我们参考有关资料,设计了一个简易的袖珍电压欧姆表,由于输入阻抗高,故其测量的准确性大大提高。又由于电压读数和欧姆读数共用一条线性刻度,读数清晰,制作简便。
电路原理
线性读数的电压欧姆表的电路见图1。其中用一对场效应管BG\(_{1}\)、BG2组成差动平衡电路。当两个场效应管完全对称时,电路平衡,表头读数应为零,但是实际上由于两管的工作总有些差异,故加入电位器W\(_{11}\)作零点调节。从图1可以看出,当测量电阻时,被测电阻上电压经R6、K\(_{2A}\)(Ω档)、R11加到BG\(_{1}\)的G极与地之间,平衡电路失去平衡,表头指针偏转。因为表头中的电流、BG1的G与S极所加电压、被测电阻上的电压都与被测电阻的阻值成正比关系,所以表头电阻刻度是线性的。由于这个电路的输入阻抗特别高,所以减少了测试电路对测量的影响,减少了测试误差。测量电压时,情况也相似。

直流电压测量分为0.5V、5V、50V、500V四档,分别由串联分压器的微调电阻(电位器)W\(_{7}\)~W10进行调整。这样省去了挑选非标准电阻的麻烦。在直流电压测量电路输入端串联了电阻R\(_{3}\)(1MΩ),使总的输入阻抗进一步增大。
在交流测量中,交流电压经过D\(_{1}\)、D2、R\(_{4}\)等组成的整流电路整流后,送到交、直流电压共用的分压器W7~W\(_{1}\)0电路中,再加到BG1的输入端,进行测量。电位器W\(_{6}\)用来调整交流测量的读数。在500V交流档,先经过100:1的分压衰减,再进行整流,然后加到BG1进行测量。
电阻测量分5档,见图1。一般万用表的Ω档刻度是非线性的,低端刻度疏,而高端刻度密,读数误差大。这个线性读数的电压欧姆表,由于表盘刻度可用线性的,而且电压和电阻可共用一条刻度,即利用原来电流表的标准刻度,这就给业余制作带来很大便利。测量电阻的各档刻度校准也是通过微调电位器W\(_{1}\)~W5来完成的。在“Ω”档上,当两只测试表笔短路时,调整零点电位器W\(_{11}\),使表头指示零点;当把两只测试表笔分开时,被测点开路,表针迅速打到高端(右端)。为了保护表头不致损坏,加入稳压二极管DW来限制加到场效管栅极上的电压。
元器件选择与安装
元件尽量选用小型的,要可靠。BG\(_{1}\)、BG2用3DJ6或其它结型场效应管,特性参数要尽量对称。R\(_{4}\)、R8、R\(_{13}\)用RHZ高阻合成膜电阻器或RTX、RJ型电阻。W1~W\(_{4}\)、W8~W\(_{1}\)0用WTX—3型微调电位器,W5、W\(_{6}\)、W7、W\(_{11}\)用WH5—1A型电位器。C1、C\(_{2}\)用CZJX—C型瓷管小型密封纸介电容器(耐压630V),或用CZJ—T型电容器。K1用KNX型钮子开关,K\(_{2}\)用KCX—3W3D瓷质波段开关,K3用KCX—5W2D瓷质波段开关。K\(_{2}\)、K3也可以用KZX型玻璃丝板波段开关。表头为696C、50微安的,或者用69C12。电源用6F22、9V积层电池。
仪表的外型如图2所示。整个表的尺寸为100×150×60mm\(^{3}\),外壳用3mm厚的有机玻璃粘合而成。印制电路板见图3(1:1)。安装时,表头、开关、调零电位器和接线柱都安装在面板的背面,印制板和电池都固定在盒里。体积较大的电容、电阻可以灵活安装。如用电阻代替电位器,可以使结构更紧密。


调试
由于要调整的元件大都是采用电位器,调整工作就比较简单了。检查线路安装无误后,可以首先校准直流电压档。校准时,把一个标准电压表和这个要校准的电压欧姆表都并联地接在一个可变的直流电源上。先从0.5伏档开始,调整直流电源电压,使标准表指示在0.25伏,调W\(_{7}\),使表头指示中心值恰好为0.25伏。再调整5伏档,使表头中心值刚好是2.5伏。在校准500伏档时,由于电压高,可采用低压源进行调整。例如,用50伏电源,当标准表指示电压50伏时,可调整表头指示为满刻度的1/10处,就近似校准了高压档。调整好直流电压档以后,各分压器的阻值就不再调整了。
交流电压档和直流电压档用一条刻度线。调整时,调W\(_{6}\),使各档交流指示和表头刻度线一致。
调整电阻档时,可用一个标准的欧姆表校准。取接近于各档中心值的电阻接在被测电阻接线柱上,先后调整各对应档的电位器,使表头的读数和标准表的指示相同,就算该档校准好了。例如,对于×1档,我们可以取一个标准的27欧姆的电阻接在测试端,标准表指27欧,调W\(_{1}\),使本仪器表头也指27Ω,就算校准好×1挡了,其余各档也依此类推。若不用欧姆表,也可以用标准电阻箱进行校准。校准后,各档电位器就不再动了。(高金庆)