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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Anbau an NWT zum Testen von LC-Schaltungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik NWT-Frequenzgangmessgeräte werden häufig von Funkamateuren verwendet. Der Wunsch, mit seiner Hilfe die Genauigkeit der Messung des Qualitätsfaktors der Schaltkreise (im Vergleich zu den einfachsten Schaltkreislösungen) zu verbessern, brachte mich auf die Idee, eine Befestigung am NWT in Form einer kompakten Sonde vorzunehmen. Darüber hinaus wäre es möglich, die Resonanzfrequenz, den Gütefaktor und den Frequenzgang von Schaltkreisen mit ausreichend hoher Genauigkeit zu messen – sowohl einzeln als auch direkt in die Strukturen eingebaut. In diesem Fall muss natürlich sichergestellt werden, dass die Signalspannung an der untersuchten Schaltung den Wert von -20 dB im Frequenzgangdiagramm nicht überschreitet, damit sich Silizium-PN-Übergänge nicht öffnen. Das Aussehen der Sonde ist in Abb. dargestellt. 1, und sein Diagramm ist in Abb. 2. Auf den Transistoren VT1, VT2 wird ein hochohmiger Pufferverstärker mit einem Eingangswiderstand von 1 MΩ und einer Eingangskapazität von ca. 3 pF aufgebaut. Die Verwendung einer solchen Sonde und die Konstruktionsmerkmale werden in B. Stepanovs Artikel „A Simple Resonance Indicator“, veröffentlicht in der Sammlung „Radio Yearbook 1985“, ausreichend detailliert beschrieben. Gegenüber dem dort beschriebenen Gerät weist die vorgeschlagene Sondenversion bessere Eigenschaften auf. Durch den Einsatz eines empfindlicheren NWT-Detektors konnte die Kapazität der Koppelkondensatoren deutlich (fast um das Vierfache) reduziert werden, wodurch der Einfluss der Messschaltungen auf den Qualitätsfaktor der untersuchten Schaltung deutlich reduziert wurde. Aus diesem Grund überschreitet der Fehler bei der Messung des Qualitätsfaktors der Schaltung (bis zu 400 ... 500) 5 ... 10 % bei Frequenzen von Hunderten von Kilohertz bis 30 MHz nicht. Der Anschluss der Sonde an den untersuchten LC-Kreis erfolgt beispielsweise über Krokodilklemmen (siehe Abb. 1).
Die Eingangskapazität einer solchen Sonde kann etwa 2 pF betragen, in der Praxis wirkt sich jedoch bei solchen Werten die parasitäre Kapazität der Installation bereits merklich aus. Die hohe Eingangsimpedanz der Prüfspitze machte eine Abschirmung erforderlich. Auf Abb. 3 zeigt, dass ohne externen Bildschirm bei bestimmten niedrigen Pegeln Rauschen im Frequenzgang auftritt. Durch den Einbau der Sonde in ein Abschirmgehäuse werden Störungen nahezu vollständig beseitigt und die „Eingang-Ausgang“-Entkopplung verbessert, gleichzeitig erhöht sich jedoch die Eingangskapazität auf 4,9 ... 5 pF. Bei geschlossenen Eingangskontakten der Sonde beträgt die Isolation mindestens 62 dB bei einer Frequenz von 20 MHz.
Um die Genauigkeit der Messung der tatsächlichen Resonanzfrequenz von Schaltkreisen f zu verbessern (dies ist beispielsweise wichtig, wenn die Kopplung von Schaltkreisen überprüft oder eingestellt wird), ist es erforderlich, eine Korrektur gemäß der im Artikel von B. Stepanov angegebenen Formel einzuführen , aber anstelle der Zahl 3,5 ersetzen Sie die Zahl 2,5. Für diese Sonde sieht es so aus: f = fр(1+2,5/C), wo fp - Messwert der Resonanzfrequenz des Stromkreises; C ist die Kapazität des Schaltungskondensators in Picofarad. Ein Foto des Sondendesigns ist in Abb. dargestellt. 4. Um eine direkte Signaldurchdringung zum Detektoreingang unter Umgehung des zu prüfenden Stromkreises auszuschließen, wird doppelseitige Glasfaserfolie verwendet und die Montage erfolgt auf „Patch“ auf beiden Seiten der Platine.
Beide Seiten des gemeinsamen Drahtschirms sind an vier bis fünf Stellen (gleichmäßig über die gesamte Fläche der Platine) durch Brücken miteinander verbunden. Die Anschlusspunkte der Koppelkondensatoren sind getrennt – auf der einen Seite befindet sich der Eingang des hochohmigen Tastkopfes, auf der gegenüberliegenden Seite der Platine befindet sich eine massive Abschirmung („Masse“). Der Lötpunkt des Ausgangslastwiderstands NWT R1 befindet sich auf der anderen Seite der Platine und ihm gegenüber befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite ein massiver Schirm („Masse“). Zwischen den Koppelkondensatoren ist nahezu über die gesamte Länge eine Abschirmung aus dünnem Zinn eingebaut. Es wird auf die Platine gelötet und mit schwarzem Isolierband abgedeckt. Bei der Wiederholung des Designs empfehle ich statt dieser zusätzlichen Blende, die Platine einfach um 10 ... 15 mm länger zu machen. Der hohe Ausgangsstufenstrom des hochohmigen Sondenpufferverstärkers (ca. 30 mA) liefert eine Ausgangssignalamplitude von bis zu 1,4 V an einer niederohmigen Last (50 Ω). Dadurch können Sie den Dynamikbereich des NWT-Detektors maximieren. Beim Einrichten des Verstärkers kommt es darauf an, am Kollektor des Transistors VT2 eine konstante Spannung von +4 ... 5 V anzulegen. Dies wird durch die Auswahl des Widerstands R3 erreicht. Der Strom, den die Sonde von der Stromquelle verbraucht, beträgt etwa 40 mA. Die eigentliche Last für die Schaltung wird durch den NWT-Generator mit einer Ausgangsimpedanz von 50 Ohm und einem parallel dazu geschalteten Lastwiderstand R1 mit einem Widerstandswert von 51 Ohm (also ca. 25 Ohm) erzeugt. Sie sind über einen 1 pF-Koppelkondensator C1 mit der zu prüfenden Schaltung verbunden. Sie können den Einfluss dieser Schaltung auf den Qualitätsfaktor der Schaltung anhand der Formeln im Artikel von B. Stepanov abschätzen. Jeder, der möchte, kann sich zum Beispiel das Buch „Grundlagen der Schaltkreistheorie“ von V. Popov (M.: Vysshaya Shkola, 1985) ansehen, aber die dort angegebenen Formeln sind etwas schwierig zu analysieren und die physikalische Bedeutung dessen zu verstehen, was ist Ereignis. Es wird einfacher sein, das Wesentliche des Geschehens zu verstehen, wenn wir das Konzept der Verlustresistenz verwenden. Gesamtschleifenverlustwiderstand Rп kann durch die Formel bestimmt werden Rп=XL/Qн, wo xL - induktiver Widerstand seiner Spule; Qн - ihre Freundlichkeit. Verlustwiderstand des belasteten Stromkreises Rп gleich der Summe der Widerstände der Eigenverluste eines unbelasteten Stromkreises Rк und durch die Last R verursachte Verlusteн. Das letzte für unseren Fall des Einschaltens des Widerstands einer niederohmigen Signalquelle ROsten durch einen kapazitiven Stromteiler ist gleich Rн = ROsten (CSt./(AUSк+ C.vh))2. Wenn die Konturkapazität Cк deutlich größer als die Eingangskapazität Cvh, vereinfacht sich diese Formel zu Rн = ROsten (CSt./MITк)2, Der in den Stromkreis eingeführte Widerstand nimmt proportional zum Quadrat des Verhältnisses der Kapazitäten der Koppel- und Schaltungskondensatoren ab.
Betrachten Sie ein reales Beispiel für die Messung der Parameter eines Schwingkreises, der aus einer hochwertigen Induktivität besteht, die auf einen Amidon T50-6-Ring gewickelt ist, und einem 38-pF-Kondensator. 1. Volle Schaltungskapazität Сm C =к+ C.vh\u43d XNUMX pF. 2. Anhand des Frequenzgangdiagramms (Abb. 5) ermitteln wir die Resonanzfrequenz f = 18,189 MHz und den Gütefaktor Qн\u237,76d XNUMX (wenn auch schwach, aber immer noch ein belasteter Stromkreis). 3. Gehen Sie zur Registerkarte „Radio Engineering Calculations“ des NWT-Programms, geben Sie die Kapazität des Stromkreises und seine Resonanzfrequenz in die Zellen der Tabelle ein und ermitteln Sie die Spuleninduktivität L = 1,78 μH. Seine induktive Reaktanz XL= = 203,5 Ohm. Somit wird der Verlustwiderstand des belasteten Stromkreises nach der Formel R berechnetп = XL/Qн beträgt 0,86 Ohm. Eingeführt durch die Last, die Signalquelle, wird der Verlustwiderstand durch die Formel ermittelt Rн = ROsten (CSt./(AUSк+ C.vh))2. Setzen wir die bekannten Werte der Parameter der Elemente ein, erhalten wir den Wert Rн\u0,0135d XNUMX Ohm. Von hier aus ermitteln wir den Verlustwiderstand des tatsächlichen unbelasteten Stromkreises Rк\u0,847d XNUMX Ohm und Gütefaktor eines unbelasteten Stromkreises Qк= 240. Der direkt gemessene Qualitätsfaktor, ohne diese Neuberechnungen, beträgt 237,76. Wie Sie sehen, ist der Messfehler durch den Einfluss einer niederohmigen Signalquelle in unserem Gerät vernachlässigbar und wird umso kleiner, je größer die Kapazität des Stromkreises bzw. je höher sein Wellenwiderstand ist. Autor: Sergey Belenetsky (US5MSQ)
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