为何指针表测直流电流呈现非线性？

爱你矿坛

看你给出的电路参数，应该是三极管工作在饱和区。调整加大220K电阻，减少工作电流。
4伏工作电压巳足够，为什么要升压呢？

w6955

有年头没见这种放大器了，不够折腾的呢。

磨盘街9号

爱你矿坛 发表于 2017-9-8 20:49
看你给出的电路参数，应该是三极管工作在饱和区。调整加大220K电阻，减少工作电流。
4伏工作电压巳足够， ...

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晶体管没有饱和，不过集电极电压与基极很接近。
现已按照【大孔景元】等等老弟的建议，把220k电阻增加到了320k。集电极电流减少了30%，电压也升高到电源的45%处。但是非线性仍然如故。

电源电压最初用1.5v即能工作，但输入内阻偏高达30k，而我希望是10k。（兼做ESR测量）所以调高了电压，锂电升压实际是为了稳压。因为锂电电压变动从3.7-4.2v，加升压板后电压基本不变。

我怀疑非线性是输入端的3.2k电阻过小引起。该电阻用于调整表头输入阻抗，现在输入阻抗已经调整到10k整，不好再行改动，所以只有重新按非线性曲线改绘指针度盘了。交流档因为整流二极管的非线性会更大。

采用晶体管差分电路的原因是材料都现成，也还算比较简单。如果用运放。一则要去买，二者运放需要正负双电源，比较麻烦，三者运放的频道较窄，用于中高频不如晶体管。

heguowan

磨盘街9号 发表于 2017-9-9 22:06
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晶体管没有饱和，不过集电极电压与基极很接近。

做好后晒晒

磨盘街9号

heguowan 发表于 2017-9-10 06:51
做好后晒晒

噢。那是必须滴。

南飞

表头里磁场决定的

爱你矿坛

磨盘街9号 发表于 2017-9-9 22:06
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晶体管没有饱和，不过集电极电压与基极很接近。

  1微安的输入电流是一个很小的电流。象你的测试0.1微安就更小了如你的测试：
指针表读数【等距度盘】： 0.10  0.20  0.30  0.40  0.50  0.60  0.70  0.80  0.90  1.00
万用表读数【作为标准】： 0.14  0.26  0.36  0.46  0.56  0.65  0.74  0.83  0.91  1.00
  这么小的信号电流，任何微小的干扰都会影响到测量的结果。象温度的变化、外界信号的任何干扰。而你又要从1微安放大到150微安。所用的晶体管放大倍数必须远大于150。而大放大倍的晶体管会产生很多不稳定的因数(c1815是不是低噪声管我没有去查，不过我还是建议你选用优质的低噪声管)。这一点你可以从优质的前置放大器必须使用低噪声管可以看到。
  这电路看似简单其实要做好很难。建议你还是按前面老师们所说采用低噪声的集成运放、所有电阻用优质电阻、连线尽量短、做好屏蔽尽量减小外界的干扰。
祝你早日Diy成功！

Maitreya

差动管子要配对，不单单是hFE和静态工作电流配对，要用晶体管图示仪对曲线配对。
要实现大输入阻抗，最大程度减轻电源内阻和Rc对工作区的影响，最好是用镜像恒流源最为输入差动放大的负载；
要实现整体不依赖于hFE，就要多级放大+深度负反馈。如果应用于直流，就需要直接耦合，需要精心设计每一级的偏置。最后设计下来，要到到仪表的要求，就需要十几只管子，大量的配对工作，实际上就是用分立元件做了一个运放，还不如直接采用运放。
分立元件的万用表，典型的如MF20，只在交流用晶体管放大，因此比较简单，多级/电容耦合/共射放大+负反馈。可用于直流的黑龙江的DF1型，采用两级差动放大，性能就一般，需要时时校准。

磨盘街9号

很感谢以上两位老师的指导。
要制作一台经得起专业检验的仪表当然用运放是不二之选。但本人也是业余玩家，不使用运放的缘由在18楼已说过，而且主要想拿来测量电池内阻和电解电容的ESR之用（配合信号发生器）。精度要求不是太高，达到3%即可。

目前DIY电表已经做了整体屏蔽，首帖的数据测试是经过多次重复的稳定数据（已排除噪声和干扰），两只C1815D的hfe，分别为433和426。组成直流差分放大器，虽然没有特性图示仪，但测量对管各极电压、电流都是对称的。输入开短路都能调到0位。所以1.0微安的电流能够放大到150微安。而且温度稳定性很好，电源电压也已稳压。
能够做到这些，我认为就不需要再折腾电路了，非线性既然无法消除，只把度盘重绘即可，相信能够实现预定目标。

xy569

非线性是由于整流二极管的非线性引起的

worldly_guest

这个电路收藏学习了，也许以后也做个这种高灵敏的指针表头

磨盘街9号

xy569 发表于 2017-9-11 21:52
非线性是由于整流二极管的非线性引起的

整流二极管初始段的特性造成的非线性不言而喻。但它仅在测量交流电量时才接入电路，
现在的问题是，测量直流电量时并没有受二极管的影响，也呈现出了非线性。

1996

磨盘街9号 发表于 2017-9-12 16:48
整流二极管初始段的特性造成的非线性不言而喻。但它仅在测量交流电量时才接入电路，
现在的问题是，测量 ...

你是否考虑过，晶体管的放大倍数受基极电流的影响？起码差分电路上要用上恒流源吧？开环放大倍数足够吗？负反馈加得足够深吗？这些都严重影响放大电路的性能稳定性
实际上，你所说晶体管的频率高于运放，在此处是不适用的，虽然晶体管FT很高，但是做成放大电路以后，若不加深度负反馈，其频率特性是很差的，FT为几百MHz管子的做成共射放大以后，也只有几MHz的带宽，且远不如运放稳定，况且，参数表的里的FT都是最大值，那时候的电流一般是比较大的，此处显然达不到，频率还要进一步降低
作为测量使用，这样教科书一般简单的差分电路无法满足要求，完全没有准确性可言

磨盘街9号

1996 发表于 2017-9-12 23:27
你是否考虑过，晶体管的放大倍数受基极电流的影响？起码差分电路上要用上恒流源吧？开环放大倍数足够吗？ ...

我只能说，这个电路是成熟的电路，原图刊载【青年无线电实用手册】一书。
原图并无那个100R的负反馈电阻，是我加上的。该电路的使用频率在几个MHZ以内，应当不难达到。
至于好不好。行不行，一切用事实说话。

磨盘街9号

说来好生奇怪！
前日我拆开该微安表头，看看是否指针有被异物卡阻，没有发现。
然后原样装回，再加以测试——居然没有了非线性！
奇怪奇怪，真奇怪！