用于测试 LC 电路的 NWT 附件。方案、说明

NWT 附件，用于测试 LC 电路。无线电电子电气工程百科全书

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NWT 频率响应计被业余无线电爱好者广泛使用。借助其帮助（与最简单的电路解决方案相比）提高电路品质因数测量精度的愿望使我产生了以紧凑型探头的形式连接到 NWT 的想法。此外，这样就可以以足够高的精度测量电路的谐振频率、品质因数和频率响应——无论是单独测量还是直接安装在结构中。当然，在这种情况下，需要确保所研究电路上的信号电压不超过频率响应图上-20dB的水平，以便硅pn结不开路。

探头外观如图所示。 1，其示意图如图2所示。 1、晶体管VT2、VT1上装配有输入电阻为3MΩ、输入电容约为1985pF的高阻缓冲放大器。 B. Stepanov 发表在“Radio Yearbook 400”集上的文章“A Simple Resonance Indicator”对这种探头的使用和设计特征进行了足够详细的描述。与那里描述的设备相比，所提出的探针版本具有更好的特性。使用更灵敏的 NWT 检测器可以显着（几乎四倍）降低耦合电容器的电容，从而显着降低测量电路对所研究电路的品质因数的影响。因此，在数百千赫兹至 500 MHz 的频率下，测量电路品质因数（高达 5 ... 10）的误差不超过 30 ... 1%。例如，使用鳄鱼夹将探头连接到所研究的 LC 电路（见图 XNUMX）。

用于测试 LC 电路的 NWT 附件
米。一、探头外观

用于测试 LC 电路的 NWT 附件
米。 2. 探头示意图

这种探头的输入电容约为 2 pF，但实际上，采用这样的值，安装的寄生电容已经产生了明显的影响。测试探头的高输入阻抗使得有必要对其进行屏蔽。上图。图 3 显示，在没有外部屏幕的情况下，在某些低水平下，频率响应上会出现噪声。将探头安装在屏蔽罩中几乎完全消除了干扰并改善了“输入-输出”去耦，但同时输入电容增加至 4,9 ... 5 pF。当探头的输入触点闭合时，在 62 MHz 频率下隔离度至少为 20 dB。

用于测试 LC 电路的 NWT 附件
米。 3.频率响应图

为了提高测量电路真实谐振频率f的精度（这一点很重要，例如在检查或调整电路耦合时），有必要根据B. Stepanov文章中给出的公式引入修正，但不是数字3,5，而是将数字2,5代入其中。对于这个探测器，它看起来像这样：

f = f_р(1+2,5/C),

其中 f_p ——电路谐振频率的测量值； C 是电路电容器的电容，以皮法为单位。

探针设计的照片如图 4 所示。 XNUMX. 为了排除信号绕过被测电路直接渗透到探测器输入，使用双面箔玻璃纤维，并在板两侧的“贴片”上进行安装。

用于测试 LC 电路的 NWT 附件
米。 4. 探头设计

公共丝网的两侧通过四到五个位置的跳线互连（均匀地分布在电路板的整个区域）。耦合电容器的连接点是分开的 - 高阻探头的输入位于一侧，而电路板的另一侧有一个实心屏蔽（“接地”）。 NWT R1输出负载电阻的焊接点位于电路板的另一侧，与它相对的另一侧是实心屏蔽（“地”）。在耦合电容器之间，几乎在其整个长度上安装了由薄锡制成的屏蔽。它被焊接到板上并用黑色电工胶带覆盖。重复设计时，我建议简单地将电路板加长 10 ... 15 毫米，而不是额外的屏幕。

高电阻探头缓冲放大器的高输出级电流（约 30 mA）可为低电阻负载 (1,4 Ω) 提供高达 50 V 的输出信号幅度。这使您可以最大化 NWT 探测器的动态范围。设置放大器归结为在晶体管 VT2 的集电极上安装 +4 ... 5 V 的恒定电压。这是通过选择电阻器 R3 来实现的。探头从电源消耗的电流约为 40 mA。

电路的实际负载由输出阻抗为 50 欧姆的 NWT 发生器和与其并联的电阻为 1 欧姆的负载电阻 R51（因此约为 25 欧姆）创建。它们通过 1 pF 耦合电容器 C1 连接到被测电路。

您可以使用 B. Stepanov 文章中给出的公式来估计该电路对电路品质因数的影响程度。任何愿意的人都可以看，例如，V. Popov 的书“电路理论基础”（M.：Vysshaya Shkola，1985），但是其中给出的公式有点难以分析和理解正在发生的事情的物理意义。

如果我们使用损失抵抗的概念，就会更容易理解正在发生的事情的本质。总环路损耗电阻R_п 可由公式确定

R_п=X_L/Q_н,

其中 X_L - 其线圈的感应电阻；问_н - 她的善良。

负载电路的损耗电阻 R_п 等于空载电路 R 自身损耗的电阻之和_к 和负载 R 引入的损耗_н。最后是我们打开低电阻信号源R的电阻的情况_东方通过电容分流器等于

R_н= R._东方（C_捆绑/（从_к+С_凛))².

如果等高线容量 C_к 明显大于输入电容C_凛，这个公式简化为

R_н= R._东方（C_捆绑/和_к)²,

引入电路的电阻与耦合电容器和电路电容器的电容之比的平方成比例地减小。

米。 5.频率响应图

考虑一个测量振荡电路参数的真实示例，该电路由缠绕在 Amidon T50-6 环上的高质量电感器和 38 pF 电容器组成。

1.全电路容量

С_m = C._к+С_凛\u43d XNUMX pF。

2.根据频率响应图（图5），我们确定谐振频率f = 18,189 MHz和品质因数Q_нØ 237,76（虽然很弱，但仍然是一个负载电路）。

3. 转到 NWT 程序的“无线电工程计算”选项卡，将电路电容及其谐振频率输入到表的单元格中，并找到线圈电感 L = 1,78 μH。其感抗X_L= = 203,5 欧姆。

因此，负载电路的损耗电阻由公式 R 计算得出_п= X_L/Q_н 将为 0,86 欧姆。由负载、信号源引入，损耗电阻由公式求得

R_н= R._东方（C_捆绑/（从_к+С_凛))².

将元素参数的已知值代入其中，我们得到值R_н0,0135 欧姆。从这里我们可以找到实际空载电路的损耗电阻R_кØ 0,847 欧姆和空载电路 Q 的品质因数_к= 240。

未经这些重新计算，直接测量的品质因数为 237,76。正如您所看到的，在我们的设备中，由于低电阻信号源的影响而产生的测量误差可以忽略不计，并且电路的电容越大或特性阻抗越高，测量误差越小。

作者：谢尔盖·贝莱涅茨基 (US5MSQ)

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