При повышенной частоте прямоугольного сигнала на входе делителя Щ шапряжение на низкоомном плече делителя будет иметь вид

R2 + Rs L RsiCm + CJ

t \ -expl- -

(3.3)

R-.Ri

R-\-Rb

Подбором емкости Cm не всегда удается компенсировать влияние емкости Си.п, так как к последней добавляется емкость измерительных проводов или кабелей. На рис. 3.41,а-в приведены формы напряжений на низкоомном плече делителя при прямоугольном импульсе на входе. На рис. 3.41,а показано напряжение при идеальной компенсации делителя, т. е. когда постоянная времени высокоомного плеча равна постоянной времени низкоомного плеча. При этом коэффициент деления по емкостям совпадает с коэффициентом деления по .сопротивлением. Условие компенсации выражается зависимостью

Ri Сш - Ra и.п*

При соблюдении этого условия уравнение (3.3) упрощается и принимает

Если емкость Сш завышена, то такой делитель называют перекомпенсированным. Осциллограмма напряжения на выходе перекомпенсированного делителя показана на рис. 3.41,6. При заниженной емкости Сщ (недокомпенсирован-ный делитель) напряжение на его выходе имеет вид в соответствии с рис. 3.41,е.

Измерение напряжения повышенной частоты при помощи резистивных делителей имеет следующие особенности. В высокоомных делителях проявляется влияние распределенной емкости относительно корпуса, что приводит к искажению информации о длительности фронта и среза, но обеспечивает приемлемую точность измерения нестабильности вершины импульса. Схема замещения высокоомного делителя с учетом распределенной емкости относительно корпуса С„ показана на рис. 3 42. Если в исходном состоянии емкости C„i и Скз разряжены, то при подаче напряжения Ubx на делитель они заряжаются. Ток заряда емкости Cki больше зарядного тока емкости Ск2, поэтому напряжение

±

Ск1 I

42 Ub

Рис. 3.42. Схема замещения резистивного вы-

сокоомного делителя

Рис. 3.43. Схема емкостного делителя

распределяется между резисторами Hi к R2 нелинейно в зависимости- от ча-сто-ты входного сигнала. После заряда емкостей Cki и Скг распределение напряжения принимает линейный характер в соответствии с сопротивлениями резисторов-Rt и i/?2. Таким образом, реакция рассмотренного делителя на входной сигнал аналогична реакции многозвенного iC-фильтра, который удлиняет фронт и срез измеряемого импульса напряжения. Компенсация влияния емкостей относительно корпуса на процесс измерения осуществляется увеличением емкостей, шунтирующих резисторы. Однако в этом случае становится заметным влияние делителя на источник напряжения.

Измерение быстроизменяющихся фронта и среза обеспечивает низкоомный делитель (с сопротивлением порядка единиц или десятков килоом). Такой делитель характеризуется большим током, и, следовательно, большим тепловыделением, но малой постоянной времени.

В резистнвио-емкостном делителе при большой скорости изменения напряжения практически весь ток проходит по емкостной ветви делителя. Поэтому измерение быстро протекающих процессов можно проводить с помощью делителя, содержащего лишь емкостную ветвь (рис. 3.43). Однако индуктивность подводящих проводов и емкость делителя образуют последовательный LC-koh-тур, который при определенных сочетаниях L и С работает в режиме резонанса. Выходное напряжение прн этом может иметь колебательный или апериодический характер. Коэффициент деления емкостного делителя определяется соотношением

k = iBx/iBHx = -~f

которое справедливо до частот, при которых начинают проявляться индуктивные свойства конденсаторов делителя.

В маломощных ВИЭП делители напряжения оказывают существенное влияние на КПД С целью повышения КПД ток делителя необходимо снижать, однако очень малый ток делителя становится соизмеримым с токами утечки (особенно в условиях повышенной влажности). Это приводит к нестабильности коэффициента деления, которая и определяет нижнюю границу тока делителя.

При использовании делителя в качестве датчика выходного напряжения для регулирования последнего ток делителя выбирается с учетом тока усилителя контура регулирования. Изменение во времени входного тока усилителя приводит к изменению коэффициента деления. Поэтому усиление сигнала с делителя должно производиться прибором, входной ток которого составляет малую часть тока делителя. В качестве такого прибора целесообразно использовать операционный усилитель с входным каскадом на полевых транзисторах.

Делитель выходного напряжения ВИЭП может выполнять одновременно две функции; датчика сигнала для измерения выходного напряжения и датчика сигнала рассогласования. Для исключения влияния цепи сигнала рассогласования на измерительную цепь сигнал обратной связи Uo с снимается с резистора Rz, соединенного с корпусом, а сигнал для измерения t/изм - с включенного за ним резистора R2 (рис. 3 44)

В емкостном делителе высокого напряжения с усилителем измеряемого сигнала (рис. 3.45) емкость конденсатора выбирается сравнительно большое (примерно 10 мкФ и более). Такие конденсаторы обладают существенной нестабильностью емкости при изменении температуры окружающей среды и в ре-

вультате старения изоляции, что снижает точность делителя. Для устранения насыщения усилителя его вход должен быть связан гальванически с корпусом, что обеспечивается включением резистора Ri параллельно конденсатору Cj. Наличие резистора приведет к зависимости измеряемого сигнала от частоты, т. е.

Л. У ..

2 ии

±

Рис. 3.45. Схема емкостного делителя с усилителем

Рис. 3.44. Схема использования напряжений делителя для измерения Уиам и в качестве сигнала обратной связи Uo с

к фазовым погрешностям при измерении. Анализ схемы на рнс. 3.45 показал, что ей присущи следующие недостатки: сравнительно большая емкость Сг, инерционность, наличие фазовых погрешностей.

Делитель, показанный на рис. 3.46, представляет собой резистивно-емкост-ную дифференцирующую цепочку. Напряжение Ur, снимаемое с резистивного плеча делителя, прямо пропорционально производной измеряемого напряжения t/ui

Uj = RiCiidUsx/dt) при ;?1«1/сйС,.

Выходное напряжение делителя, пропорциональное измеряемому, получается интегрированием выражения для Ur

г, Г 1

где и Са - параметры интегратора Я, который выполнен на операционных усилителях с емкостной обратной связью. Интегратор питается от повторителя П, благодаря которому сводится к минимуму мощность, потребляемая интегрирующей цепочкой, и, следовательно, ее влияние на измеряемый сигнал. По сравнению с рис. 3 55 делитель отличается малой инерционностью, малой фазовой погрешностью от изменения частоты, сравнительно небольшой ем-костью конденсатора. Качество делите- Ьх ля повышается применением конденса- j торов с возможно минимальной емкостью при ее достаточно высокой стабиль-ности.

При выборе типа конденсатора в

Рис. 3.46. Схема реэист,нвно-ем-1{ачестве шунтирующей емкости может костного делителя