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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Accesorio NWT para probar circuitos LC. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Los medidores de características de amplitud-frecuencia NWT se utilizan ampliamente entre los radioaficionados. El deseo de aumentar la precisión de la medición del factor de calidad de los circuitos con su ayuda (en comparación con las soluciones de circuitos más simples) me llevó a la idea de hacer un accesorio al NWT en forma de sonda compacta. Además, de modo que sea posible medir con una precisión suficientemente alta la frecuencia de resonancia, el factor de calidad y la respuesta de frecuencia de los circuitos, tanto por separado como instalados directamente en estructuras. Por supuesto, en este caso es necesario asegurarse de que el voltaje de la señal en el circuito en estudio no supere el nivel de -20 dB en el gráfico de respuesta de frecuencia, para que las uniones pn de silicio no se abran. La apariencia de la sonda se muestra en la Fig. 1, y su diagrama está en la Fig. 2. Se ensambla un amplificador buffer de alta impedancia con una resistencia de entrada de 1 MOhm y una capacitancia de entrada de aproximadamente 2 pF utilizando los transistores VT1, VT3. El uso de dicha sonda y las características de su diseño se describen con suficiente detalle en el artículo de B. Stepanov "Un indicador de resonancia simple", publicado en la colección "Radio Yearbook 1985". En comparación con el dispositivo allí descrito, la versión propuesta de la sonda tiene mejores características. El uso de un detector NWT más sensible hizo posible reducir significativamente (casi cuatro veces) la capacitancia de los condensadores de acoplamiento, lo que redujo significativamente la influencia de los circuitos de medición en el factor de calidad del circuito en estudio. Gracias a esto, el error en la medición del factor de calidad del circuito (hasta 400...500) no supera el 5...10% en frecuencias desde cientos de kilohercios hasta 30 MHz. La sonda se conecta al circuito LC en estudio, por ejemplo, mediante pinzas de cocodrilo (ver Fig. 1).
La capacitancia de entrada de una sonda de este tipo puede ser de aproximadamente 2 pF, pero en la práctica, a tales valores, la capacitancia parásita de la instalación ya la afecta notablemente. La alta impedancia de entrada de la sonda del probador requirió su blindaje. En la Fig. 3 muestra que sin una pantalla externa, en ciertos niveles bajos, aparece ruido en la respuesta de frecuencia. La instalación de la sonda en la carcasa protectora elimina casi por completo las interferencias y mejora el desacoplamiento de entrada-salida, pero al mismo tiempo la capacitancia de entrada aumenta a 4,9...5 pF. Con los contactos de entrada de la sonda cerrados, el aislamiento será de al menos 62 dB a una frecuencia de 20 MHz.
Para aumentar la precisión de la medición de la frecuencia de resonancia real de los circuitos f (esto es importante, por ejemplo, al verificar o ajustar el emparejamiento de circuitos), es necesario introducir una corrección de acuerdo con la fórmula dada en el artículo de B. Stepanov. , solo que en lugar del número 3,5, sustitúyalo por el número 2,5. Para esta sonda se ve así: f = fр(1+2,5/C), donde fp - valor medido de la frecuencia resonante del circuito; C es la capacitancia del condensador del circuito en picofaradios. En la figura se muestra una fotografía del diseño de la sonda. 4. Para excluir la penetración directa de la señal, sin pasar por el circuito bajo prueba, en la entrada del detector, se utiliza fibra de vidrio recubierta con lámina de doble cara y la instalación se realiza en "puntos" en ambos lados de la placa.
Ambos lados del cable blindado común están conectados entre sí mediante puentes en cuatro o cinco lugares (uniformemente en toda el área de la placa). Los puntos de conexión para los condensadores de acoplamiento están espaciados: la entrada de la sonda de alta impedancia está en un lado y en el lado opuesto de la placa hay un blindaje sólido ("tierra"). El punto de soldadura para la resistencia de carga de la salida NWT R1 se encuentra en el otro lado de la placa, y frente a él en el lado opuesto hay un escudo sólido ("tierra"). Entre los condensadores de acoplamiento se coloca una fina pantalla de chapa en casi toda su longitud. Está soldado al tablero y cubierto con cinta aislante negra. Al repetir el diseño, en lugar de esta pantalla adicional, recomiendo simplemente alargar la placa entre 10...15 mm. La etapa de salida de alta corriente del amplificador buffer de alta impedancia de la sonda (aproximadamente 30 mA) proporciona una amplitud de señal de salida de hasta 1,4 V en una carga de baja impedancia (50 ohmios). Esto permite alcanzar el rango dinámico máximo del detector NWT. La configuración del amplificador se reduce a instalar una tensión constante de +2...4 V en el colector del transistor VT5, lo que se consigue seleccionando la resistencia R3. La corriente consumida por la sonda desde la fuente de alimentación es de aproximadamente 40 mA. La carga real en el circuito la crea un generador NWT con una resistencia de salida de 50 ohmios y una resistencia de carga R1 con una resistencia de 51 ohmios conectada en paralelo (al final, alrededor de 25 ohmios). Están conectados al circuito bajo prueba a través de un condensador de acoplamiento C1 con una capacidad de 1 pF. El grado de influencia de este circuito sobre el factor de calidad del circuito se puede evaluar utilizando las fórmulas dadas en el artículo de B. Stepanov. Cualquiera que quiera puede consultar, por ejemplo, el libro de V. Popov "Fundamentos de la teoría de circuitos" (Moscú: Escuela Superior, 1985), pero las fórmulas allí dadas son algo difíciles de analizar y comprender el significado físico de lo que está sucediendo. Será más fácil comprender la esencia de lo que está sucediendo si utilizamos el concepto de resistencia a las pérdidas. Resistencia a la pérdida total del bucle Rп se puede determinar por la formula Rп=XL/Qн, donde XL - resistencia inductiva de su bobina; qн - su buena calidad. Pérdida de resistencia del circuito cargado Rп igual a la suma de las resistencias de las pérdidas propias del circuito descargado Rк y pérdidas introducidas por la carga Rн. Esto último para nuestro caso de encender la resistencia de la fuente de señal de baja resistencia Res a través del divisor de corriente capacitivo es igual a Rн = Res (CSt./(DEк+Cen))2. Si la capacidad de contorno Cк significativamente mayor que la capacitancia de entrada Cen, esta fórmula se simplifica a Rн = Res (CSt./DEк)2, La resistencia introducida en el circuito disminuye en proporción al cuadrado de la relación entre las capacitancias del acoplamiento y los condensadores del circuito.
Consideremos un ejemplo real de medición de los parámetros de un circuito oscilatorio, que consta de un inductor de alta calidad enrollado en un anillo T50-6 de Amidon y un condensador con una capacidad de 38 pF. 1. Capacidad de circuito completo Сm = Cк+Cen\u43d XNUMX pF. 2. Utilizando el gráfico de respuesta de frecuencia (Fig. 5), determinamos la frecuencia de resonancia f=18,189 MHz y el factor de calidad Qн=237,76 (aunque débilmente, pero sigue siendo un circuito cargado). 3. Vaya a la pestaña "Cálculos de ingeniería de radio" del programa NWT, ingrese la capacitancia del circuito y su frecuencia de resonancia en las celdas de la tabla y encuentre la inductancia de la bobina L = 1,78 μH. Su reactancia inductiva XL= = 203,5 ohmios. Por tanto, la resistencia a pérdidas del circuito cargado, calculada mediante la fórmula Rп = XL/Qн será de 0,86 ohmios. La resistencia a la pérdida introducida por la carga, la fuente de la señal, se encuentra mediante la fórmula Rн = Res (CSt./(DEк+Cen))2. Sustituyendo en él los valores conocidos de los parámetros de los elementos, obtenemos el valor Rн= 0,0135 ohmios. Desde aquí encontramos la resistencia de pérdida del propio circuito descargado Rк=0,847 Ohm y el factor de calidad del circuito descargado Qк= 240. El valor medido directamente del factor de calidad, sin estos nuevos cálculos esclarecedores, es igual a 237,76. Como podemos ver, el error de medición debido a la influencia de una fuente de señal de baja resistencia en nuestro dispositivo es despreciable y será menor cuanto mayor sea la capacitancia del circuito o mayor sea su impedancia característica. Autor: Sergey Belenetsky (US5MSQ)
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