Напряжение, подлежащее измерению, не должно изменяться при подключении измерительного устройства.
Рис. 28. Амплитудная характеристика с гауссовым падением.
Практически это требование выполняется, если внутреннее сопротивление измерительного устройства много больше внутреннего сопротивления источника измеряемого напряжения. Это соотношение наглядно иллюстрируется схемой замещения на рис. 29, в которой ГИН замещен идеальным источником напряжения и последовательно включенным сопротивлением, равным внутреннему сопротивлению реального источника. Нагрузка делителем напряжения при слабой индуктивной связи моделируется элементами R и С. Сопротивление R представляет собой общее сопротивление R1+R2, а Сэ — полную емкость делителя.
При измерении переходной функции делителей импульсного напряжения влиянием активного сопротивления делителя можно пренебречь, если внутреннее сопротивление генератора невелико ( 5 Ом). Трудности возникают из-за емкости по отношению к земле Сз, которая для высокочастотных составляющих импульса представляет собой большую проводимость. Падение напряжения на сопротивлении Ran деформирует импульс на делителе и увеличивает время нарастания напряжения.
Увеличение времени нарастания вычисляется из выражения 1Н
Если увеличение времени нарастания примерно в 5 раз меньше времени нарастания напряжения холостого хода, то делитель практически не влияет на изменение по времени напряжения на зажимах. Если оно того же порядка, то влияние делителя напряжения может быть учтено геометрическим сложением или вычитанием.
Аналогичные соображения можно привести для импульсных напряжений в схемах с распределенными постоянными (Л. 83). Внутреннее сопротивление источника, если его рассматривать со стороны делителя напряжения, равно Ζ/2 (рис. 30). Тогда для чисто активного делителя (паразитной емкостью мы здесь пренебрегаем) в точке Р получается снижение амплитуды, которое может быть определено из следующего уравнения:
В приведенном уравнении: f1 — падающая волна, приходящая к месту ответвления; g1— отраженная волна; —волна, проходящая за точку Р.
Возникающие в точке Р отражения приводят в схемах с малым затухание к искажению формы кривой, которым можно пренебречь только тогда, когда g1 составляет 1—2% от падающей волны ft. Для этого делитель напряжения должен иметь общее сопротивление порядка 10 кОм.
Емкостные делители напряжения, хотя и не изменяют амплитуду, но сглаживают фронт бегущих волн (рис. 31).
Рис. 29. Схема замещения для определения влияния делителя импульсного напряжения на источник импульсного напряжения с активным внутренним сопротивлением Rвн.
Время нарастания проходящей за точку Р волны, если принять, что падающая волна f1 имеет бесконечно крутой фронт, будет равно:
Волновые сопротивления систем с бегущей волной обычно колеблются от 300 до 600 Ом. Отсюда нетрудно видеть жесткость требований, предъявляемых к общей емкости делителя.
Рис. 31. Влияние емкостного делителя напряжения на систему с бегущей волной.
Рис. 30. Влияние омического делителя напряжения на систему с бегущей волной для случая R-Z.
В практике высоковольтных измерений возникает необходимость в учете влияния делителя на параметры импульса, создаваемого ГИН. Определение влияния емкостных и активных нагрузок производится по формулам, приведенным в литературе по расчету импульсных контуров (Л. 78, 84, 85). При этом учитывается, что подключение делителя, соответственно уменьшает разрядное сопротивление и увеличивает фронтовую емкость ГИН.
Влияние емкости делителей напряжения на крутизну стандартного импульса невелико, так как сумма фронтовой емкости и емкости испытуемого объекта составляет более 1 000 пФ. Кроме того, стандартами допускается отклонение длины фронта импульса до 30%. Известные трудности возникают при создании импульсов с крутым фронтом (продолжительностью в несколько десятых микросекунды), так как в этом случае фронтовая емкость меньше.
Делители напряжения с сравнительно малыми активными сопротивлениями (порядка килоом) оказывают сильное влияние на длину волны. Это проявляется особенно у ГИН, предназначенных для воспроизведения коммутационных импульсов с длиной волны в несколько тысяч микросекунд. Устранению этого недостатка способствует увеличение емкости ГИН в ударе, что необходимо учитывать при конструировании ГИН.
