[其他]单级复合管放大式交流毫伏表

说明书

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R_f、R_b、R_e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：

R_b1：500K～100K

R_b2：800K～1M

R_E1：5K～10K

R_E3：150Ω～300Ω

R_EF：300K～400K

输入电阻：R_srEb＝h_i1∥R_b，R_F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：

R_b＝R_b1∥R_b2

h_i′= (R_b[h_i1(1-h₀₁h_i2)+h_r1h_f1h_i2])/((R_b+h_i1)(1-h₀₁h_i2)+h_r1h_f1h_i2) =R_b//h_i1

h_r′= (R_bh_r1(1-h_r2))/((R_b+h_i1)(1-h₀₁h_i2)+h_r1h_f1h_i2) = 0

h_f′= (R_bh_f1(h_f2+1))/((R_b+h_i1)(1-h₀₁h_i2)+h_r1h_f1h_f2) = (R_b)/(R_b+h_i1) h_f1(h_f2+1)

交流电流放大倍数：