指针表3种整流电路简析及1块美国老表AC档“失准”的修复

小鬼头

    先说这块美国bell system老表，实为Triplett 代工的，按表盘显示可称为triplett 630-D。我购进后，发现 AC档各档都不准确，均表现为“灵敏度下降”。通过ebay网站一卖家的照片，找到该表的电路图。表中整流功能由X组件担当，组件内含桥堆1个，电阻2只。其中1只电阻与表头并联，实测为604欧，另一只串在AC进线上，此电阻已被上手换为6.49k，原值暂未知（后上网查得厂家原装为7k）。

小鬼头

    此整流电路为桥式整流电路。我采用了标准的校准法，对该表进行重新校准：第一步，是通过调整并联电阻阻值，来校准AC高压档的满幅指示，我实际做的是60V档。第二步，通过调整串联电阻阻值，来校准AC最低压档（本表为3v）的满幅指示。
         经校准后，60v以上档已无问题，但12v和3v档的半幅指示测量误差明显偏大，“灵敏度下降”现象仍较大。怀疑是桥堆被上手换过，误用了压降过大的器件，因为实测桥堆里的二极管压降与硅管相近。于是，用4只2ap9锗二极管代替桥堆。经重新校准后，半幅指示测量误差明显减少，但仍偏大，3v档输入1.65v才有1.5v指示。
        一时之间陷入困境。后想到，这个桥式整流电路有2只二极管串在测量回路上，压降偏大。。。。会不会是因为原表需要配仅1只二极管串联的AC整流电路而造成上述问题。
        上网再找那个卖家的表盘实物照，证实了我的想法。对照表盘刻度中值，明显与我手头的表有差异(由此还可推断，此表是上手维修者将表盘与整流电路作了错误搭配)。

sandan

谢谢分享！

小鬼头

        原因已找到，接下来的任务，就是针对现有的表盘刻度线，为其配上合适的AC整流电路。我特意选用了美国Simpson爱用、等效电路仅串有1只二极管的半桥全波整流电路，因为它的综合性能最佳，优于国内表常用的半波整流电路。

        经过一番计算和实装调整，最后得到了照片中的定案电路。电路使用2只锗二极管，与AC刻度线吻合程度很高，令本表AC档完全达到了原设计要求。经此修复后，3v档输入1.51v，即令指针指向1.5v位置，效果令人满意。

        后3张照片分别是修复前、修理试验中和修复后拍下的内部照。

小鬼头

指针表3种整流电路简析

1.桥式整流电路

电路直观易懂。属全波整流，对波形的正半周和负半周均有响应。3种电路中，这种电路可让表头的灵敏度可得到最大的发挥。

但测量回路中，串有2只二极管。3种电路中，二极管的压降最大，因而线性度和精度最差。

小鬼头

1.半桥全波整流电路

电路不易弄懂，经分析得到等效电路后，才能揭开其真面目（见附图），方便进行设计/计算。属全波整流，对波形的正半周和负半周均有响应。3种电路中，此电路表头灵敏度发挥性最差，但与半波整流电路相差不大。

但测量回路中，仅串有1只二极管。由于二极管的压降小，因而线性度和精度上佳。

小鬼头

3.半波整流电路

测量回路中，也仅串有1只二极管，线性度和精度良好。成本最低（d2还允许用压降大的硅管），但仅对波形的正半周有响应。低压档时，作为被测电路的负载，还呈现出正负半周负载不同的缺点。

小鬼头

附1.      三种电路的对照表。

关于整流电路的计算，这里多说两句。由于指针表（也包括大多数非真有效值测量的数字表）是平均值响应的仪表，计算时，不能直接套用输入正弦波的标称值（正弦波的标称值=有效值）电压，需要乘上一个系数，方能作计算之用。

这个系数来自于正弦波的平均值计算公式。对桥式和半桥全波整流电路，此系数=2/Pi=0.9003=0.9。对于半波整流电路，则为0.45。


附2.      本人实测的指针表整流用二极管在小电流下的一些压降数据。



（本帖完）

小鬼头

由于本坛的logo遮挡了半桥全波整流等效电路的关键处，故多上一张照片。

Maitreya

好文，以前没想过整流回路的问题。如果有互感器抬升电压，就可以用全桥，一定程度的克服线性问题同时尽量保证灵敏度。

小鬼头

由于线性差主要出现在低压档档，用互感器抬升电压，必然造成输入阻抗（灵敏度）的下降。如果想实现在不影响输入阻抗（灵敏度）的情况下抬升电压，那只有增设有源线性放大电路，这样，就会变成有源的指针表，电路复杂程度也大增。

医生510

谢谢分享，，

hymyfzgs

认真学习了，谢谢分享。

往事已去

小鬼头 发表于 2018-9-7 11:33
1.半桥全波整流电路

电路不易弄懂，经分析得到等效电路后，才能揭开其真面目（见附图），方便进行设计/ ...

可以把两只电阻改成电容，这样电流完全流过表头没有分流，提高灵敏度，但是阻尼会有影响。

小鬼头

往事已去 发表于 2020-4-10 07:53
可以把两只电阻改成电容，这样电流完全流过表头没有分流，提高灵敏度，但是阻尼会有影响。

你这主意挺有创新性的。

但是，这种做法不可行。你画出他的正半周等效电路图和负半周等效电路图，就会知道，这两只电阻换成电容后，不仅对电容的误差要求很高（电解电容根本就不能用在这里），而且不同频率下，因为电容的容抗也不同，令表头获得的分流关系也不一样，这样，就无法保证获得所需的测量精度。