< link link link >

Vi har tidigare funnit, att triodens gallerström är praktiskt taget noll, om gallerspänningen är mindre än c:a -1 volt. Det ligger nära till hands att utnyttja denna egenskap för konstruktion av likspänningsvoltmeter med mycket hög inre resistans. Kopplingen enligt fig. C2.45 är en elementär likspänningsrörvoltmeter.

		Resistansen R_a representerar mA-meterns (vridspoleinstrumentets) likströmsresistans jämte eventuell i anodkretsen inkopplad resistans. Kortslutes klämmor A-B blir u_g0 = -e_c och mA-metern visar strömvärdet i_a00 (se fig. C2.46, som anger triodens dynamiska överföringskaraktäristik för kopplingen i fråga; jämför avsnitt C2.08). Ansluter vi mellan A och B spänningen delta u med polaritet enligt fig. C2.45, visar mA-metern strömvärdet i_a01.
Fig. C2.45

Tydligen är

där S_D är triodens dynamiska branthet. Anodströmsändringen (ändringen i visarutslag) är alltså proportionell mot Δu, om S_D är konstant, vilket i huvudsak är fallet inom ett mindre karaktäristikområde (vilopunkten C förutsättes

Fig. C2.46

givetvis från början vald på karaktäristiken någorlunda raka del i enlighet med fig. C2.46; jämför fig. C2.25, sid. C2.20). mA-meterns skala kan alltså graderas i spänning, varvid skalans nollpunkt skall placeras vid det mA-utslag, som svarar mot i_a00.

    Vi har med kopplingen fig. C2.45 väsentligen vunnit två uppenbara fördelar:

    a) Mycket hög resistans (teoretiskt oändligt hög) mellan inklämmorna A och B.
    b) Visarinstrumentet kan ej överbelastas, om R_a är så stort, att e_b/R_a är mindre än den ström mA-metern maximalt tål.

    Vi kan emellertid finna ett flertal allvarliga nackdelar, av vilka de viktigaste är:

a)		Om spänningen eb (som normalt erhålles från en nätansluten likriktare) ändrar sig, så ändras även i_a00 och mA-meterns viloutslag (skalans nollpunkt) förskjuts eller med andra ord: vilopunktsdrift hos röret ger upphov till nollpunktsdrift hos instrumentet.
b)		Glödspänningsändringar påverkar katodemisssionen (i_a00) och ger därför upphov till förskjutningarav samma slag som a) ovan.
c)		När röret åldras avtar emissionen och man får åter förskjutningar av typen a).
d)		Brantheten avtar, då röret åldras, vilket innebär, att instrumentets kalibrering ej bibehålles.
e)		Ansluter man av misstag så stora spänningar mellan A och B, att röret drar gallerström, kan rörets maximalt tillåtna gallerförlust överskridas med rörhaveri som följd.

En viss förbättring av vår elementära rörvoltmeter erhålles med kopplingen enligt fig. C2.47. En resistans R_g har inlagts i gallerkretsen, vilket eliminerar punkt e) ovan. R_g påverkar ej rörvoltmeterns normala funktion, eftersom vi räknat med försumbart liten gallerström vid negativa gallerspänningar. mA-meterns vilström utbalanseras med hjälp av

resistansen R₂, som medger manuell nollpunktsjustering. Observera schemats karaktär av bryggkoppling. Med Δu = 0 (A och B förbundna) injusteras R₂ så, att strömmen genom mA-metern blir noll. Om vi för enkelhets skull väljer R₁ = R_a blir vid balans

d.v.s. R₂ = R_io = röets likströmsresistans i vilopunkten. Om nu e_b ändras

Fig. C2.47

borde bryggbalansen bibehållas.

Vi får dock ej glömma att en e_b-ändring innebär en vilopunktsändring för röret och R_io ändras därför något, varför balansen ingalunda blir perfekt. Det ligger då nära till hands att ersätta R₁-R₂-grenen med ett rör med samma data (helst exakt lika data) som det befintliga röret, d.v.s. vi skulle kunna tänka oss en koppling enligt fig. C2.48, där vi i avsikt att förenkla den fortsatta diskussionen ersatt mA-metern med en vridspolevoltmeter med en inre resistans avsevärt större än resistansen R_k i schemat.

		Om rören är identiska erhålles balans i bryggan, R = Rk. Eftersom de båda rörens likströmsresistaner ändrar sig på samma sätt kommer bryggbalansen att bibehållas även om e_b eller glödspänningen ändrar sig och vi har alltså eliminerat nollpunktsdriften enligt punkterna a) och b) ovan. Om rören åldras på samma sätt har vi även eliminerat punkt c) ovan. Slutligen har vi i den
Fig. C2.48

valda kopplingen automatiskt erhållit gallerförspänning och vi har därmed eliminerat behovet av separat gallerbatteri.

Låt oss så undersöka instrumentutslagets beroende av en påtryckt spänning Δu. För undersökningen beganar vi ekvivalentschemat och får

		vidstående fig. C2.49 under förutsättning av identiskt lika rör och balanserad brygga (R = R_k). Vi har tidigare förutsatt, att vridspoleinstrumentet är högohmigt och vi försummar därför strömmen genom instrumentet. Instrumentutslaget är sålunda propotionellt mot spänningen Δu₁ i schemat. Under antagande av försumbar instrumentström kan det vänstra röret
Fig. C2.49

aldrig påverka det högra och vi kan därför sätta Δu_g02 = 0 (tänk igenom detta förhållande noggrant). För det vänstra röret får vi följande ekvationer.

C2.40

C2.41

C2.42

Eliminering av Δi_a0 och Δu_g01 ger följande uttryck för Δu₁ , vilket läsaren lämpligen själv kontrollerar.

C2.43

där S är rörens branthet.

    Δu₁ (instrumentutslaget) blir som väntat proportionellt mot inspänningen Δu, men en intressantare egenskap hos resultatet är följande: om man väljer rör med μ >> 1 och om man vidare väljer resistansen R_k så stor, att SR_k >> 1, blir instrumentutslaget närmelsevis oberoende av rörparametrarna. Detta innebär, att instrumentets kalibrering bibehålles oberoende av rörens åldring, d.v.s. man har i huvudsak eliminerat punkten d) ovan. Den valda kopplingen är ett exempel på inverkan av s.k. motkoppling, som upptages till behandling i förstärkarsammanhang.

    Vi har alltså med relativt enkla medel nått fram till en rörvoltmeterkonstruktion med hög inresistans, liten nollpunktsdrift, linjär skala, god kalibreringskonstans och tålighet mot överspänning.

    Givetvis finns i praktiken en mångfald olika rörvoltmeterkonstruktioner men avsikten har här ej varit att diskutera en mängd olika utföringsformer utan endast att ge en allmän uppfattning om likspänningsrörvoltmeterns princip och om de synpunkter, som kan ligga till grund för en utföringsform.

    Rörvoltmetern ovan är givetvis linjär endast inom ett begränsat spänningsintervall och en praktisk rörvoltmeter måste förses med någon form av områdesomkoppling, en fråga, som läsaren själv kan tänka igenom.

    Slutligen bör tilläggas att man genom lämlig konstruktion kan uppnå extremt hög inresistans (t.ex. 10¹⁴ Ω).

link >