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:

Эстроген для терапии приливов при менопаузе 17.10.2026

Менопауза сопровождается не только прекращением менструаций, но и целым рядом физиологических изменений, которые у некоторых женщин заметно влияют на самочувствие и качество жизни. Одними из наиболее распространенных проявлений становятся так называемые вазомоторные симптомы - прежде всего внезапные приливы жара и ночная потливость. Теперь специалисты Американской коллегии врачей предложили обновленный подход к их лечению, распределив доступные методы на три линии терапии в зависимости от эффективности, надежности доказательств и стоимости. Основное место в новых рекомендациях заняла гормональная терапия эстрогеном. После анализа данных 90 исследований эксперты определили ее как наиболее предпочтительный вариант для пациенток, которым такое лечение не противопоказано. Женщинам с сохраненной маткой рекомендуется сочетание эстрогена с прогестогеном, тогда как после удаления матки может применяться только эстроген. По оценке авторов рекомендаций, такая терапия лучше других рассмотренны ...>>

Печатный сенсорный интерфейс с распознаванием пользователей 17.10.2026

Сенсорные поверхности давно стали привычной частью электроники, однако большинство таких интерфейсов требует достаточно сложной конструкции с электродами, проводниками и специальными чувствительными слоями. Японские инженеры предложили значительно более простой подход: превратить обычный прозрачный лист ПВХ в сенсорную панель при помощи лазерного принтера. При этом нанесенный рисунок способен не только фиксировать движение пальца, но и помогать системе различать пользователей. Разработкой занималась команда Технологического института Сибаура. Создание интерфейса сводится к нанесению тонером специального узора непосредственно на пластиковый лист. В отличие от традиционных сенсорных панелей, внутри такой поверхности не требуется размещать электроды или прокладывать провода. Регистрация возникающих сигналов и их последующая интерпретация выполняются отдельной электронной системой. В основе технологии лежит трибоэлектрический эффект - возникновение электрического заряда при контакте ...>>

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Случайная новость из Архива Протокол для проектирования многомерных состояний 23.12.2021 Неизбежное присутствие шума и недостатки в характеристиках экспериментальных устройств снижают общее качество генерации многомерных состояний. Чтобы преодолеть эти ограничения, группа исследователей из римского университета Сапиенца, Королевского университета Белфаста и университета Палермо использовала протокол адаптивной оптимизации, способный создавать произвольные многомерные состояния. Протокол адаптивной оптимизации конструирует произвольные многомерные состояния для решения задач квантовой информации, требующих нахождения оптимальных значений экспериментальных параметров в шумных условиях. Создание многомерных квантовых состояний в протоколах квантовой информации обеспечивает лучшую производительность в различных приложениях: от безопасной квантовой связи до отказоустойчивых квантовых вычислений. Значительным достижением стала бы разработка универсальных протоколов, способных конструировать произвольные многомерные квантовые состояния. С этой целью было предложено и разработано несколько стратегий и платформ. В рамках сценария полностью черного ящика протокол, предложенный учеными из университета Сапиенца, настраивает соответствующие экспериментальные параметры, полагаясь только на измеренное соответствие между произведенным и целевым состоянием, без необходимости описания настройки генерации. Схема автоматизированной платформы для конструирования произвольных состояний кудита по орбитальному угловому моменту фотонов. Параметры эксперимента адаптивно оптимизированы для генерации целевых состояний. Ученые экспериментально проверили протокол с использованием орбитального углового момента (ОУМ) классического света и одиночных фотонов. ОУМ - это степень свободы электромагнитного поля, связанная с его пространственным и фазовым профилем. Поскольку OУM представляет собой бесконечномерную степень свободы, он подходит для кодирования произвольных многомерных квантовых состояний. Авторы экспериментально реализовали протокол, используя платформу генерации состояний, основанную на динамике квантового блуждания в OУM и поляризационных степенях свободы. Путем настройки параметров операторов, действующих на состояние поляризации, можно спроектировать произвольное состояние пешехода, закодированное в пространстве OAM. Предлагаемый алгоритм оптимизации затем выполняет онлайн-настройку экспериментальных параметров, управляющих динамикой, для получения желаемого результата. Показано, что протокол оптимизации хорошо работает в шумных экспериментальных условиях для нескольких четырехмерных целевых состояний OУM. Наконец, команда исследовала адаптируемость протокола, введя изменяющийся во времени шум в качестве внешнего воздействия на значения параметров. Протокол нашел новое оптимальное решение после введения этих внешних возмущений. Предлагаемый протокол применим в самых разных обстоятельствах, даже при наличии помех, без необходимости значительной тонкой настройки.

Другие интересные новости:

▪ Интеллектуальная оптопара с драйвером затвора

▪ С интернетом мы чувствуем себя умнее

▪ Микроконтроллеры PIC18F1220, PIC18F1320

▪ Технологии Big Data для здравоохранения

▪ Прибор для бесконтактной идентификации по отпечатку пальца

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Стабилизаторы напряжения. Подборка статей

▪ статья Тонкомпенсированные регуляторы громкости. Искусство аудио

▪ статья Кто прячет голову в песок? Подробный ответ

▪ статья Лук причесночный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Дубление квасцами (квасцевание) овчин. Простые рецепты и советы

▪ статья FM приемник 1,5 - 170 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026