فولتمتر إلكتروني
فولتمتر إلكتروني 
في كل دوائر الفولتمميترات الإلكترونية فإن الأساس أن يظهر البيان على جهاز ذو رنين مغناطيسي ثابت ومجموعة ذات ملف متحرك (PMMC) أو حركة دي ارسنفال، وهذا البيان يكون متناسباً مع جهد الدخل، وذلك بعد تكبيره في مرحلة أو اثنتين أو أكثر من ذلك من المراحل مع وجود مقاومة دخل عالية.
يتميز الفولتميتر عن غيره من أجهزة القياس الإلكترونية بالآتي:
10HZ→100MZ، أو حتى أكبر من ذلك، ومن هنا فإن مثل هذا الجهاز يكون له مدى واسع من التردد ( من تردد التيار المستمر وحتى ترددات في حدود المئات من MHZ )، وإذا تم تصميم الدائرة بشكل صحيح، فإن المدى الواسع من التردد يمكن أن يغذي إلى كثافة الدخل المنخفضة ( في حدود قريبة من pf ) لمعظم الأجهزة الإلكترونية، وجهاز الفولتميتر الإلكتروني يعاير عند تردد القدرة العادية 50HZ ويمكن استخدامه عند الترددات العالية بدون أخطاء.
DC Voltmeters
يتكون فولتميتر DC أساساً من مكبر DC منفصل عن موهن، كما هو موضح في الأسفل.
بالإنجليزية ( Direct Coupled Amplifier DC Voltmeter ).
هذا النوع من الفولتميترات شائع الاستعمال بسبب تكلفته المنخفضة ويمكن استخدام هذا النوع فقط لقياس الجهود في حدود ميللي فولت، وذلك بسبب محدودية كسب التكبير له.
ومخطط الدائرة لهذا النوع من الفولتميتر DC ذو الربط المباشر بالمكبر، ويستخدم مجموعة ترانستور متسلسلة كما هو موضح في الصورة.
وفي مرحلة الدخول يستخدم موهن، وذلك لاختيار مدى الجهد، ويُستخدم ترانستور كجهاز تحكم في التيار، ولذلك توضع مقاومة على التوالي مع الترانستور Q1 لاختيار مدى الجهد، ويمكن أن ترى من الصورة بجانبك أن حساسية الفولتميتر هي 200Ω\volt مهملاً المقاومة الصغيرة الخاصة بالترانستور Q1.
مقاومات اختيار المدى الأخرى يتم اختيارها بحيث تبقى الحساسية ثابتة لكل المديات، ولذلك فإن التيار المسحوب من الدائرة هو فقط 5MA.
يستخدم 2 ترانستور متصلين بالتتالي، بدلاً من استخدام ترانستور واحد للتكبير، وذلك لكي تبقى حساسية الدائرة عالية، والترنستورات Q1 و Q2 يكمل أحدهما الآخر ويوصلا مباشرة وذلك لتقليل عدد المكونات في الدائرة، وهما يشكلان مكبر ربط مباشر.
وتوضع مقاومة خاصة R في الدائرة وذلك لضبط الصفر الخاص بـــ PMMC حيث يضبط التيار المسحوب من المنبع E، ليثير التيار الساكن.
وعيب هذا الفولتميتر أنه يجب أن يعمل عند درجة حرارة معينة في الغرفة، حتى نحصل على الدقة المطلوبة، وإلا تحدث مشاكل الانحراف المتتابعة خلال عملية التشغيل.
وهناك مخطط دائرة أخرى لجهاز فولتميتر DC ذو مكبر الربط المباشر، مستخدماً FET في مرحلة الدخول.
وفي هذا الفولتميتر، فإن الفولت المطلوب قياسه يوهن أولاً بواسطة مفتاح اختيار المدى حتى يبقى جهد الدخل للمكبر في الحدود المسموح بها، ويستخدم في مرحلة الدخول للمكبر تأثير مجال الترانزستور FET وذلك بسبب معاوقة الدخل عالية له، ولأنه يُبقي حساسية الفولتميتر عالية جداً.
وحيث أن FET عبارة عن آلة لضبط الجهد، لذا فإن شبكة مقاومة الموهن توضع على التوازي بالدائرة، والترانزستور Q2 ، Q3 يكون DC ذو الربط المباشر والذي يغذي خرجه جهاز الـــ PMMC، وعندما يعمل الترانزستور في حدود منطقته الدينامايكية، فإن انحراف الجهاز يبقى متناسباً مع جهد الدخل المسلط، وهذا الفولتميتر يمكن استخدامه في قياس الجهود في حدود المللي - فولت بسبب الكسب المقبول لمكبره.
وبعيداً عن موضوع معاوقة الدخل العالية، فإن الدائرة لها ميزة أخرى، هي أنه إذا زاد جهد الدخل عن الحدود المسموح به، فإن المكبر يتشبع، وهذا يحد من قيمة التيار المار خلال جهاز القياس الـــ PMMC وبالتالي فإن جهاز القياس لا يحترق.
وتحدث مشكلة الانحراف drift، في مكبر الـــ DC ذو الربط المباشر عندما يستخدم مكبر DC متعدد المراحل للحصول على خرج في قياس الجهد، في حدود ميكروفولت، ولذلك فعند قياس ميكرو - فولت، فإننا نستخدم مكبر من النوع المقطع chopper في الفولتميتر.
يستخدم المكبر DC من النوع المتقطع في الفولتميترات الإلكترونية DC عالية الحساسية.
يتم أولاً تحويل الجهد DC إلى جهد AC بواسطة تعديل جهاز التقطيع، ثم يغذى خرجه إلى مكبر AC وخرج المكبر AC يتم إعادة تعديله إلى جهد DC ويكون متناسباً مع جهد الدخل الأصلي، ويعمل جهاز التعديل وجهاز إعادة التعديل في أوقات غير متزامنة.
ونظام التقطيع يمكن أن يتم بطريقة ميكانيكية أو إلكترونية، ومخطط الدائرة للمقطع الإلكتروني يستخدم موحد ضوئي كما هو مبين في الصورة
وتغير الموحدات الضوئية مقاومتها تحت ظروف الإضاءة المختلفة، وهذه الخاصية للموحد الضوئي تستخدم في المكبر المتقطع، وتتغير مقاومتها من حدود قيمة قليلة بالميجا أوم إلى حدود قيمة قليلة من المائة أوم عندما تُضاء من مصدر ضوئي في مكان مُظلم.
ويُستخدم في هذه الدائرة مصباحي نيون مزودان بمذبذب لتغيير نصف الدورة، ويُستخدم موحدين ضوئيين في مرحلة الدخل للاستخدام كمعدلات نصف موجه وذلك بسبب عملية التغير المتبادل بواسطة مصابيح النيون عند تردد المذبذب.
ويكون خرج المقطع المعدل موجه جهد مربعة (يتناسب مع إشارة الدخل) والتي تغذي إلى المكبر AC من خلال مكثف، وخرج المكبر يمر مرةً ثانية خلال مُكثف، ثم يُغذى إلى مقطع يزيل التعديل، ويستخدم المكثف لإزالة انحراف DC من الإشارة، ويعطي المقطع المزيل للتعديل جهد خرج DC ( يتناسب مع جهد الدخل )، والذي يمر خلال دائرة تنمية منخفضة وذلك لإزالة أي مركبة AC متبقية، ويؤخذ جهد الخرج DC ليغذي جهاز RMMC لقياس جهد الدخل.
في حالة الفولتميتر DC ذو المكبر المقطع تكون مقاومة الدخل في حدود 100 ميجا أوم، وتكون حساسيته تساوي 1 ميكرو - فولت لكل قسم من التدريج.
بالإنجليزية : AC voltameters
في هذا النوع من الفولتمترات هناك حالتين :
وتكون الميزة في الحالة السابقة هي وجود المكبر الاقتصادي، وهذا الترتيب يستخدم في الفولتميترات رخيصة التكاليف.
الفولتميترات AC العادية من النوع ذات الاستجابة المتوسطة، ويعاير الجهاز بدلالة قيم rms لموجة جيبية، حيث أن معظم قياسات الجهد تشمل شكل موجي جيبي، لذلك فهذه الطريقة لقياس قيم rms لجهود AC تكون كافية، وأقل تكلفة من الفولتميتر الذي يستجيب لقيم rms، ومع ذلك فإنه في حالة قياس جهد شكل موجي غير جيبي، فإن هذا الجهاز سوف يعطي قراءة عالية أو منخفضة معتمداً على معامل التشكيل للشكل الموجي للجهد المقاس.
مخطط الدائرة لفولتميتر القراءة المتوسطة الذي يستخدم موحد صمامي مفرغ كما هو مبين في الصورة، والترتيب يتطلب موحد صمامي مفرغ، مقاومة عالية في حدود (10 Ω) . وجهاز قياس PMMC ويواصلوا جميعاً على التوالي انظر الشكل، وتستخدمه المقاومة لتحديد التيار، وتجعل خواص (الجهد - التيار) للوح الخطية، وهذه الخواص هي ضرورية وذلك لجعل التيار يتناسب مباشرةً مع الجهد .
وبسبب مقاومة التيار العالية القيمة، فإن مقاومة اللوح للموحد الصمامي المفرغ يصبح مهملاً، وبالتالي فإن التغيرات في مقاومة اللوح لا تسبب عدم الخطية في خصائص الجهد - تيار، وبهذه الطريقة على تدريج جهاز لقياس PMMC منتظماً وغير معتمد على تغيرات مقاومة لوح الصمام، ويُغذى الجهد عبر المقاومة إلى مكبر DC ذو القراءة المتوسطة يستخدم موحد شبه الموصل مبين بالصورة.
ونجد أن الدايود يوصل خلال نصف الدورة الموجب (ve+) ولا يوصل خلال نصف الدورة السالب (ve-) ، ( الشكل 1 )
ويكون متوسط التيار المار خلال جهاز القياس سوف يُعطى بالعلاقة :
formula_1
Erms هي القيمة الفعالة للجهد المسلط، 1.11 هو معامل الشكل للموجه الجيبية، R تُضرب في 2 لأن الفولتميتر يعمل على توحيد نصف الموجه.
ونلاحظ أن هذا الجهاز يمكن استخدامه لبيان جهود الـــ DC، لكن في هذه الحالة قراءة الجهاز يجب أن تُضرب في 2 × 1.11 أي في 2.22 حيث أن الموحد يوصل طوال الوقت.
يمثل الشكل 2 على اليمين من الصورة مخطط الدائرة لفولتميتر AC ذو القراءة المتوسطة والذي يستخدم الموحدات من نوع أشباه الموصلات كموحدات الموجه الكاملة.
ويكون متوسط التيار في هذه الحالة خلال جهاز القياس يساوي formula_2
بالإنجليزية : Peak reading Ac voltmeters
الصورة توضح مخططات الدائرة لفولتميتر القراءة العظمى مستخدماً الصمام المفرغ أو موحد أشباه الموصلات.
يُشحن المكثف في هذا النوع من الفولتميترات إلى القيمة العظمى للجهد المسلط، ثم يتم تفريغ المكثف خلال المقاومة R فيما بين القيمتين العظيمتين للموجه والذي يؤدي إلى هبوط صغير في جهد المكثف، لكن هذا الفولت ينمو مرةً أخرى خلال القيمة التالية للموجة كما هو موضح في الشكل 2 .
ولذلك فإن قيمة الجهد على المكثف C والمقاومة R يبقى ثابتاً تقريباً ويساوي القيمة العظمى للجهد المسلط.
كما أن الجهد المتوسط على R أو التيار المتوسط خلال R يمكن استخدامهما لبيان القيمة العظمى للجهد المسلط.
وفي حالة الموحد ذو الصمام المفرغ ( أو الموحد شبه الموصل ) فإن مقاومة التوالي R تكون على التوازي مع المكثف C، و PMMC يُوصل على التوالي عبر المصدر ذو الجهد المجهول، في هذه الحالة فإن التيار المار خلال PMMC سوف يبين القيمة العظمى للجهد المسلط.
وبالنظر إلى الحالة التي تبينها الصورة الأولى والمستخدم بها موحدات التوحيد، مقاومة التوازي R، ومكبر التيار المستمر (DC)، إضافة إلى PMMC، فستلاحظ أن متوسط قيمة الجهد عبر R سوف تبين القيمة العظمى للجهد المسلط، وتفضل هذه الطريقة، حيث يمكن تقليل القدرة المستهلكة بجعل المقاومة R ذات قيمة عالية، ويتبع ذلك استخدام PMMC من النوع الأقل الحساسية، وعندما تكون ىمقاومة الدخل عالية، فإنها تُعطي علاقة خطية أُكثر بين القيمة العظمى للجهد المسلط وبيان الجهاز، كما أن أداء الموحد مع المدخلات يتكون من نبضات، وبالتالي تتحسن الموجات المعدلة.
مكبر التيار DC المُصاحب للموحد، يُزود بوسائل استقرار، لكي تمنع الانحراف في بيان جهاز قياس الخرج.
وعادة ما يستخدم جهد مصدر يمكن ضبطه ومع استخدام دائرة تعويض.
إن استخدام مقاومة توالي عالية R مع مكبر تيار مستمر DC، سوف تؤدي بلا شك إلى مقاومة دخل عالية، ولكنها تتطلب في نفس الوقت جهد مسلط ذو قيمة كافية لكي يمثل النظام كجهاز لقيمة الجهد العظمى.
لكن العيب الرئيسي لهذا النظام يظهر عند قياس الجهد المنخفض، فإذا كان الجهد المسلط صغير للغاية، عندئذٍ سيكون هناك تواجد لمرور بعض التيار خلال دورة الجهد بسبب سرعة انبعاث الإلكترونات، وتكون مقاومة الدخل مساوية لعدة مئات قليلة من للأوم، وتكسر بذلك الغرض الأساسي الذي يستخدم من أجله الأجهزة الإلكترونية.
بالإنجليزية : True RMS Reading Voltmeter
تُقاس القيمة الفعالة RMS للشكل الموجي الجيبي بواسطة الفولتميترات ذات القراءة المتوسطة والذي ُعاير تدريجه بدلالة القيمة الفعالة، وهذه الطريقة بسيطة وغير مكلفة، لكن يُزاد أحياناً القيمة الفعالة لموجة غير جيبية، ولمثل هذه القياسات يُستخدم الفولتميتر ذو القراءة الفعالة الحقيقية.
فهذا الجهاز يعطي بيان القياس بإحساس قدرة التسخين للموجة الجيبية والتي تتناسب مع مربع القيمة الفعالة للجهد.
ويُستخدم الازدواج الحراري لقياس قدرة التسخين لموجة الدخل التي يُغدى بها السخان بالصورة المُكبرة لهذه الموجة، ويكون خرج الازدواج الحراري متناسباً مع مربع القيمة الفعالة لموجة الدخل.
ويُستخدم ازدواج حراري آخر يسمى بالازدواج الحراري المتزن في نفس البيئة الحرارية لكي نتغلب على الصعوبة الناشئة من السلوك غير الخطي للازدواج الحراري، فالسلوك غير الخطي لدائرة دخل الازدواج الحراري قد تم ملاشاتها بالتأثيرات غير الخطية للازدواج الحراري المتزن، وهذه الازدواجات الحرارية تُشكل جزء من قنطرة دائرة الدخل لمُكبر التيار المستمر DC ويُوضح ذلك في المخطط الصندوقي
تُسلط الموجه الـــ AC المراد قياسها إلى عنصر التسخين في الازدواج الحراري الرئيسي، من خلال مكبر تيار متردد AC وفي حالة غياب أي موجة دخل، فإن خرج كلا الازدواجين الحراريين متساويين ولذلك فإن إشارة الخطأ التي هي المدخل إلى مكبر التيار المستمر DC، تساوي صفراً وبالتالي فإن جهاز مبين القراءة المتصل بخرج مكبر التيار المستمر سوف يُقرأ صفر، لكن عند تسليط موجة الدخل، فإن خرج الازدواج الرئيسي سوف يُغير الاتزان، وتُنتج إشارة خطأ والتي تُكبر بواسطة مكبر تيار مستمر، وتغذي عنصر التسخين في الازدواج الحراري المتزن، وتيار التغذية المغذي هذا يقلل قيمة إشارة الخطأ ويجعلها في النهاية تساوي صفر، وذلك للحصول على اتزان القنطرة، وفي هذه الحالة من الاتزان، فإن تيار التغذية الخارج من مُكبر التيار المستمر DC إلى عنصر التسخين للازدواج الحراري المتزن يكون مساوياً للتيار المتغير AC المار في عنصر التسخين للازدواج الحراري الرئيسي.
ومن هنا فإن التيار المستمر يتناسب مباشرةً مع القيمة الفعالة لجهد الدخل المتردد AC ويظهر على جهاز، المبين المتصل بخرج مكبر التيار المستمر DC.
ويمكن معايرة جهاز قياس PMMC ليقرأ مباشرة القيمة الفعالة للجهد وبهذه الطريقة فإن القيمة الفعالة للجهد الموجي يمكن قياسه وبحيث أن القيمة العظمى للشكل الموجي لا تزيد عن المدى الديناميكي لمكبر التيار المتغير AC.
بالإنجليزية Balanced Bridg Voltmeter
تُستخدم هذه النوعية من الفولتميترات لقياس كلا النوعين من الجهد، أي أنها تقيس كلاً من التيار المتردد AC، والجهد المستمر DC، وهي شائعة الاستخدام.
يُستخدم في هذا النوع صمامين ثلاثيي النوع (T2 ،T1) متماثلين وجهد المصعد يُسلط على الصمامين من خلال مقاومتين متماثلتين RL ومقاومة متغيرة Ro والتي بواسطتها يتم ضبط جهد الصمامين ليكونا متساويين.
عندما لا يوجد جهد مسلط على شبكة الصمام الأول T1، عندئذٍ يُقرأ جهاز القياس الموجود بين المصعدين للصمامين صفراً.
تُغذي بطارية الانحياز Ecc كلا الكاثودين في الصمامين الثلاثيين بالجهد الموجب، وبالتالي فإن انحياز الشبكة في كلا الصمامين سيكون سالباً بالنسبة للكاثود.
وعندما يُسلط جهد DC موجب على شبكة الصمام T1 فإن جهد الشبكة بالنسبة للكاثود يزيد، فيزيد تيار المصعد، ونتيجة زيادة تيار المصعد للصمام T1، فإن جهد الهبوط في الجهد على المقاومة RL المتصلة على التوالي مع T1 يزيد، لذا يقل جهد المصعد للصمام T1 والزيادة في التيار تمر في المقاومة Rk، وهي المقاومة المشتركة لكلا الصمامين T1 T2، ومرور التيار في المقاومة Rk يزيد الهبوط في الجهد عليها، ولذا فإن الصمام T2 يصبح موجباً بصورة أكبر، مما يزيد من سلبية جهد شبكة الصمام T2، لذا يقل تيار الصمام T2 ويقل الهبوط في الجهد على المقاومة R2 المتصلة بمصعد الصمام T2، لذا يزيد جهد مصعد الصمام T2، وبالتالي فإن تسليط جهد DC على شبكة الصمام T1 يؤدي إلى عدم تساوي الجهد على مصعد الصمام فيمر تيار في جهاز القياس PMMC والذي يكون متناسباً مع جهد التيار المستمر DC المسلط، ولذلك فإن جهاز القياس PMMC يُعاير ليقرأ مباشرة الجهد المسلط للتيار المستمر DC.
ومدى هذا الجهاز يمكن زيادته باستخدام مفتاح اختيار المدى وشبكة مقسم جهد، ولقياس جهد متردد بواسطة هذا الفولتميتر، فإنه يتم توحيده أولاً، ثم يُسلط على هذا الفولتميتر، والمقاومة المتغيره المتصلة على التوالي مع جهاز القياس تُستخدم بغرض وضع قراءة أقصى مدى لجهاز القياس بصورة دقيقة.
والدائرة التخطيطية لهذا النوع مبينة بالشكل، ويستخدم هذا النوع ترانزستورين Q1 ، Q2.
عندما يُسلط جهد الدخل الموجب على قاعدة الترانزستور Q1 يزيد تيار الباعث (emitter)، والذي يؤدي إلى زيادة في الهبوط في الجهد على المقاومة RL وبالتالي يقل الجهد على مجمع (collector)، الترانزستور Q1، وبزيادة تيار الباعث يزيد الهبوط في الجهد على المقاومة R وبذلك يقل التيار الباعث للترانزستور Q2 وهذا يزيد من جهد المجمع الخاص بالترانزستور نفسه، ويبدأ مرور التيار متناسباً مع جهد الدخل في جهاز القياس المتصل بين المجمعين للترانزستورين Q2 ، Q1.
في دائرة الــ TVM تمثل المقاومة RL والمقاومة الداخلية للترانزستور Q2 ، Q1 ذراعي قنطرة الاتزان، ويمر التيار في جهاز القياس عندما يُسلط جهد خارجي على قاعدة الترانزستور Q1 والتي تسبب عدم الاتزان في القنطرة، وهذا هو سبب التسمية ( جهاز القياس TVM ذو القنطرة المتزنة )
تُستخدم المقاومة R لضبط الصفر في الأميتر، عند غياب جهد الدخل المستمر، وتُستخدم المقاومة R بغرض المعايرة
والميزة الرئيسية للــ VTM هي أنه إذا كان الترانزستور Q2 ، Q1 متماثلين فعند تغير درجة الحرارة المحيطة فإن قيمة formula_3 لكلا الترانزستورين سوف تتغير بالتساوي، وبالتالي لن يكون هناك تأثير على تيار المجمع في حالة تغيير درجة الحرارة المحيطة، وأيضاًُ مع التغيير في درجة الحرارة المحيطة فإن تيار التشبع في كلا الترانزستورين سوف يتغير بالتساوي هو أيضاً وبالتالي فإن قراءة جهاز القياس سوف تبقى بلا تأثر.
وتستخدم المقاومة R في الإمداد بجهد الانحياز للترانزستورين Q2 ، Q1 حيث أن أي تغير في درجة الحرارة المحيط سيؤدي إلى ازدياد التيار الباعث والذي يحده الزياده في الهبوط عبر المقاومة RE ذات القيمة العالية.
يتميز الفولتميتير ذو الترنزستور بالآتي : 
6. أجهز القياس ذوات الترانزستور يمكن أن تعمل عند جهد منخفض مثال ذلك تعمل على بطارية، ولذلك فإن TVM هي مناسبة لمجال العمل عندما لا يتوفر مصدر للقدرة.
إضافة إلى المميزات المذكورة سابقاً لكلا الجهازين فإن المقارنة تنحصر في التالي :
AC Millivoltmeter
Vacum tube voltmeter ( VTVM