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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Клетки расходуют скрытую нергию 08.01.2026 Энергия - ключевой ресурс любой живой системы, однако классические методы биохимии и физики далеко не всегда позволяют оценить все расходы, связанные с жизнью клетки. Недавно ученые предложили новый взгляд на метаболизм, показывая, что внутри каждой клетки существует "невидимая" энергетическая цена, которую мы традиционно не учитываем. Эта работа открывает новые горизонты в понимании того, почему эволюция выбирает одни биохимические пути, а другие - отбрасывает. Новое исследование представляет собой термодинамический подход к оценке скрытых энергетических затрат клеточного метаболизма. Ученые обращают внимание на то, что жизнь требует энергии не только для очевидных процессов, таких как синтез молекул, но и для поддержания определенных реакций при одновременном подавлении альтернативных. В классической механике отсутствие движения воспринимается как отсутствие работы, однако стохастическая термодинамика, изучающая флуктуации энергии в малых системах, показывает, что даже в кажущейся "статике" клетки расходуют энергию на поддержание порядка. По мнению авторов исследования, жизнь начинается с границ и выбора. Формирование клеточной мембраны создало разделение внутренней и внешней среды, которое требует постоянного энергетического обеспечения. Это разделение стало основой для ограничения химических реакций и концентрации энергии на нескольких ключевых метаболических путях, обеспечивая устойчивость и эффективность клеточной деятельности. Метаболические пути клетки обладают не только прямой энергетической потребностью. Они несут дополнительные издержки, связанные с поддержанием желаемого направления реакций, которые классическая механика рассматривает как фиксированные условия и, следовательно, считает "бесплатными". Новое исследование показывает, что такая "экономия" иллюзорна, а реальные энергетические расходы гораздо выше, чем принято считать. Команда под руководством Прафула Гаграни из Токийского университета предложила метод, позволяющий оценивать эти скрытые затраты. Метод ранжирует метаболические пути по их термодинамической стоимости, учитывая как поддержку одного пути, так и подавление других реакций. Это позволяет получить более точное представление о "цене" выбора клетки, чем традиционные энергетические оценки. По словам Гаграни, вдохновением для работы стала работа Эрика Смита, который составил перечень всех возможных путей, способных воспроизвести цикл Кальвина. Смит показал, что естественный фотосинтетический цикл является одним из наименее диссипативных, что удивительно с точки зрения термодинамики. "Невероятно, не правда ли?" - добавляет Гаграни, подчеркивая, что эволюция действительно ищет пути с минимальными скрытыми затратами. Новый подход не измеряет энергию напрямую, а оценивает маловероятность процесса, которая складывается из стоимости поддержания выбранного пути и стоимости ограничения альтернативных реакций. Совокупность этих факторов отражает реальную цену метаболического выбора, показывая, насколько сложно и дорого поддерживать жизнь на клеточном уровне. "Мы обнаружили явления, которых не ожидали", - объясняет Гаграни. Например, параллельные пути метаболизма иногда оказываются менее затратными, но в живых системах катализ, токсичность и другие факторы изменяют этот баланс. Разработанный метод открывает новые возможности для изучения происхождения и эволюции жизни, хотя окончательные ответы потребуют объединения усилий биологов, физиков и химиков.

Другие интересные новости:

▪ Дисплей для слепых

▪ CC2591 - микросхема высокочастотного усилителя

▪ Интернет для рыбной ловли

▪ Резиновый компьютер

▪ Время и качество сна зависит от пола

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей. Подборка статей

▪ статья После нас хоть потоп. Крылатое выражение

▪ статья Как следует жить, чтобы прожить максимально долго? Подробный ответ

▪ статья Аквапед-поплавок. Личный транспорт

▪ статья Большой 5-метровый самодельный ветрогенератор (Часть 2). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двуполярное питание с однополярного источника. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026