Приставка NWT для тестування LC-контурів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Вимірники амплітудно-частотних характеристик NWT набули широкого поширення у радіоаматорів. Бажання підвищити точність виміру добротності контурів за його допомогою (порівняно з найпростішими схемними рішеннями) привели мене до думки зробити приставку до NWT у вигляді компактного щупа. Причому таку, щоб можна було з досить високою точністю вимірювати резонансну частоту, добротність і контурів АЧХ - як окремо взятих, так і встановлених безпосередньо в конструкціях. Зрозуміло, що в цьому випадку треба стежити, щоб напруга сигналу на контурі, що досліджується, не перевищувала рівня -20 дБ на графіку АЧХ, щоб не відкривалися кремнієві pn переходи.

Зовнішній вигляд щупа показано на рис. 1, яке схема - на рис. 2. На транзисторах VT1, VT2 зібраний високоомний буферний підсилювач з вхідним опором 1 МОм та вхідною ємністю приблизно 3 пФ. Застосування подібного щупа та особливості конструкції досить докладно викладено у статті Б. Степанова "Простий індикатор резонансу", опублікованій у збірнику "Радіорічник 1985". Порівняно з описаним там приладом пропонований варіант щупа має найкращі характеристики. Застосування більш чутливого детектора NWT дозволило суттєво (майже вчетверо) зменшити ємність конденсаторів зв'язку, що значно знизило вплив вимірювальних ланцюгів на добротність досліджуваного контуру. Завдяки цьому похибка вимірювання добротності контуру (до 400...500) вбирається у 5...10% на частотах від сотень кілогерц до 30 МГц. До досліджуваного LC-контуру щуп підключають, наприклад, за допомогою затискачів "крокодил" (див. рис. 1).

Рис. 1. Зовнішній вигляд щупа

Мал. 2. Схема щупа

Вхідна ємність такого щупа може бути близько 2 пФ, але на практиці при таких її значеннях помітно позначається паразитна ємність монтажу. Високий вхідний опір щупа-тестера зумовив необхідність його екранування. На рис. 3 видно, що без зовнішнього екрана за певних невеликих рівнях на АЧХ з'являються перешкоди. Установка щупа в корпус, що екранує, практично повністю прибирає перешкоди і покращує розв'язку "вхід - вихід", але при цьому вхідна ємність зростає до 4,9...5 пФ. При замкнутих вхідних контактах щупа розв'язка буде щонайменше 62 дБ на частоті 20 МГц.

Рис. 3. Графік АЧХ

Для підвищення точності вимірювання реальної резонансної частоти контурів f (це важливо, наприклад, при перевірці або налаштуванні пари контурів) треба вводити поправку за формулою, наведеною в статті Б. Степанова, тільки замість числа 3,5 в неї підставити число 2,5. Для цього щупа вона виглядає так:

f=f_р(1+2,5/С),

де f_p - Виміряне значення резонансної частоти контуру; С - ємність конденсатора контуру в пикофарадах.

Фото конструкції щупа наведено на рис. 4. Щоб унеможливити пряме, в обхід випробуваного контуру, проникнення сигналу на вхід детектора, використаний двосторонньо фольгований склотекстоліт, а монтаж ведеться на "п'ятачках" на двох сторонах плати.

Рис. 4. Конструкція щупа

Обидві сторони загального дроту-екрана з'єднані між собою перемичками у чотирьох - п'яти місцях (рівномірно по всій площі плати). Точки підключення конденсаторів зв'язку рознесені – вхід високоомного пробника знаходиться з одного боку, а на протилежному боці плати – суцільний екран ("земля"). Точка підпаювання навантажувального резистора виходу NWT R1 знаходиться з іншого боку плати, а напроти неї на протилежному боці - суцільний екран ("земля"). Між конденсаторами зв'язку практично всю їх довжину встановлений екран з тонкої жерсті. Він припаяний до плати та обклеєний чорною ізолентою. При повторенні конструкції замість цього додаткового екрану рекомендую просто зробити плату довшою на 10...15 мм.

Великий струм вихідного каскаду високоомного буферного підсилювача щупа (приблизно 30 мА) забезпечує амплітуду вихідного сигналу напругою аж до 1,4 на низькоомному навантаженні (50 Ом). Це дозволяє реалізувати максимум динамічний діапазон детектора NWT. Налагодження підсилювача зводиться до встановлення на колекторі транзистора VT2 постійної напруги +4...5 В. Цього домагаються підбором резистора R3. Струм, що споживається щупом від джерела живлення, - близько 40 мА.

Реальне навантаження контуру виробляють генератор NWT з вихідним опором 50 Ом і включений паралельно йому резистор навантаження R1 опором 51 Ом (в результаті - близько 25 Ом). Вони підключені до випробуваного контуру через конденсатор зв'язку С1 ємністю 1 пФ.

Оцінити ступінь впливу цього ланцюга на добротність контуру можна за наведеними у статті Б. Степанова формулами. Хто хоче, може подивитися, наприклад, книгу В. Попова "Основи теорії ланцюгів" (М.: Вища школа, 1985), але наведені там формули дещо складні для аналізу та розуміння фізичного сенсу того, що відбувається.

Простіше буде зрозуміти суть того, що відбувається, якщо скористатися поняттям «опір втрат». Сумарний опір втрат контуру R_п можна визначити за формулою

R_п=X_L/Q_н,

де X_L - індуктивний опір його котушки; Q_н - її добротність.

Опір втрат навантаженого контуру R_п і сумі опорів своїх втрат ненавантаженого контуру R_к та втрат, завданих навантаженням R_н. Останнє для нашого випадку увімкнення опору низькоомного джерела сигналу R_іст через ємнісний дільник струму дорівнює

R_н = R_іст (З_св/ (З_к+С_вх))².

Якщо контурна ємність_к значно більше вхідний ємності З_вх, ця формула спрощується до

R_н = R_іст (З_св/С_к)²,

внесений у контур опір зменшується пропорційно квадрату відношення ємностей конденсаторів зв'язку та контурного.

Рис. 5. Графік АЧХ

Розглянемо реальний приклад вимірювання параметрів коливального контуру, що складається з високодобротної котушки індуктивності, намотаної на кільці Т50-6 фірми Амідон, та конденсатора ємністю 38 пФ.

1. Повна ємність контуру

С_m = С_к+С_вх= 43 пФ.

2. За графіком АЧХ (рис. 5) визначаємо резонансну частоту f=18,189 МГц та добротність Q_н=237,76 (хоч і слабко, проте навантаженого контуру).

3. Переходимо на закладку "Радіотехнічні розрахунки" програми NWT, вводимо в комірки таблиці ємність контуру та його резонансну частоту та знаходимо індуктивність котушки L=1,78 мкГн. Її індуктивний опір X_L= = 203,5 Oм.

Таким чином, опір втрат навантаженого контуру, розрахований за формулою R_п = X_L/Q_н буде 0,86 Ом. Привнесене навантаженням, джерелом сигналу опір втрат знаходимо за формулою

R_н = R_іст (З_св/ (З_к+С_вх))².

Підставивши до неї відомі значення параметрів елементів, отримуємо значення R_н=0,0135 Ом. Звідси знаходимо опір втрат власне ненавантаженого контуру R_к=0,847 Ом та добротність ненавантаженого контуру Q_к= 240.

Безпосередньо виміряне значення добротності, без цих перерахунків, що уточнюють, дорівнює 237,76. Як бачимо, похибка вимірювань через вплив низькоомного джерела сигналу в нашому приладі дуже мала і буде тим менше, чим більша ємність контуру або вище його характеристичний опір.

Автор: Сергій Біленецький (US5MSQ)

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Військовий безпілотник Loyal Wingman із штучним інтелектом 10.05.2020 Австралійський підрозділ корпорації Boeing представив прототип першого безпілотного літака Loyal Wingman за допомогою штучного інтелекту, призначеного для Королівських військово-повітряних сил Австралії. Це перший із трьох прототипів безпілотного літального апарату, які будуть створені в рамках програми Loyal Wingman Advanced Development Program, і перший літак, розроблений, спроектований і виготовлений в Австралії більш ніж за 50 років. Це найбільша інвестиція корпорації у створення безпілотного літака поза США. Головна відмінність Loyal Wingman від звичайних безпілотних літальних апаратів, керованих дистанційно, полягає в тому, що він призначений для польотів у координації з військовими літаками з екіпажем, тобто команди йому віддаватимуть пілоти інших літаків. Літак стане основою системи Boeing Airpower Teaming System (ATS), яка розробляється корпорацією для світового оборонного ринку. Представлений прототип Loyal Wingman зараз проходить наземні випробування. Далі будуть рульові випробування. Перший тестовий політ Boeing Loyal Wingman, як очікується, відбудеться наприкінці цього року.

Інші цікаві новини:

▪ Користь пивоваріння

▪ Охолодження крил метеликів

▪ Міні-комп'ютер Shuttle XPC DA320

▪ У мозку новонароджених нейрони подорожують із місця на місце

▪ Високовольтні драйвери надяскравих світлодіодів від IR

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Цифрова техніка. Добірка статей

▪ стаття Гальський півень. Крилатий вислів

▪ стаття Шкуру якого звіра використовував Геракл як свій єдиний одяг? Детальна відповідь

▪ стаття Начальник житлово-комунального відділу. Посадова інструкція

▪ стаття Підсилювач низької частоти на мікросхемі К224УН17 Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Два безтрансформаторні блоки живлення, 220/1,4 вольта 1 міліампер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024