真空管電圧計（VTVM）
真空管電圧計（VTM）の定義と概要
真空管電圧計（VTM）は、測定される交流（AC）および直流（DC）電圧を増幅するために真空管を使用するタイプの電圧計です。真空管の使用により、電圧計の感度が大幅に向上し、非常に弱い電気信号を驚くほど正確に検出することができます。
電子電圧計、特にVTMは、電気システム内の直流電圧、実効値（RMS）電圧、ピーク電圧などの様々な電圧の側面を測定するために使用される多目的な装置です。真空管には、高い入力インピーダンス、広い周波数範囲、そして優れた感度などのいくつかの特長があります。
VTMの最も顕著な利点の一つは、他のタイプの計器と比較して最小限の電流消費であることです。VTMでは、測定信号が直接装置の真空管に送られます。真空管は信号を増幅し、それを偏転メーターに渡します。これにより、測定された電圧値が表示されます。
真空管電圧計の種類
真空管電圧計は以下の種類に分類できます：
ダイオード型
ピーク読み取りダイオード真空管電圧計
単一トライオード
バランストライオード型
整流器アンプ型
アンプ整流器型
シンプルダイオード型電圧計
ダイオード電圧計回路
ダイオード電圧計の回路は通常、永久磁石可動コイル（PMMC）メーター、負荷抵抗、および真空管ダイオードで構成されています。真空管ダイオードは、抵抗と直列に接続することで、弱い電気信号の強度を高めます。真空管のおかげで、全体的なシステムは標準的な電圧計よりもはるかに感度が高いものになります。
電圧計から正確な電圧値を得るためには、電流と電圧が直接比例関係にあることが重要です。これは、シリーズ抵抗を使用することで達成され、メーターの応答を線形化します。ダイオード真空管電圧計の回路図は以下の図に示されており、その構成要素の配置と動作原理を視覚的に表現しています。
ダイオード真空管電圧計の特性と制限
ダイオード真空管電圧計では、シリーズ抵抗の抵抗値は真空管ダイオードの抵抗値よりもはるかに大きいです。そのため、管の抵抗は無視できるほど小さいと言えます。この設定により、回路内の電圧と電流の間に線形関係を確立することができます。入力供給が適用されると、永久磁石可動コイル（PMMC）メーターのポインタが動きます。ポインタの位置は測定された電圧の大きさを示します。
ダイオード真空管電圧計の主な特性
入力抵抗：電圧計の入力抵抗は、シリーズ抵抗の値と等しくなります。高電圧抵抗を使用すると、実際にはメーターの感度が低下します。抵抗と感度との間のこの関係は、メーターの設計と動作において重要な要素です。
周波数範囲：ダイオード電圧計の周波数範囲は、シリーズ抵抗の値によって直接影響を受けます。シリーズ抵抗の値が大きいほど、メーターの周波数範囲は減少します。この逆の関係により、シリーズ抵抗を調整することで、電圧計が正確に測定できる周波数範囲を制御することができます。
用途の制限：相対的に低い入力抵抗と制限された周波数範囲のために、真空管電圧計は限定された数の用途でのみ使用されます。これらの制限により、広い周波数帯域で高感度測定が必要なシナリオには適していません。
ピーク読み取りダイオード真空管電圧計
このタイプの電圧計は、回路設計にコンデンサを組み込んでいます。コンデンサが抵抗と直列に接続されている場合、その構成は「シリーズ型ピークダイオード読み取り真空管電圧計」と呼ばれます。一方、補償シャント型電圧計では、コンデンサがシリーズ抵抗と並列に接続されています。これらの異なるコンデンサと抵抗の配列により、それぞれのピーク読み取り電圧計には異なる動作特性と測定能力が生まれ、ピーク電圧の決定が必要な様々な電気測定シナリオに適用することができます。
ピーク読み取りダイオード真空管電圧計の動作と進化
シリーズ型とシャント型のピーク読み取りダイオード真空管電圧計の動作原理は非常によく似ています。動作中、回路内のコンデンサは交流（AC）供給の正のピーク電圧まで充電されます。その後、シャント抵抗を通じて放電し、その電圧が減少します。この電圧は、抵抗と直列に接続された永久磁石可動コイル（PMMC）メーターによって整流されます。注目すべきは、入力AC信号のピーク電圧が整流器の出力電圧と直接比例することであり、これによりピーク値を正確に測定することができます。
歴史的に、真空管電圧計は電気電圧測定において重要な役割を果たしてきました。しかし、電子技術の進歩とともに、より現代的な代替品に大きく置き換えられました。今日、トランジスタ電圧計（TVM）およびフィールド効果電圧計（FETVM）が電圧測定タスクの選択肢となっています。これらの新しい装置は、高い入力インピーダンス、広い周波数応答、優れた安定性、および高度な精度などの改善された性能特性を提供します。また、より小型でエネルギー効率が高く、信頼性も高いため、現代の電気および電子工学アプリケーションの要求に適しています。
