NF voltmetr s lineární stupnicí k měření modulačního napětí
Modulační signál přivádíme ze vstupní svorky nebo z oscilátoru přes přepínač
na emitorový sledovač, který slouží k přizpůsobení malých vstupních odporů
voltmetru a korektoru k velkému výstupnímu odporu potenciometru. Použil
jsem potenciometr 50 kOhmů, protože jsem chtěl, aby vstup pro vnější modulaci
měl takto velký vstupní odpor. Z výstupu sledovače tj. svorky K17 jde střídavé
napětí do korektoru modulačního zkreslení.
Měření skutečné hloubky modulace není
zcela jednoduché. Pro rychlou kontrolu měříme hloubku modulace nepřímo
měřením modulačního napětí. Pokud modulátor není přebuzen, je hloubka modulace
přímo úměrná velikosti modulačního napětí. Za účelem měření modulace jsem
do generátoru zabudoval jednoduchý nf voltmetr. K přesnějšímu určení hloubky
modulace při velkém promodulování, kdy se již projevuje nelinearita modulátoru,
použiji cejchovní křivky, sestavené na základě měření hloubky osciloskopem.
Voltmetr je zapojen jako zesilovač s velkým ziskem, který má v záporné
zpětné vazbě zařazen usměrňovací můstek s mikroampérmetrem. Čím větší je
zesílení zesilovače, tím méně se uplatní nelinearita diod. Dnes se tento
obvod obvykle staví s operačním zesilovačem, se kterým na nízkých kmitočtech
snadno získáme zcela lineární průběh stupnice.
Na mojí konstrukci vidíte, že voltmetr s téměř lineární stupnicí lze
jednoduše postavit i z diskrétních součástek. První tranzistor v zapojení
se společným emitorem pracuje s velkým ziskem a musí mít co nejvyšší h21e,
doporučuji alespoň 500. Druhý tranzistor je emitorový sledovač s kladnou
zpětnou vazbou "bootstrap" kondenzátorem C93. Touto vazbou se pro střídavý
proud podstatně zvětšuje zatěžovací impedance prvního tranzistoru, a ten
může dosáhnout velkého napěťového zesílení. Sledovač s bootstrapem se na
vstupu jeví podobně jako tlumivka s obrovskou indukčností a malým Q, na
výstupu jako zdroj s malou vnitřní impedancí.
Nelinearita voltmetru je menší než 2% z maximální hodnoty. Voltmetr seřizujeme
změnou vstupního odporu na správný údaj ve 3/4 rozsahu, na konci je odchylka
asi +1,5%, v 1/4 je odchylka okolo -1,5%. Na nelinearitu má vliv také kvalita
diod. Doporučuji diody s malým úbytkem v propustném směru a nepříliš velkým
zpětným proudem. Vhodné jsou křemíkové Schottkyho diody nebo germaniové
diody se zlatým hrotem 0A9, jen o málo horší jsou běžné Ge hrotové detekční
diody GA205. Nedoporučuji Si spínací diody, jako jsou 1N1418, KA206 apod.,
ani diody usměrňovací. Tolerance odporů a kondenzátorů nemusí být příliš
úzká, jen vstupní odpor R93 musí být přesný a stabilní, neboť určuje citlivost
přístroje.
Pro srovnání jsem zkoušel stejný obvod s operačním zesilovačem uA741
místo tranzistorového zesilovače. Při nízkých kmitočtech okolo 100 Hz byla
linearita usměrňovače s OZ lepší, na kmitočtu 1 kHz jsou oba obvody rovnocenné
a na 5 kHz tranzistorový usměrňovač pracoval lineárněji. To je způsobeno
tím, že zesílení laciných operačních zesilovačů začíná klesat již na nízkých
kmitočtech, zatímco zisk zesilovače s vazbou typu bootstrap se s kmitočtem
zvětšuje až do frekvence, při které se začnou uplatňovat parazitní kapacity
kolektoru T92 vůči okolí nebo začne klesat zesílení emitorového sledovače.
Tento pokles leží vysoko nad akustickým pásmem.
Pokud byste chtěli stavět lineární usměrňovač pro akustické kmitočty
s operačním zesilovačem, musíte použít jakostní širokopásmový OZ. Doporučuji
např. zesilovač NE5532 nebo MAC156.
Zpět do Jeníčkova radiového doupěte
Stránku vytvořil
Ing. Petr Jeníček.