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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Видеокамера для животных со встроенной кормушкой 08.07.2021 Украинская компания Petcube представила новую камеру для ухода за животными со встроенной кормушкой Petcube Bites 2 Lite. Устройство позволяет владельцам животных ухаживать за своими любимцами отдаленно через смартфон, а также слышать и говорить с ними. Bites 2 Lite передает на смартфон пользователя HD-видео в качестве 1080p через широкоугольный объектив в 160°, имеет 8-кратное цифровое увеличение и ночное видение на расстоянии до 9 метров в темноте. Кроме того камера обеспечивает двустороннюю аудиосвязь, позволяя слышать, что происходит в комнате и разговаривать со своим домашним любимцем. Камера имеет минималистичный дизайн, который подойдет практически к любому интерьеру. Также этой осенью Pecube выпустит цветные контейнеры для лакомства. В качестве дополнительного аксессуара можно будет приобрести розовый, голубой или оранжевый хоппер, изготовленные из твердого пластика, что делает их безопасными даже для больших собак. Petcube Bites 2 Lite использует те же мобильные приложения, что и другие продукты компании - Petcube Bites 2, Petcube Play 2 и Petcube Cam. Пользователи могут легко переключаться между различными устройствами, а также делиться доступом к камере с семьей и друзьями.

Другие интересные новости:

▪ Пора летать на водороде

▪ Коммуникационные процессоры LSI Axxia 4500 на архитектуре ARM

▪ Новый связующий материал для аккумуляторов

▪ Таблетка от ярости

▪ Самый крошечный хищник

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Край родной долготерпенья, край ты русского народа! Крылатое выражение

▪ статья Какие обстоятельства привели к гибели 38 человек, которые играли в петанк? Подробный ответ

▪ статья Примула весенняя. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Arduino. Операции аналогового ввода-вывода, работа со звуком. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Перерезывание пальца. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026