专利名称:单级复合管放大式交流毫伏表的制作方法
本发明涉及到一种改进的测量毫伏级电压的电工仪表，特别是精确测量50mv以下电压的毫伏表。
由于测量讯号微弱，毫伏表的设计关键是高质量的线性放大器，其灵敏度决定线性放器的放大能力，其精确度取决于放大器的线性。目前国内外的晶体管毫伏表或高档万用表中的毫伏档，其放大器电路均参照经典的反馈放大器理论设计计算。例如国内常用的DA-16，MF-20及日本的数字晶体管万能表等均是如此。为保证测量精度，检测讯号和放大器输出电流之间应有严格的线性关系，因而放大器中各个晶体管工作点均须选择在外特性曲线中最佳线性区域，这就限定了放大器必然采取多级放大器。例如DA-16就采用两个射极输出和两级串联反馈放大器。因而造成元件多，结构复杂(DA-16有七个晶体)。这样元件之间相互干扰，抗干扰能力弱，一般的毫伏表都不可避免有自激现象产生，加上晶体管本底噪声多级放大使在测量50mv以下电压时很难保证测量精度。日本产数字万能表的200mv档自激电压在3.8毫伏～几十毫伏之间跳动，测量50mv以下的电压就显得毫无意义。为消除自激，提高精度往往需要许多繁锁的辅助设计，而且给调试工艺带来很大困难，使现有的毫伏表价格比较昂贵。
本发明的目的是解决晶体管毫伏表灵敏度和精度之间的矛盾，设计出一个可精测50mv以下电压的无自激的新型毫伏表。
为实现本发明的目的，毫伏表的线性放大器采用了非常规计算方法，主要理论依据取自于发明人邹楠所未公开的草稿(反馈放大器)，计算中采用“h”参数分析法取代了现代通过的1+Kβ分析法。本发明的要点正是用这种计算方法设计出来的高灵敏度单级复合管线性放大器(见附图)。所检测的讯号电压经复合管(BG1，BG2)放大后经二极管整流后直接驱动一个300～400μA的表头读出测量结果。BG3起稳流作用可以用3DG或3CG系列的晶体管，也可用稳流管代替。
根据以上等效“h”参数适当选择Rf、Rb、Re即可获得高精度的毫伏表，本表在采用高频小功率硅管时数值如下
Rb1500K～100K
Rb2800K～1M
RE15K～10K
RE3150Ω～300Ω
REF300K～400K
输入电阻RsrEb＝hi1∥Rb，RF为电流负反馈电阻用来稳定放大器的工作点。
上述电路的计算参考以下公式
Rb＝Rb1∥Rb2
hi′= (Rb[hi1(1-h01hi2)+hr1hf1hi2])/((Rb+hi1)(1-h01hi2)+hr1hf1hi2) =Rb//hi1
hr′= (Rbhr1(1-hr2))/((Rb+hi1)(1-h01hi2)+hr1hf1hi2) = 0
hf′= (Rbhf1(hf2+1))/((Rb+hi1)(1-h01hi2)+hr1hf1hf2) = (Rb)/(Rb+hi1) hf1(hf2+1)
交流电流放大倍数
K1= (A式)/(B式) ＝ (Rb)/(Rb+hi1) hf1(hf2+1)
A式为
-hf1(hf2+1)(1+ho3RE3)〔h13+(1-hr3)(hf3+1)(Re3∥ 1/(h03) )〕
B式为
(1+ho3RE3)〔hi3+(1-hr3)(hf3+1)(RE3∥ 1/(h03) )〕｛〔(1+hbhi1)(1-ho1hi2)
+hr1hf1hbhi2〕+(1-hr2)(hf2+1)〔ho1(1+hbhi1)-hr1hf1hb〕R2｝
+〔hr1hf1hbhi2+(1-ho1hi2)(1+hbhi)〕｛RE3〔(ho2+hF)(1+ho2hi3+hFhi3)
+(hf3+1)(hr3ho2+hr3hF-ho3)〕-〔hr3hf3+hi3(ho3-ho2-hF)〕｝
(hF= 1/(RF) )
电流放大倍数不受二极管整流对非线性的影响应满足以下条件
条件1
Rb= (hr1hf1)/(h01) -hi1
条件2
RE= (hf3hr3+hi3(h03-h02-hF))/((h02+hF)(1+h02hi3+hFhi3)+(hf3+1)[hr3(h02+hF)-h03])
根据以上原则确定的本交流毫伏表放大器当输入交变电压(或电流)时能线性变换为直流电流输出，二极管非线性及负载大小变化均无明显的影响，这就保证本表相当大的测量范围内可以保证测量精度，其引入误差小于2%，测量档位可达10mv，本电路原件大大减少使得元件间相互感应及多级噪声放大得以很好的抑制，直接简化了毫伏表的整体结构，使调试工序变得简单而且易掌握，而且本表可用普表笔代替探头来完成测量工作，因而生产成本大幅度下降，采用以上电路的交流毫伏表在检测中以标准电压为测量讯号，测试时电流灵敏度0.2432μA，电压灵敏度5mv以下。标准电压5mv时测量值为4.65mv相对误差7%。30mv档测量15mv标准电压时读数为14.4mv相对误差4%，100mv档时测量50mv电压读数48.4mv相对误差3%。按引入误差均可达一级表水平，比起目前国内外同等用途的交流毫伏表来讲，从技术进步和经济成本上看均有较大的进步。
权利要求
1、一种晶体管交流毫伏表，其特征在于其放大电路是按“h”参数法计算的采用了一个可以消除自激现象的单级复合管线性放大器，复合放大管的射极串联了一个起稳流作用的晶体管。
2、如权利要求
1所说的毫伏表，其特征在于晶体管(BG)是3CG或3DG系列的高频管，或用稳流管代替的。
专利摘要
一种高灵敏无自激的交流毫伏表，本发明采用了抗干扰能力强的单级复合管线性放大器，电路简单元件少，在测量10mv级以下电压时仍能保持稳定，无自激，测量精度可达引入误差小于1％。本电路的分析计算法式系“h”参数法。可在较宽的频率范围内测量各挡毫伏级电压。
文档编号H03F3/04GK85104346SQ85104346
公开日1986年12月3日 申请日期1985年6月8日
发明者邹楠 申请人:邯郸矿务局导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan