Typowe multimetry 3 i ½ bądź 4 i ½ cyfry są przeznaczone do pomiaru napięć w zakresie miliwoltów. Pomiar napięć rzędu mikrowoltów jest możliwy w przypadku droższych, laboratoryjnych multimetrów. Lecz używając układu pokazanego poniżej, można z łatwością mierzyć bardzo niskie napięcia z wykorzystaniem typowego multimetru 3 i ½ cyfry.
Układ zbudowany jest w oparciu o wzmacniacz pomiarowy o programowanym wzmocnieniu typu LMP8358 produkowany przez TI. Schemat jest bardzo prosty, przedstawiono go poniżej:
Wzmocnienie wzmacniacza instrumentacyjnego wybierane jest za pomocą dip-switch’a, a układ LM358 pracuje w obwodzie generowania wirtualnej masy, co umożliwia pomiar napięć zarówno dodatnich, jak i ujemnych. Zastosowanie zasilania symetrycznego z wirtualną masą ma również jeszcze jedną zaletę, umożliwia pomiar napięć zmiennych o częstotliwości do 80 kHz przy wzmocnieniu wynoszącym 1000 lub do 8 MHz przy wzmocnieniu równym 10.
Układ został zbudowany przez autora na płytce uniwersalnej i zasilany jest dwiema bateriami typu AA, co zapewnia zakres napięć wyjściowych od -2 do +2 V i – dzięki temu – odpowiednią rozdzielczość wyniku dla multimetrów 3 i ½ cyfry (zdolnych wyświetlić maksymalną wartość wynoszącą 1999).
Różnicowa impedancja wejściowa w przypadku układu LMP8358 wynosi 50 MΩ, co jest zadowalającą wartością w przypadku większości pomiarów. Osiągnięcie większej impedancji jest możliwe poprzez dodanie na wejściu stopnia ze wzmacniaczem różnicowym. Układ LMP8358 cechuje się wejściowym napięciem niezrównoważenia rzędu 1 mikrowolta, co jest wartością zadowalającą dla opisywanego rozwiązania. Wejściowe napięcie niezrównoważenia może zostać zaniechane, stosując np. funkcję „REL” dostępną w większości multimetrów. Ponieważ wzmacniacz LMP8358 jest wzmacniaczem o zerowym dryfcie, wystarczy taki zabieg wykonać tylko raz.
W miejsce przełączników dip-switch można wykorzystać woltomierz do kontrolowania wzmocnienia. Dokładność wzmocnienia wynosi w najgorszym przypadku 0,25%, a typowa wartość waha się w zakresie 0,03%. Oczywiście układ można zbudować w oparciu o inny wzmacniacz pomiarowy o niskim wejściowym napięciu niezrównoważenia i dryfcie, ale układ LMP8358 gwarantuje dokładny wybór wzmocnienia i niweluje konieczność wykorzystania precyzyjnych rezystorów.
Źródło
Fajne? Ranking DIY