาน (R7--R11) ตัวเก็บประจุ C4-C6 ป้องกันการกระตุ้นตัวเองของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน DA2 และลดการรบกวนที่อาจเกิดขึ้นที่อินพุต
อุปกรณ์ใช้มิลลิแอมมิเตอร์ซึ่งมีกระแสเบี่ยงเบนรวม 1 mA ตัวต้านทานที่ปรับแล้ว R14, R16—R23 - SP5-2 ตัวต้านทาน R7 ประกอบด้วยสองตัวที่มีความต้านทาน 300 kOhm เชื่อมต่อแบบอนุกรม R10 และ R11 - ของสองตัวที่มีความต้านทาน 20 kOhm ไดโอด VD1, VD2 เป็นเจอร์เมเนียมความถี่สูง
สามารถเปลี่ยนแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน KR544UD1A ด้วยแอมพลิฟายเออร์อื่นที่มีอิมพีแดนซ์อินพุตสูงกว่าได้
ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับการออกแบบอุปกรณ์ ตัวเก็บประจุ Cl, C2, ไดโอด VDI และตัวต้านทาน RI ติดตั้งอยู่ในรีโมตเฮดซึ่งเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ด้วยลวดหุ้มฉนวน แกนของตัวต้านทานผันแปร R12 จะแสดงที่แผงด้านหน้า
การปรับเริ่มต้นด้วยการตั้งเข็มของเครื่องมือวัดไปที่เครื่องหมายศูนย์ ในการดำเนินการนี้ให้ย้ายสวิตช์ SA1 ไปที่ตำแหน่ง "25 V" อินพุตของอุปกรณ์เชื่อมต่อกับตัวเครื่องและทำการปรับที่จำเป็นด้วยตัวต้านทาน R14 หลังจากนั้น อุปกรณ์จะสลับไปที่ช่วง "250 mV" ปรับตัวต้านทาน R12 เพื่อตั้งค่าลูกศรของอุปกรณ์ตรวจวัดไปที่เครื่องหมายศูนย์ และเลือกตัวต้านทาน R2 เพื่อให้ได้ความเป็นเชิงเส้นที่ดีที่สุดของสเกล จากนั้นตรวจสอบความเป็นเส้นตรงของสเกลบนช่วงที่เหลือ หากไม่สามารถบรรลุความเป็นเชิงเส้นได้ ควรเปลี่ยนไดโอดตัวใดตัวหนึ่งด้วยอีกตัวหนึ่ง จากนั้น เมื่อใช้ตัวต้านทานทริมเมอร์ R16-R23 อุปกรณ์จะได้รับการสอบเทียบในทุกช่วง
บันทึก. เราดึงความสนใจของผู้อ่านว่าตามข้อมูลอ้างอิง ค่าแรงดันย้อนกลับคงที่และพัลส์สูงสุดสำหรับโพรบระยะไกลที่ผู้เขียนบทความใช้ (ไดโอด GD507A) มีค่าเท่ากับ 20 V ดังนั้น ไม่ใช่ทุกกรณีของประเภทนี้ ไดโอดจะสามารถรับประกันการทำงานของอุปกรณ์ในสองช่วงย่อยสุดท้าย
A. Pugach, ทาชเคนต์
วิทยุ ฉบับที่ 7 พ.ศ. 2535
จริงๆ แล้ว การวัดแรงดันไฟฟ้า HF มีความแม่นยำสูง (สูงถึงหลักที่สามหรือสี่) ไม่จำเป็นในการฝึกปฏิบัติด้านวิทยุสมัครเล่น องค์ประกอบด้านคุณภาพมีความสำคัญมากกว่า (การมีสัญญาณระดับสูงเพียงพอ - ยิ่งมากยิ่งดี) โดยทั่วไป เมื่อวัดสัญญาณ RF ที่เอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ (ออสซิลเลเตอร์) ค่านี้จะไม่เกิน 1.5 - 2 โวลต์ และตัววงจรเองจะถูกปรับให้มีการสั่นพ้องตามค่าแรงดันไฟฟ้า RF สูงสุด เมื่อปรับในเส้นทาง IF สัญญาณจะเพิ่มขึ้นทีละขั้นตอนจากหน่วยเป็นหลายร้อยมิลลิโวลต์
เมื่อตั้งค่าออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่และเส้นทาง IF มักใช้โวลต์มิเตอร์แบบท่อ (เช่น VK 7-9, V7-15 เป็นต้น) ที่มีช่วงการวัด 1 - 3 V ความต้านทานอินพุตสูงและความจุอินพุตต่ำในอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นปัจจัยกำหนด และข้อผิดพลาดสูงถึง 5-10% และถูกกำหนดโดยความแม่นยำของหัววัดแบบหมุนที่ใช้ การวัดพารามิเตอร์เดียวกันสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือพอยน์เตอร์แบบโฮมเมดซึ่งมีวงจรที่ทำบนวงจรขนาดเล็กที่มีทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามที่อินพุต ตัวอย่างเช่น ใน HF มิลลิโวลต์มิเตอร์ของ B. Stepanov (2) ความจุอินพุตอยู่ที่ 3 pF เท่านั้น ความต้านทานในช่วงย่อยต่างๆ (ตั้งแต่ 3 mV ถึง 1,000 mV) แม้ในกรณีที่แย่ที่สุดจะต้องไม่เกิน 100 kOhm โดยมีข้อผิดพลาด +/ - 10% (พิจารณาจากหัวที่ใช้และข้อผิดพลาดของเครื่องมือวัดสำหรับการสอบเทียบ) ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้า RF ที่วัดได้จะอยู่ที่ขีดจำกัดบนของช่วงความถี่ 30 MHz โดยไม่มีข้อผิดพลาดด้านความถี่ที่ชัดเจน ซึ่งเป็นที่ยอมรับในการฝึกปฏิบัติวิทยุสมัครเล่น
ในแง่ของการออกแบบวงจร อุปกรณ์ที่นำเสนอนั้นง่ายมาก และส่วนประกอบขั้นต่ำที่ใช้สามารถพบได้ "ในกล่อง" ของนักวิทยุสมัครเล่นเกือบทุกคน จริงๆ แล้วไม่มีอะไรใหม่ในโครงการนี้ การใช้ออปแอมป์เพื่อจุดประสงค์ดังกล่าวได้อธิบายไว้ในรายละเอียดในวรรณกรรมวิทยุสมัครเล่นในยุค 80-90 (1, 4) ใช้วงจรไมโคร K544UD2A (หรือ UD2B, UD1A, B) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายพร้อมทรานซิสเตอร์สนามผลที่อินพุต (และดังนั้นจึงมีความต้านทานอินพุตสูง) คุณสามารถใช้แอมพลิฟายเออร์ในซีรีย์อื่นกับสวิตช์ฟิลด์ที่อินพุตและในการเชื่อมต่อทั่วไป เช่น K140UD8A ลักษณะทางเทคนิคของมิลลิโวลต์มิเตอร์ - โวลต์มิเตอร์สอดคล้องกับที่ระบุไว้ข้างต้นเนื่องจากพื้นฐานของอุปกรณ์คือวงจรของ B. Stepanov (2)
ในโหมดโวลต์มิเตอร์ อัตราขยายของ op-amp คือ 1 (100% OOS) และวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยไมโครแอมมิเตอร์สูงถึง 100 μA พร้อมความต้านทานเพิ่มเติม (R12 - R17) ในความเป็นจริงพวกเขาจะกำหนดช่วงย่อยของอุปกรณ์ในโหมดโวลต์มิเตอร์ เมื่อ OOS ลดลง (สวิตช์ S2 จะเปิดตัวต้านทาน R6 - R8) Kus. เพิ่มขึ้นและความไวของแอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงานก็เพิ่มขึ้นตามซึ่งทำให้สามารถใช้ในโหมดมิลลิโวลต์มิเตอร์ได้
คุณสมบัติของการพัฒนาที่นำเสนอคือความสามารถในการใช้งานอุปกรณ์ในสองโหมด - โวลต์มิเตอร์ DC ที่มีขีด จำกัด ตั้งแต่ 0.1 ถึง 1,000 V และมิลลิโวลต์มิเตอร์ที่มีขีด จำกัด บนของช่วงย่อย 12.5, 25, 50 mV ในกรณีนี้ จะใช้ตัวแบ่งเดียวกัน (X1, X100) ในสองโหมด ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ในช่วงย่อย 25 mV (0.025 V) ที่ใช้ตัวคูณ X100 จึงสามารถวัดแรงดันไฟฟ้า 2.5 V ได้ หากต้องการสลับช่วงย่อยของอุปกรณ์จะใช้สวิตช์สองบอร์ดหลายตำแหน่งหนึ่งตัว
เมื่อใช้โพรบ RF ภายนอกกับไดโอดเจอร์เมเนียม GD507A คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้า RF ในช่วงย่อยเดียวกันที่มีความถี่สูงถึง 30 MHz
ไดโอด VD1, VD2 ปกป้องอุปกรณ์วัดตัวชี้จากการโอเวอร์โหลดระหว่างการทำงาน
คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของการปกป้องไมโครแอมมิเตอร์ในระหว่างกระบวนการชั่วคราวที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดและปิดอุปกรณ์เมื่อลูกศรของอุปกรณ์หลุดจากสเกลและอาจโค้งงอได้คือการใช้รีเลย์เพื่อปิดไมโครแอมมิเตอร์และลัดวงจรเอาต์พุตของ op-amp ไปยังตัวต้านทานโหลด (รีเลย์ P1, C7 และ R11) ในกรณีนี้ (เมื่อเปิดอุปกรณ์) การชาร์จ C7 ต้องใช้เวลาเสี้ยววินาที ดังนั้นรีเลย์จึงทำงานโดยมีความล่าช้า และไมโครแอมมิเตอร์จะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของ op-amp ในเวลาเสี้ยววินาทีต่อมา เมื่อปิดอุปกรณ์ C7 จะถูกคายประจุผ่านไฟแสดงสถานะอย่างรวดเร็ว รีเลย์จะถูกตัดพลังงานและตัดวงจรการเชื่อมต่อไมโครแอมมิเตอร์ก่อนที่วงจรจ่ายไฟ op-amp จะถูกตัดพลังงานโดยสิ้นเชิง การป้องกัน op-amp นั้นทำได้โดยการเปิดอินพุต R9 และ C1 ตัวเก็บประจุ C2, C3 กำลังปิดกั้นและป้องกันการกระตุ้นของ op-amp
การปรับสมดุลของอุปกรณ์ (“การตั้งค่า 0”) ดำเนินการโดยตัวต้านทานผันแปร R10 ในช่วงย่อย 0.1 V (เป็นไปได้ในช่วงย่อยที่ละเอียดอ่อนมากขึ้น แต่เมื่อเปิดโพรบระยะไกล อิทธิพลของมือจะเพิ่มขึ้น) ตัวเก็บประจุควรเป็นประเภท K73-xx แต่ถ้าไม่มีคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก 47 - 68N ก็ได้ หัววัดระยะไกลใช้ตัวเก็บประจุ KSO สำหรับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานอย่างน้อย 1000V
การตั้งค่ามิลลิโวลต์มิเตอร์ - โวลต์มิเตอร์ดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้ ขั้นแรก ให้ตั้งค่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า โหมดการทำงาน - โวลต์มิเตอร์ ตัวต้านทานทริมเมอร์ R16 (ช่วงย่อย 10V) ถูกตั้งค่าไว้ที่ความต้านทานสูงสุด ที่ความต้านทาน R9 ให้ตรวจสอบด้วยโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลที่เป็นแบบอย่างโดยตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานที่เสถียรที่ 10 V (ตำแหน่ง S1 - X1, S3 - 10 V) จากนั้นในตำแหน่ง S1 - X100 โดยใช้ตัวต้านทานทริมเมอร์ R1 และ R4 ให้ใช้โวลต์มิเตอร์มาตรฐานเพื่อตั้งค่า 0.1V ในกรณีนี้ในตำแหน่ง S3 - 0.1V ควรตั้งเข็มไมโครมิเตอร์ไว้ที่เครื่องหมายสุดท้ายของสเกลเครื่องมือ อัตราส่วนคือ 100/1 (แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน R9 - X1 คือ 10V ถึง X100 - 0.1V เมื่อตำแหน่งของเข็มของอุปกรณ์ที่กำลังปรับอยู่ที่เครื่องหมายสเกลสุดท้ายในช่วงย่อย S3 - 0.1V) มีการตรวจสอบและปรับเปลี่ยนหลายครั้ง ในกรณีนี้เงื่อนไขบังคับ: เมื่อเปลี่ยน S1 แรงดันอ้างอิง 10V จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้
ต่อไป. ในโหมดการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงในตำแหน่งของสวิตช์แบ่ง S1 - X1 และสวิตช์ช่วงย่อย S3 - 10V ตัวต้านทานตัวแปร R16 จะตั้งค่าเข็มไมโครแอมมิเตอร์ไปที่ส่วนสุดท้าย ผลลัพธ์ (ที่ 10 V ที่อินพุต) ควรเป็นค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือเดียวกันในช่วงย่อย 0.1 V - X100 และช่วงย่อย 10 V - X1
วิธีการตั้งค่าโวลต์มิเตอร์ในช่วงย่อย 0.3V, 1V, 3V และ 10V จะเหมือนกัน ในกรณีนี้ตำแหน่งของมอเตอร์ตัวต้านทาน R1, R4 ในตัวแบ่งไม่สามารถเปลี่ยนได้
โหมดการทำงาน - มิลลิโวลต์มิเตอร์ ที่ทางเข้าศตวรรษที่ 5 ในตำแหน่ง S3 - 50 mV ตัวแบ่ง S1 - X100 พร้อมตัวต้านทาน R8 ตั้งลูกศรไปที่การแบ่งสเกลสุดท้าย เราตรวจสอบการอ่านโวลต์มิเตอร์: ในช่วงย่อย 10V X1 หรือ 0.1V X100 เข็มควรอยู่ตรงกลางของสเกล - 5V
วิธีการปรับสำหรับช่วงย่อย 12.5mV และ 25mV จะเหมือนกับช่วงย่อย 50mV อินพุตจะมาพร้อมกับ 1.25V และ 2.5V ตามลำดับที่ X 100 ค่าที่อ่านได้จะถูกตรวจสอบในโหมดโวลต์มิเตอร์ X100 - 0.1V, X1 - 3V, X1 - 10V ควรสังเกตว่าเมื่อเข็มไมโครแอมมิเตอร์อยู่ในส่วนด้านซ้ายของมาตราส่วนเครื่องมือ ข้อผิดพลาดในการวัดจะเพิ่มขึ้น
ลักษณะเฉพาะของวิธีการสอบเทียบอุปกรณ์นี้: ไม่จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานมาตรฐาน 12 - 100 mV และโวลต์มิเตอร์ที่มีขีด จำกัด การวัดต่ำกว่าน้อยกว่า 0.1 V
เมื่อปรับเทียบอุปกรณ์ในโหมดการวัดแรงดันไฟฟ้า RF ด้วยโพรบระยะไกลสำหรับช่วงย่อย 12.5, 25, 50 mV (หากจำเป็น) คุณสามารถสร้างกราฟหรือตารางแก้ไขได้
อุปกรณ์ติดตั้งอยู่ในกล่องโลหะ ขนาดขึ้นอยู่กับขนาดของหัววัดที่ใช้และหม้อแปลงไฟฟ้า ในวงจรข้างต้นหน่วยจ่ายไฟแบบไบโพลาร์ทำงานโดยประกอบบนหม้อแปลงจากเครื่องบันทึกเทปที่นำเข้า (ขดลวดหลักที่ 110V) โคลงประกอบได้ดีที่สุดบน MS 7812 และ 7912 (หรือ LM317 สองตัว) แต่อาจง่ายกว่า - พาราเมตริกบนไดโอดซีเนอร์สองตัว การออกแบบโพรบ RF ระยะไกลและคุณสมบัติการทำงานมีรายละเอียดอธิบายไว้ใน (2, 3)
วรรณกรรมที่ใช้:
1. บี. สเตปานอฟ การวัดแรงดันไฟฟ้า RF ต่ำ เจ. "วิทยุ" ฉบับที่ 7, 12 - 1980, หน้า 55, หน้า 28
2. บี. สเตปานอฟ. มิลลิโวลต์มิเตอร์ความถี่สูง วารสาร "วิทยุ" ฉบับที่ 8 - 1984, หน้า 57
3. บี. สเตปานอฟ หัว RF สำหรับโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล วารสาร "วิทยุ" ฉบับที่ 8, 2549, หน้า 58
4. ม. โดโรฟีเยฟ โวลต์-โอห์มมิเตอร์บน op-amp วารสาร "วิทยุ" ฉบับที่ 12, 1983, หน้า 30
อุปกรณ์ที่นำเสนอนี้มีไว้สำหรับการวัดแรงดันไฟฟ้า HF และ LF ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่น
ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ 10mV-10V
ช่วงความถี่ 1 กิโลเฮิรตซ์ - 500...800 เมกะเฮิรตซ์
ความละเอียด 10mV ที่แรงดันไฟฟ้ามากกว่า 20mV
ความต้านทานอินพุต - ประมาณ 80 kohm
ความจุอินพุต 2-5 pF
โวลต์มิเตอร์ช่วยให้คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าที่จุด "ความต้านทานสูง" ของวงจร (ควอตซ์, ตัวสะท้อน SAW, วงจรออสซิลเลเตอร์รวมถึงในซุปเปอร์รีเจนเนอเรเตอร์) โดยไม่รบกวนการทำงานของอุปกรณ์อย่างมีนัยสำคัญ
อุปกรณ์มีการออกแบบโดยทั่วไป: หัวตรวจจับบนไดโอดเจอร์เมเนียม D18 (D20, GD507) ที่ใช้วัดแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้า, ตัวทวนสัญญาณความต้านทานสูงที่ใช้ MCP6002 op-amp, ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มี ADC และ LED ในตัว ตัวบ่งชี้ เพื่อแก้ไขความไม่เชิงเส้นของไดโอดในโซนแรงดันไฟฟ้าต่ำ (0-100 mV) ไมโครคอนโทรลเลอร์จะคำนวณใหม่ตามตาราง
สำหรับการสอบเทียบอุปกรณ์นั้นมีเครื่องกำเนิดพัลส์สี่เหลี่ยมสมมาตรในตัวที่มีความถี่ประมาณ 5 kHz พร้อมการแกว่งเกือบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของวงจรไมโคร (4.95-5.05 V) บน op-amp ตัวที่สองของชิป MCP6002 , พิน 7 ซึ่งช่วยให้คุณใช้มัลติมิเตอร์ทั่วไปในการตั้งค่าและสอบเทียบได้ ในการทำเช่นนี้เราวัดแรงดันไฟฟ้า U1 = 5V จากนั้นแอมพลิจูดของพัลส์สี่เหลี่ยมที่เอาต์พุต op-amp จะเท่ากับ U1 ถ้าเราถอดส่วนประกอบ DC ออก (และทำโดยตัวเก็บประจุที่อินพุตของเครื่องตรวจจับ ) เราจะได้คดเคี้ยวด้วยแอมพลิจูด 0.5*U1 เนื่องจากเครื่องตรวจจับมีแอมพลิจูด การอ่านค่าคดเคี้ยวและไซนัสอยด์ที่มีแอมพลิจูดเท่ากันจะเท่ากัน ดังนั้นการอ่านอุปกรณ์สำหรับแรงดันไฟฟ้าไซน์ควรเป็น 0.707 ของแอมพลิจูดนั่นคือ 0.707*0.5*U1 ซึ่งในกรณีของฉันคือ 1.74V ค่าการอ่านที่ต้องการได้มาจากการเลือกตัวต้านทาน R16 และ R7 ระหว่างการตั้งค่า ตรวจสอบความสมมาตรของแรงดันไฟฟ้าของเครื่องสอบเทียบด้วยมัลติมิเตอร์ แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่พิน 7 ของไมโครวงจร MCP6002 ควรเท่ากับ 50% ของแรงดันไฟฟ้า 5V ซึ่งมั่นใจได้โดยใช้ RAIL-TO-RAIL op-amp พร้อม ความต้านทานอินพุตสูงและแรงดันออฟเซ็ตต่ำ
โครงสร้างอุปกรณ์ทำขึ้นในรูปแบบของโพรบ
วงจรโวลต์มิเตอร์ (ตัวต้านทานจำกัด 240 โอห์มในสายเชื่อมต่อของส่วนตัวบ่งชี้จะไม่แสดง แต่จะอยู่บนแผงวงจรพิมพ์) ตัวบ่งชี้ - มีแคโทดทั่วไป
ภาพ PCB: 
ส่วนทางเข้า 
ในกรณีที่การกำหนดค่า MK ฟิวส์ โปรแกรมเมอร์บางคนไม่สามารถทำการติดตั้งจากไฟล์ได้อย่างสมบูรณ์ 
เก็บถาวรด้วยไฟล์วงจร แผงวงจรพิมพ์ แหล่งโปรแกรมและเฟิร์มแวร์ ตารางแก้ไขการอ่าน
สิ่งที่แนบมากับมัลติมิเตอร์อีกอย่างคือโวลต์มิเตอร์ HF ที่ใช้ไดโอด Schottky
คำอธิบายอุปกรณ์ได้ระบุไว้แล้วบนหน้าเว็บไซต์ของเราพื้นฐานทางทฤษฎีซึ่งเป็นสิ่งพิมพ์ของ B. Stepanov ในนิตยสาร "Radio" (ดูรายการข้อมูลอ้างอิงท้ายบันทึก) ในเวลานั้นมีการใช้เครื่องมือชี้แบบอะนาล็อกเป็นหัววัด ในช่วงทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ 20 และ 10 ของศตวรรษที่ 21 เนื่องจากมีการกระจายมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลขนาดเล็กและราคาไม่แพงจำนวนมาก จึงเริ่มมีการใช้อย่างแพร่หลายในการฝึกวิทยุสมัครเล่น
ในปี 2549 ในนิตยสาร "Radio" ฉบับที่ 8 B. Stepanov ได้นำวงจรหัว RF มาสู่มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลซึ่งมีความเป็นเส้นตรงที่ดีเพียงพอสำหรับการใช้งานที่ความถี่สูงถึง 30 MHz และความไวสูงถึง 0.1 V หรือน้อยกว่า ใช้ไดโอดเจอร์เมเนียม GD507
ใน "วิทยุ" ฉบับที่ 1 - 2551 น. 61-62, B. Stepanov ในบทความ "RF โวลต์มิเตอร์บนไดโอด Schottky"ฉันจัดเตรียมแผนภาพวงจรของโพรบที่มีไดโอด BAT-41 ผู้เขียนนำแนวคิดนี้ไปใช้: เมื่อส่งกระแสตรงขนาดเล็กผ่านไดโอดในทิศทางไปข้างหน้า โวลต์มิเตอร์ที่มีหัววัด (หัว) ดังกล่าวสามารถวัดแรงดันไฟฟ้า RF ได้สูงสุด 50 mV
คำไม่กี่คำเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตโพรบ ตัวเครื่องทำจากแผ่นยางยืดเคลือบดีบุก (ตัวเครื่อง SKD-24 ถูกตัดและงอ) ตรงกลางแบ่งเป็นฉากกั้นที่ทำจากไฟเบอร์กลาสฟอยล์ด้านเดียว ที่ด้านข้างของฉากกั้นที่มีฟอยล์เหลืออยู่ จะมีการสร้างวงจรที่ติดตั้งบนพื้นผิวของโพรบ RF (รูปที่ 1, 3)
รูปที่ 1
เพื่อลดการพึ่งพาอุณหภูมิ (แรงดันตกคร่อม) ไดโอด Schottky สองตัวจะถูกวางไว้ใกล้กันในท่อ PVC ทั่วไป อีกด้านหนึ่งของฉากกั้นเป็นช่องจ่ายไฟ ขนาดรวมแบตเตอรี่ AA สองก้อน
รูปที่ 2
โพรบเชื่อมต่อกับมัลติมิเตอร์โดยใช้ลวดหุ้มฉนวนสองแกน (รูปที่ 2) หลังจากปรับสมดุลโพรบโดยใช้ตัวต้านทาน R2 แล้ว แรงดัน RF จะถูกวัด การอ่านจะดำเนินการในระดับโวลต์มิเตอร์ 200 (2000) mV
รูปที่ 3
รูปที่ 4
รูปที่ 5
ล่วงหน้า เราแจ้งให้นักวิทยุสมัครเล่นทราบ- คำอธิบายแบบเต็มของผู้เขียนเกี่ยวกับการทำงานของการออกแบบนี้ เหตุผลทางทฤษฎีและการใช้งานจริงสามารถพบได้ในประเด็นที่ระบุในหมายเหตุ นิตยสารวิทยุ.
วรรณกรรม:
1. บี. สเตปานอฟ การวัดแรงดันไฟฟ้า RF ต่ำ เจ. “วิทยุ” ฉบับที่ 7, 12 – 1980, หน้า 55, หน้า 28
2. บี. สเตปานอฟ. มิลลิโวลต์มิเตอร์ความถี่สูง วารสาร “วิทยุ” ฉบับที่ 8 – 1984, หน้า 57
3. บี. สเตปานอฟ หัว RF สำหรับโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล เจ. "วิทยุ" ฉบับที่ 8, 2549, หน้า 58
4. บี. สเตปานอฟ. โวลต์มิเตอร์ RF โดยใช้ไดโอด Schottky "วิทยุ" ฉบับที่ 1 - 2551 หน้า 61-62.
