Attacco NWT per testare circuiti LC. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione

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I misuratori delle caratteristiche di ampiezza-frequenza NWT sono ampiamente utilizzati tra i radioamatori. Il desiderio di aumentare la precisione della misurazione del fattore di qualità dei circuiti con il suo aiuto (rispetto alle soluzioni circuitali più semplici) mi ha portato all'idea di realizzare un allegato al TNM sotto forma di una sonda compatta. Inoltre, in modo tale che sia possibile misurare con una precisione sufficientemente elevata la frequenza di risonanza, il fattore di qualità e la risposta in frequenza dei circuiti, sia separatamente che installati direttamente nelle strutture. Naturalmente in questo caso è necessario assicurarsi che la tensione del segnale sul circuito in studio non superi il livello di -20 dB sul grafico della risposta in frequenza, in modo che le giunzioni pn del silicio non si aprano.

L'aspetto della sonda è mostrato in Fig. 1, e il suo diagramma è in Fig. 2. Un amplificatore buffer ad alta impedenza con una resistenza di ingresso di 1 MOhm e una capacità di ingresso di circa 2 pF viene assemblato utilizzando i transistor VT1, VT3. L'uso di tale sonda e le caratteristiche del design sono descritti in modo sufficientemente dettagliato nell'articolo di B. Stepanov "Un semplice indicatore di risonanza", pubblicato nella raccolta "Radio Yearbook 1985". Rispetto al dispositivo ivi descritto, la versione proposta della sonda presenta caratteristiche migliori. L'uso di un rilevatore NWT più sensibile ha permesso di ridurre significativamente (quasi quattro volte) la capacità dei condensatori di accoppiamento, riducendo significativamente l'influenza dei circuiti di misurazione sul fattore di qualità del circuito in esame. Grazie a ciò, l'errore nella misurazione del fattore di qualità del circuito (fino a 400...500) non supera il 5...10% a frequenze da centinaia di kilohertz a 30 MHz. La sonda è collegata al circuito LC in studio, ad esempio, utilizzando clip a coccodrillo (vedi Fig. 1).

Riso. 1. Aspetto della sonda

Riso. 2. Schema della sonda

La capacità di ingresso di tale sonda può essere di circa 2 pF, ma in pratica, a tali valori, la capacità parassita dell'installazione la influenza già notevolmente. L'elevata impedenza di ingresso della sonda del tester ne ha reso necessaria la schermatura. Nella fig. 3 mostra che senza uno schermo esterno, a certi livelli bassi, appare del rumore sulla risposta in frequenza. L'installazione della sonda nell'alloggiamento schermato elimina quasi completamente le interferenze e migliora il disaccoppiamento ingresso-uscita, ma allo stesso tempo la capacità di ingresso aumenta a 4,9...5 pF. Con i contatti d'ingresso della sonda chiusi, l'isolamento sarà di almeno 62 dB alla frequenza di 20 MHz.

Riso. 3. Grafico della risposta in frequenza

Per aumentare la precisione nella misurazione della frequenza di risonanza reale dei circuiti f (questo è importante, ad esempio, quando si controlla o si regola l'accoppiamento dei circuiti), è necessario introdurre una correzione secondo la formula fornita nell'articolo di B. Stepanov , solo che invece del numero 3,5, sostituiscilo con il numero 2,5. Per questa sonda appare così:

f = f_р(1+2,5/C),

dove f_p - valore misurato della frequenza di risonanza del circuito; C è la capacità del condensatore del circuito in picofarad.

Una foto del design della sonda è mostrata in Fig. 4. Per escludere la penetrazione diretta del segnale, bypassando il circuito in prova, nell'ingresso del rilevatore, viene utilizzata fibra di vetro rivestita con pellicola su entrambi i lati e l'installazione viene eseguita su "punti" su entrambi i lati della scheda.

Riso. 4. Progettazione della sonda

Entrambi i lati del filo schermato comune sono collegati tra loro tramite ponticelli in quattro-cinque punti (uniformemente su tutta l'area della scheda). I punti di connessione per i condensatori di accoppiamento sono distanziati: su un lato c'è l'ingresso della sonda ad alta impedenza e sul lato opposto della scheda è presente uno schermo solido ("terra"). Il punto di saldatura per il resistore di carico dell'uscita NWT R1 si trova sull'altro lato della scheda e di fronte ad esso sul lato opposto è presente uno schermo solido ("terra"). Tra i condensatori di accoppiamento per quasi tutta la loro lunghezza è installata una sottile schermatura in lamiera. È saldato alla scheda e coperto con nastro isolante nero. Quando si ripete il disegno, invece di questo schermo aggiuntivo, consiglio semplicemente di allungare la scheda di 10...15 mm.

Lo stadio di uscita ad alta corrente dell'amplificatore buffer ad alta impedenza della sonda (circa 30 mA) fornisce un'ampiezza del segnale di uscita fino a 1,4 V in un carico a bassa impedenza (50 ohm). Ciò consente di realizzare la massima gamma dinamica del rilevatore NWT. La configurazione dell'amplificatore si riduce all'installazione di una tensione costante di +2...4 V sul collettore del transistor VT5, ciò si ottiene selezionando il resistore R3. La corrente consumata dalla sonda dalla fonte di alimentazione è di circa 40 mA.

Il carico reale sul circuito è creato da un generatore NWT con una resistenza di uscita di 50 Ohm e un resistore di carico R1 con una resistenza di 51 Ohm collegato in parallelo ad esso (alla fine - circa 25 Ohm). Sono collegati al circuito in prova tramite un condensatore di accoppiamento C1 con una capacità di 1 pF.

Il grado di influenza di questo circuito sul fattore di qualità del circuito può essere valutato utilizzando le formule fornite nell'articolo di B. Stepanov. Chiunque voglia può guardare, ad esempio, il libro di V. Popov "I fondamenti della teoria dei circuiti" (Mosca: scuola superiore, 1985), ma le formule fornite sono alquanto difficili da analizzare e comprendere il significato fisico di ciò che sta accadendo.

Sarà più facile comprendere l'essenza di ciò che sta accadendo se utilizziamo il concetto di resistenza alle perdite. Resistenza totale alla perdita del circuito R_п può essere determinato dalla formula

R_п=X_L/Q_н,

dove X_L - resistenza induttiva della sua bobina; Q_н - la sua buona qualità.

Resistenza di perdita del circuito caricato R_п pari alla somma delle resistenze delle perdite proprie del circuito a vuoto R_к e le perdite introdotte dal carico R_н. Quest'ultimo per il nostro caso di accensione della resistenza della sorgente di segnale a bassa resistenza R_Oriente attraverso il divisore di corrente capacitivo è uguale a

R_н = R_Oriente (C_legame/(DA_к+С_Rin))².

Se la capacità del contorno C_к significativamente maggiore della capacità di ingresso C_Rin, questa formula si semplifica a

R_н = R_Oriente (C_legame/DA_к)²,

La resistenza introdotta nel circuito diminuisce in proporzione al quadrato del rapporto tra le capacità dei condensatori di accoppiamento e di circuito.

Riso. 5. Grafico della risposta in frequenza

Consideriamo un esempio reale di misurazione dei parametri di un circuito oscillatorio, costituito da un induttore di alta qualità avvolto su un anello T50-6 di Amidon e un condensatore con una capacità di 38 pF.

1. Piena capacità del circuito

С_m = C_к+С_Rin\u43d XNUMX pF.

2. Utilizzando il grafico della risposta in frequenza (Fig. 5), determiniamo la frequenza di risonanza f=18,189 MHz e il fattore di qualità Q_н=237,76 (anche se debolmente, ma pur sempre un circuito carico).

3. Vai alla scheda "Calcoli di ingegneria radio" del programma NWT, inserisci la capacità del circuito e la sua frequenza di risonanza nelle celle della tabella e trova l'induttanza della bobina L = 1,78 μH. La sua reattanza induttiva X_L= = 203,5 Ohm.

Pertanto, la resistenza alle perdite del circuito caricato, calcolata utilizzando la formula R_п = X_L/Q_н sarà 0,86 Ohm. La perdita di resistenza introdotta dal carico, sorgente del segnale, si trova utilizzando la formula

R_н = R_Oriente (C_legame/(DA_к+С_Rin))².

Sostituendo in esso i valori noti dei parametri degli elementi, otteniamo il valore R_н=0,0135 Ohm. Da qui troviamo la resistenza di perdita del circuito stesso scarico R_к=0,847 Ohm e il fattore di qualità del circuito scarico Q_к= 240.

Il valore misurato direttamente del fattore qualità, senza questi chiarificatori ricalcoli, è pari a 237,76. Come possiamo vedere, l'errore di misurazione dovuto all'influenza di una sorgente di segnale a bassa resistenza nel nostro dispositivo è trascurabile e sarà minore quanto maggiore è la capacità del circuito o quanto maggiore è la sua impedenza caratteristica.

Autore: Sergey Benenetsky (US5MSQ)

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