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P2-8数字直流电压表无数值指示

P2-8数字直流电压表无数值指示

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  一台P2-8型数字直流电压表可以调零,但+1.0186V校正电压值偏大;而-1.0186V校正电压值虽有极性变换,但无数值指示,即显示-0.0000V。
  
  根据故障现象分析,仪器可以调零、可以测压,并有“+”、“一”极性判别,这表明P2-8型仪器的整机逻辑功能是正常的,而存在的问题是测量正电压不准确,以及不能测量负电压。P2-8型仪表是属于逐次比较式反馈编码的数字电压表,可以初步判断可能是基准电压源、极性开关或基准放大器等电路部分有毛病。
  
  如下图所示为P2-8型直流数字电压表的极性开关和基准放大器的电路原理图。这里,V23和V24是两个装置在恒温槽内的齐纳管2DW7C(即标准稳压二极管),作为仪器的基准电压源(Uz=6V)。晶体管VT9~VT12构成极性开关电路,用来变换输入基准放大器的基准电压源Uz的极性。集成运算放大器N1(FC3B)和晶体管VT1~VT3,组成仪器的基准放大器电路。它是把输入的Uz通过放大与反相,以输出恒定的基准电压Er(Er=±4V)到仪表的数码网络,然后变换为按“8、4、2、1”二进制的反馈电压ur,,再逐步跟被测电压ux进行比较。
  
  当测量正电压时,通过比较放大器和逻辑判别电路的作用,仪表的极性双稳便输出一个负脉冲的“+”极性判别信号到开关管VT10和VT12的基极上,使两者同时导通,而开关管VT9和VT11则处于截止状态。此时,基准电压源的V24便经由VT12、RP14、RP3、R8以及R7、RP4、RP12、VT10,输入负电压到Nl的反相端“2”,通过放大与反相,从其输出端“6”经由R3和射极跟随器VT2,输出+4V的基准电压Rr到数码网络。这里,RP14、RP3和R8是作为集成运算放大器Nl的输入电阻R;,而Rll则作为负反馈电阻只Rf因为运算放大器的输出电压uo和输入电压ui以及Ri、Rf的关系式为:

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  所以调整RP14的阻值可校准输出的Er=4V,此即仪器面板上的+1.0186V校准调整器。在图1中,借助齐纳管VZ1和V22(2×2DW7C)的钳位,+18V电源通过VT1向N1提供稳定的正电源电压(UCC=12V);并且借助晶体管VT3的分流作用,使基准放大器工作在恒定的负载条件下,以保证输出电压稳定不变。
  
  当测量负电压时,通过比较放大器和逻辑判别电路的作用,仪表的极性双稳便输出一个负脉冲的“一”极性判别信号到开关管VT9和VT11的基极上,使两者同时导通,而开关管VT10和VT12则处于截止状态。此时,基准电压源的V23便经由VT9、RP12、RP4、R7以及R8、RP3、RP14和VT11输入正电压到Nl的反相端“2”,通过放大与反相,从其输出端“6”经由R3和VT2,输出-4V的基准电压Er到数码网络。这里,RP12、RP4和R7是作为Nl的输入电阻,所以调整RP12的阻值可校准输出的Er=-4V,此即仪器面板上的-1.0186V校准调整器。
  
  根据P2-8型仪表的极性开关和基准放大器的电路工作原理,检修上述故障时,先采用测量“电压法”检查基准电压源V23和V24两端前电压是否正常(Uf6V),如果没有问题,再继续检测+48V、+18V、-12V的直流电源电压是否正确。
  
  如果电源电压都是正常的,再进一步采用“改变现状法”,即扳动仪器面板上的电压校准开关到+1.0186V或-1.0186V部位,同时测量运算放大器N1的反相输入端“2”和“0V”点之间的电压值及其极性的变换情形。设测量结果有“一”电压而无“+”电压,则表明开关管VT9或VT11之一有问题。因此,只能测量正电压而不能测量负电压,需进一步采用“测试器件法”予以确定。
  
  如果测量结果有“+”的和“_”的电压输入,可继续测量基准放大器的输出端(即VT2的发射极)和“ov”点之间的电压值及其极性的变换情形。设测量结果是:无论仪表面板上的电压校准开关扳置于+1.186V或-1.0186V部位,基准放大器都是输出+2V,则表明集成运算放大器N1(FC3B)有问题。
  
  因为输出基准电压Er,不足4V,则数码网络必须输出更大电压“砝码”,才能接近被测电压ux的数值,所以校准+1.0186V时显示的电压数字就偏大;反之,正是因为在测量负电压时,基准放大器还是输出+Er,通过比较与逻辑判别,所有的正电压“砝码”都将被去掉,从而显示出-0.0000V,所以不能测量负电压。检修时可采用“器件替代法”,即使用新的相同型号集成运算放大器,以替代原来的集成电路,就能排除产生故障的原因。

P2-8型直流数字电压表的极性开关和基准放大器的电路原理图




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