진공관 전압계 (VTVM)

진공관 전압계(VTM)의 정의 및 개요

진공관 전압계(VTM)는 진공관을 사용하여 측정되는 교류(AC)와 직류(DC) 전압을 증폭시키는 종류의 전압계입니다. 진공관의 도입은 전압계의 감도를 크게 향상시켜 매우 약한 전기 신호를 놀라운 정밀도로 감지할 수 있게 합니다.

전자식 전압계, 특히 VTM은 전기 시스템 내에서 직류, 효과값(RMS) 전압, 피크 전압 등 다양한 전압 측정에 사용되는 다목적 기기입니다. 진공관은 고 입력 임피던스, 넓은 주파수 대역, 그리고 뛰어난 감도 등의 여러 장점을 제공합니다.

VTM의 가장 눈에 띄는 이점 중 하나는 다른 종류의 계기에 비해 최소한의 전류 소모입니다. VTM에서는 측정 신호가 직접 기기의 진공관으로 공급됩니다. 진공관은 신호를 증폭하고 이를 편향 미터로 전달하여 측정된 전압 값을 표시합니다.

진공관 전압계의 유형

진공관 전압계는 다음과 같은 유형으로 분류할 수 있습니다:

다이오드 타입

피크 읽기 다이오드 진공관 전압계

단일 트라이오드

• 균형 트라이오드 타입

• 정류기 증폭기 타입

• 증폭기 정류기 타입

• 간단한 다이오드 타입 전압계

다이오드 전압계 회로

다이오드 전압계 회로는 일반적으로 영구자석 이동코일(PMMC) 미터, 부하 저항, 그리고 진공관 다이오드로 구성됩니다. 진공관 다이오드는 저항과 직렬로 연결될 때 약한 전기 신호의 강도를 향상시키는 역할을 합니다. 진공관 덕분에 전체 시스템은 표준 전압계보다 훨씬 민감해집니다.

전압계에서 정확한 전압 읽기를 보장하기 위해서는 전류와 전압 사이에 직접적인 비례 관계가 필요합니다. 이는 직렬 저항을 사용하여 미터의 응답을 선형화함으로써 달성됩니다. 다이오드 진공관 전압계의 회로도는 아래 그림에서 볼 수 있으며, 그 구성 요소의 배치와 작동 원리를 시각적으로 나타냅니다.

다이오드 진공관 전압계의 특성 및 제한 사항

다이오드 진공관 전압계에서 직렬 저항의 저항 값은 진공관 다이오드의 저항 값보다 훨씬 큽니다. 따라서 튜브의 저항은 효과적으로 무시할 수 있습니다. 이러한 설정은 회로 내에서 전압과 전류 사이의 선형 관계를 가능하게 합니다. 입력 전원이 적용되면 PMMC 미터의 포인터가 편향되며, 포인터의 위치는 측정된 전압의 크기를 나타냅니다.

다이오드 진공관 전압계의 주요 특성

입력 저항: 전압계의 입력 저항은 직렬 저항의 값과 동일합니다. 고전압 저항이 사용되지만, 실제로는 미터의 감도를 줄입니다. 저항과 감도 사이의 관계는 미터의 설계 및 작동에서 중요한 측면입니다.

주파수 범위: 다이오드 전압계의 주파수 범위는 직렬 저항의 값에 직접적으로 영향을 받습니다. 직렬 저항의 값이 높을수록 미터의 주파수 범위가 줄어듭니다. 이러한 역관계는 직렬 저항을 조정함으로써 미터가 정확히 측정할 수 있는 주파수 범위를 제어할 수 있음을 의미합니다.

응용 제한: 상대적으로 낮은 입력 저항과 제한된 주파수 범위 때문에 진공관 전압계는 제한된 수의 응용 분야에서만 사용됩니다. 이러한 제한은 광범위한 주파수 스펙트럼에서 고감도 측정이 요구되는 시나리오에는 적합하지 않습니다.

피크 읽기 다이오드 진공관 전압계

이 유형의 전압계는 회로 설계에 커패시터를 포함합니다. 커패시터가 저항과 직렬로 연결되면, 이 구성은 직렬형 피크 다이오드 읽기 진공관 전압계라고 합니다. 반면, 보상 병렬형 전압계에서는 커패시터가 직렬 저항과 병렬로 연결됩니다. 이러한 커패시터와 저항 구성 요소의 서로 다른 배열은 각각의 피크 읽기 전압계에 고유한 작동 특성과 측정 능력을 부여하며, 피크 전압 결정이 필요한 다양한 전기 측정 시나리오에서 활용할 수 있게 합니다.

피크 읽기 다이오드 진공관 전압계의 작동 및 발전

직렬형과 병렬형 피크 읽기 다이오드 진공관 전압계의 작동 원리는 매우 유사합니다. 작동 시, 회로 내의 커패시터는 교류(AC) 공급의 양극성 피크 전압까지 충전되고, 이후 병렬 저항을 통해 방전되면서 전압이 감소합니다. PMMC 미터는 저항과 직렬로 연결되어 전압을 정류합니다. 주목할 만한 점은 입력 AC 신호의 피크 전압이 정류기의 출력 전압과 직접적으로 비례한다는 것입니다. 이를 통해 피크 값의 정확한 측정이 가능합니다.

역사적으로, 진공관 전압계는 전기 전압 측정에서 중요한 역할을 했습니다. 그러나 전자 기술의 발전으로 인해 현대적인 대안들로 대체되었습니다. 오늘날, 트랜지스터 전압계(TVM)와 필드 효과 전압계(FETVM)가 전압 측정 작업에 선호되는 선택이 되었습니다. 이러한 새로운 기기는 더 높은 입력 임피던스, 더 넓은 주파수 응답, 더 나은 안정성, 그리고 향상된 정확성을 제공합니다. 또한 더 컴팩트하고 에너지 효율적이며 신뢰성이 있어, 현대 전기 및 전자 공학 응용 분야의 요구사항에 더 잘 맞습니다.