Приставка к NWT для тестирования LC-контуров. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Измерители амплитудно-частотных характеристик NWT получили широкое распространение у радиолюбителей. Желание повысить точность измерения добротности контуров с его помощью (по сравнению с простейшими схемными решениями) привели меня к мысли сделать приставку к NWT в виде компактного щупа. Причем такую, чтобы можно было с достаточно высокой точностью измерять резонансную частоту, добротность и АЧХ контуров - как отдельно взятых, так и установленных непосредственно в конструкциях. Разумеется, что в этом случае надо следить, чтобы напряжение сигнала на исследуемом контуре не превышало уровня -20 дБ на графике АЧХ, чтобы не открывались кремниевые p-n переходы.

Внешний вид щупа показан на рис. 1, а его схема - на рис. 2. На транзисторах VT1, VT2 собран высокоомный буферный усилитель с входным сопротивлением 1 МОм и входной емкостью примерно 3 пФ. Применение подобного щупа и особенности конструкции достаточно подробно изложены в статье Б. Степанова "Простой индикатор резонанса", опубликованной в сборнике "Радиоежегодник 1985". По сравнению с описанным там прибором предлагаемый вариант щупа имеет лучшие характеристики. Применение более чувствительного детектора NWT позволило существенно (почти в четыре раза) уменьшить емкость конденсаторов связи, что существенно снизило влияние измерительных цепей на добротность исследуемого контура. Благодаря этому погрешность измерения добротности контура (вплоть до 400...500) не превышает 5...10% на частотах от сотен килогерц до 30 МГц. К исследуемому LC-контуру щуп подключают, например, с помощью зажимов "крокодил" (см. рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид щупа

Рис. 2. Схема щупа

Входная емкость такого щупа может быть около 2 пФ, но на практике при таких ее значениях уже заметно сказывается паразитная емкость монтажа. Высокое входное сопротивление щупа-тестера обусловило необходимость его экранировки. На рис. 3 видно, что без внешнего экрана при определенных небольших уровнях на АЧХ появляются помехи. Установка щупа в экранирующий корпус практически полностью убирает помехи и улучшает развязку "вход - выход", но при этом входная емкость возрастает до 4,9...5 пФ. При замкнутых входных контактах щупа развязка будет не менее 62 дБ на частоте 20 МГц.

Рис. 3. График АЧХ

Для повышения точности измерения реальной резонансной частоты контуров f (это важно, например, при проверке или настройке сопряжения контуров) надо вводить поправку по формуле, приведенной в статье Б. Степанова, только вместо числа 3,5 в нее подставить число 2,5. Для этого щупа она выглядит так:

f=f_р(1+2,5/С),

где f_p - измеренное значение резонансной частоты контура; С - емкость конденсатора контура в пикофарадах.

Фото конструкции щупа приведено на рис. 4. Чтобы исключить прямое, в обход испытуемого контура, проникновение сигнала на вход детектора, использован двухсторонне фольгированный стеклотекстолит, а монтаж ведется на "пятачках" на двух сторонах платы.

Рис. 4. Конструкция щупа

Обе стороны общего провода-экрана соединены между собой перемычками в четырех - пяти местах (равномерно по всей площади платы). Точки подключения конденсаторов связи разнесены - вход высокоомного пробника находится с одной стороны, а на противоположной стороне платы - сплошной экран ("земля"). Точка подпайки нагрузочного резистора выхода NWT R1 находится с другой стороны платы, а напротив нее на противоположной стороне - сплошной экран ("земля"). Между конденсаторами связи практически на всю их длину установлен экран из тонкой жести. Он припаян к плате и обклеен черной изолентой. При повторении конструкции вместо этого дополнительного экрана рекомендую просто сделать плату подлиннее на 10...15 мм.

Большой ток выходного каскада высокоомного буферного усилителя щупа (примерно 30 мА) обеспечивает амплитуду выходного сигнала напряжением вплоть до 1,4 В на низкоомной нагрузке (50 Ом). Это позволяет реализовать по максимуму динамический диапазон детектора NWT. Налаживание усилителя сводится к установке на коллекторе транзистора VT2 постоянного напряжения +4...5 В. Этого добиваются подбором резистора R3. Ток, потребляемый щупом от источника питания, - около 40 мА.

Реальную нагрузку контуру создают генератор NWT с выходным сопротивлением 50 Ом и включенный параллельно ему нагрузочный резистор R1 сопротивлением 51 Ом (в итоге - около 25 Ом). Они подключены к испытуемому контуру через конденсатор связи С1 емкостью 1 пФ.

Оценить степень влияния этой цепи на добротность контура можно по приведенным в статье Б. Степанова формулам. Кто хочет, может посмотреть, например, книгу В. Попова "Основы теории цепей" (М.: Высшая школа, 1985), но приведенные там формулы несколько сложны для анализа и понимания физического смысла происходящего.

Проще будет понять суть происходящего, если воспользоваться понятием сопротивление потерь. Суммарное сопротивление потерь контура R_п можно определить по формуле

R_п=X_L/Q_н,

где X_L - индуктивное сопротивление его катушки; Q_н - ее добротность.

Сопротивление потерь нагруженного контура R_п равно сумме сопротивлений собственных потерь ненагруженного контура R_к и потерь, привнесенных нагрузкой R_н. Последнее для нашего случая включения сопротивления низкоомного источника сигнала R_ист через емкостный делитель тока равно

R_н = R_ист (С_св/(С_к+С_вх))².

Если контурная емкость С_к существенно больше входной емкости С_вх, эта формула упрощается до

R_н = R_ист (С_св/С_к)²,

внесенное в контур сопротивление уменьшается пропорционально квадрату отношения емкостей конденсаторов связи и контурного.

Рис. 5. График АЧХ

Рассмотрим реальный пример измерения параметров колебательного контура, который состоит из высокодобротной катушки индуктивности, намотанной на кольце Т50-6 фирмы Амидон, и конденсатора емкостью 38 пФ.

1. Полная емкость контура

С_m = С_к+С_вх=43 пФ.

2. По графику АЧХ (рис. 5) определяем резонансную частоту f=18,189 МГц и добротность Q_н=237,76 (хоть и слабо, но все-таки нагруженного контура).

3. Переходим на закладку "Радиотехнические расчеты" программы NWT, вводим в ячейки таблицы емкость контура и его резонансную частоту и находим индуктивность катушки L=1,78 мкГн. Ее индуктивное сопротивление X_L= = 203,5 Oм.

Таким образом, сопротивление потерь нагруженного контура, рассчитанное по формуле R_п = X_L/Q_н будет 0,86 Ом. Привнесенное нагрузкой, источником сигнала, сопротивление потерь находим по формуле

R_н = R_ист (С_св/(С_к+С_вх))².

Подставив в нее известные значения параметров элементов, получаем значение R_н=0,0135 Ом. Отсюда находим сопротивление потерь собственно ненагруженного контура R_к=0,847 Ом и добротность ненагруженного контура Q_к=240.

Непосредственно измеренное значение добротности, без этих уточняющих пересчетов, равно 237,76. Как видим, погрешность измерений из-за влияния низкоомного источника сигнала в нашем приборе пренебрежимо мала и будет тем меньше, чем больше емкость контура или выше его характеристическое сопротивление.

Автор: Сергей Беленецкий (US5MSQ)

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Изменения климата сказываются на виноделии 28.03.2016 Изучив урожайность виноградников Франции и Швейцарии в период с 1600 по 2007 года, исследователи Бенжамин Кук (Benjamin I. Cook) из Годдарского института космических исследований НАСА и Элизабет Волкович (Elizabeth M. Wolkovich) из Гарвардского университета (США) установили, что высокие температуры и осадки негативно сказываются на виноделии. Сейчас виноград достигает технической зрелости на 10 дней раньше, по сравнению с 1981 г. Складывается ситуация, в которой ценители вина в скором времени могут не узнать свое любимое мерло. Считается, что вкус вина рождается из сочетания уникальных свойств почвы и местных традиций виноделия. Однако, как оказалось, климат имеет не меньшее значение. Высокие температуры ускоряют созревание винограда, стимулируя раннюю спелость плодов. В прошлом теплая весна и лето часто совпадали с засухой. Это создавало хорошие условия для уборки урожая. Однако теперь из-за глобальных изменений климата во Франции и Швейцарии жаркое лето вовсе не предполагает малого количества осадков. Проливные дожди, все чаще приходящиеся на оптимальное время для уборки урожая, задерживают его заготовку, заставляя виноделов использовать перезрелые плоды. Это негативно сказывается на качестве продукта. Одним из путей решения проблемы, по мысли ученых, может быть постепенный перенос винодельческого производства и виноградников в регионы с более удобным климатом.

Другие интересные новости:

▪ Создано средство от диабета и ожирения

▪ Новые 16-разрядные цифровые сигнальные процессоры

▪ Обновленная линейка SSD Mushkin

▪ Планшеты ASUS ZenPad 8 (Z380M) и ZenPad 10 (Z300M)

▪ Низкотемпературный рекорд для квантовых устройств

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Сто лет одиночества. Крылатое выражение

▪ статья Где и когда статую Девы Марии объявили ведьмой и сожгли? Подробный ответ

▪ статья Рута садовая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Радиоприставка к автосторожу. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электрооборудование и электроустановки общего назначения. Кабельные линии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025