Измерение больших сопротивлений в радиолюбительских условиях

Измерительная лаборатория радиолюбителя

В этой статье мы рассмотрим вопрос:

У Вас нет денег на его приобретение? Это не полный конец всем Вашим стремлениям. Осциллографом пользуются намного реже, чем Тестером. Чаще всего, он вовсе не нужен. Но когда разбогатеете, то купите.

Осциллограф универсальный предназначен для наблюдения формы импульсных сигналов, измерения их амплитуды, длительности и частоты следования.

Осциллографы бывают низкочастотные и высокочастотные, одновходовые (одноканальные) и многовходовые(многоканальные), однолучевые и двухлучевые. Бывают и другие навороченные осциллографы и навороты в них.

Так же как для Тестера, чем больше наворотов, тем больше цена. Вам необходимо сделать выбор осциллографа по Вашим запросам и деньгам.

Какой осциллограф лучше выбрать? В идеале нужно стремиться к двухлучевому осциллографу. Что это такое? На экране такого осциллографа можно наблюдать одновременно два сигнала. Например сигнал на входе усилителя (или преобразователя), и его выходе.

Такой осциллограф имеет электронно-лучевую трубку (экран) с двумя независимыми пушками. Немного похуже – двухканальный. На нём так же как на двухлучевом можно наблюдать одновременно два сигнала. Разница лишь в том, что там, всего лишь один луч поочерёдно, с большой частотой «подсвечивает» оба сигнала.

Недостаток заметен лишь на большой частоте. Я пользуюсь двухканальным С1-77, и он меня устраивает. На таком осциллографе имеется функция сложения сигналов так, что без сложных и дорогих приборов можно оценить, например, величину искажений усилителя мощности звуковой частоты.

Для опытных радиолюбителей я повторю – «оценить», а не измерить коэффициент гармоник (нелинейных искажений).

3. Индикаторная отвёртка (неоновая, а лучше светодиодная) – зачем лезть в 220 вольт тестером, если можно проверить наличие сети отвёрткой, а светодиодной вообще можно даже заниматься прозвонкой кабелей и жгутов (монтажных и кабельных). Это очень дешёвая, удобная, а в ряде случаев — незаменимая вещь.

Кроме указанных приборов, может быть огромное количество других разных приборов, зависит от желания самого радиолюбителя и его кошелька. Но применяются они крайне редко.

— Второй Тестер – на всякий случай, выберите какой нибудь мультиметр;

— Высокоомный вольтметр – для измерения слабых токов в электрических цепях (можно тестер из серии Ц52.., Ц53.., но не все, а может быть и другой);

— Омметр – простейший приборчик, удобный при прозвонке кабелей, если сигнальной светодиодной отверткой можно узнать, есть контакт или его нет, то омметром можно оценить качество контакта (например М-57Д);

— Вольтметр с высокочастотной измерительной головкой – для измерения амплитуды высокочастотного сигнала (например В7-36);

— Генератор синусоидального сигнала в диапазоне: 1 – 10 000 Герц – для работы с усилителями звуковой частоты и др.(любого типа);

— Частотомеры – вдруг, когда нибудь понадобятся (любые).

Всё остальное, измеряющее что либо, что Вы увидите или узнаете, Вам может понадобиться, но вероятнее всего Вами не используется никогда. Если у Вас большое помещение, то можете туда «наваливать» всё что хотите, но не превращайте его в склад.

Я специально перечислил марки измерительных приборов, которые выпускались ещё Советским Союзом, потому что их надёжность проверена временем, а их цена явно не высокая по сравнению с более «свежими» аналогами.

Что ещё хотелось бы добавить, если у Вас есть возможность, приобретённые приборы обязательно «поверьте» (не проверьте, а ПОВЕРЬТЕ — сдайте в лицензированную лабораторию измерительной техники на поверку, чтобы сравнить с эталонами) и откалибруйте те, которые калибруются.

Ну а если не поверите приборы, это тоже не страшно, просто их показания могут быть не точными.

Источник: https://meanders.ru/izmerlaborat.shtml

Неочевидная схемотехника: часть вторая. Сопротивление небесполезно

Итак, вторая статья из цикла, про которую я уже неоднократно упоминал. Сегодня постараюсь упихать в головы читателей несколько ключевых моментов, без которых нельзя жить на свете. До сих пор я говорил про согласование, согласованную нагрузку. Что-то упоминал про ширину линии, которая вроде как должна быть строго определенной.

Пришло время расставить точки. Вам потребуется пластиковая бутылка и ножницы бесконечная пара проводов и немного терпения, добро пожаловать под кат!
Зайдем издалека. Возьмем генератор с внутренним сопротивлением R. И к нему подключим нагрузку R1. Обычная такая схема.

Вопрос в том, насколько эта схема эффективна? При каком сопротивлении на нагрузке можно получить максимальную мощность?
и вот мы уже получаем, что максимальная мощность выделяется, когда R = R1. В этом случае говорят, что система генератор-нагрузка согласована. Ну а теперь пошли фокусы. Подаем в нашу схему большую частоту.

В прошлый раз мы видели, что в разных частях линии напряжение может быть совсем разным. Вот пусть на нашей схеме будет вот так:

да, забудьте пока про узлы-пучности, стоячих волн нет, рассматриваем только падающую. В любом случае «в лоб» закон ома для этой картинки уже не применить.

Вот когда начинается такая беда, значит мы имеем дело с длинной линией. Заодно можно вспомнить наши сопли из припоя и 1206 конденсаторы, которые начинают вести себя как попало на каких то частотах, опять же из-за того, что размеры сравнимы с длиной волны и там появляются всякие шлейфы, стоячие волны и резонансы.

Все это называют устройствами с распределенными параметрами. Обычно говорят про распределённые параметры, когда размеры элементов превышают λ/10 (т. е. одну десятую длины волны) (спасибо EW1UA за удачную фразу)

Так что же нам делать с нашей схемой? В прошлый раз мы говорили про длину линий, не затрагивая другие параметры. Пора исправить это недоразумение. Представьте, что генератор (или выходной каскад, например), качает в линию мощность. Никакой отраженной волны (пока) нет, наш генератор вообще не знает, что с той стороны линии, качает в никуда.

Это как будто берем динамик, подносим к трубе и в трубу уходят звуковые волны. Параметры такой системы можно определить по-разному. Можно определить(пока, правда, не понятно, как) ток и напряжение. А можно определить мощность (произведение тока на напряжение) и отношение напряжения к току в линии. Последняя величина имеет смысл сопротивления.

Ее так и называют — волновое сопротивление. И величина эта для конкретно взятой линии (и на конкретной частоте, если быть точным) всегда одинаковая, от генератора не зависит. Если вы возьмете бесконечную линию с каким-то заданным Z (так обычно обозначают волновое сопротивление) и подключите к ней ваш мультиметр, он это сопротивление и покажет.

Хотя, казалось бы, просто пара проводов. А вот если пара будет конечной, как это обычно и бывает в нашей жизни, возникнет отражение на конце линии, стоячая волна. Поэтому ваш мультиметр покажет бесконечное сопротивление (это будет, в принципе, пучность).

Итак, по линии бежит волна.

Волновое сопротивление линии не меняется (говорят, что линия регулярна), отношение напряжения к току одинаковое. А теперь — бах! — сопротивление линии совершает скачок.

Так как дальше соотношения между током и напряжением будут уже другие, «лишний» или недостающий ток в точке скачка формирует отраженную волну. Для более подробного понимания процесса неплохо бы записать для точки телеграфные уравнения, но для начала достаточно помнить, что

При отражении от ХХ фаза не меняется
При отражении от КЗ фаза переворачивается на 180°

Ну и осталось сказать про подключение линии к нагрузке. В принципе, нагрузку, можно рассматривать как бесконечную линию с волновым сопротивлением равным сопротивлению нагрузки. Прошлый пример с мультиметром, я думаю, это показывает весьма наглядно тем, кто в начале поста запасся бесконечным проводом.

Так что если сопротивление нагрузки равно сопротивлению линии, система согласована, ничего не отражается, КСВ равно единице. Ну а если сопротивления отличаются, справедливы все вышеописанные рассуждения про отражение. Собственно, в прошлый раз мы рассматривали КЗ и ХХ, вот на эти вещи можно смотреть как на нагрузки с нулевым или бесконечным сопротивлением.

Используя переотражения на скачках волнового сопротивления и линии с разным волновым сопротивлением, можно получить множество разных вещей в СВЧ. Нужно рассказывать про диаграмму смита и комплексное волновое сопротивление, это не сегодня. Приведу только пару примеров: 1. Если отрезок линии имеет длину в половину длины волны, его волновое сопротивление не важно.

Волновое сопротивление на входе равно волновому сопротивлению на выходе. То есть сопротивление со стороны входа такой нагруженной линии равно той самой нагрузке подключенной на другой стороне линии. 2.

Для отрезка в четверть волны c волновым сопротивлением линии Z волновое сопротивление на входе рассчитывается по формулеТак можно согласовывать линии с разным волновым сопротивлением в узком диапазоне (в котором одна-три-пять-… четвертей длины волны соответствует длине шлейфа) А теперь посмотрим на линию передачи поближе.

В прошлой статье мы уже говорили, что линия — просто два провода, говорили, что они бывают балансные и небалансные, и даже рассмотрели микрополосковую линию:У микрополоски два основных параметра: толщина диэлектрика и ширина проводника (ширина дорожки). Следующая небалансная линия.

Если экран убрать снизу и разместить справа и слева от дорожки, мы получим копланарную линию (от слова co-planar — в одной плоскости, нет в этом слове буквы «м»).Вариантов еще целая куча:

  • Можно в многослойной плате сделать экран снизу и сверху и получится симметричная микрополоска.
  • Если прорезать в полигоне щель, получится щелевая линия.
  • Можно сделать на плате две дорожки рядом и получится дифференциальная пара
  • Можно эту диффпару снабдить снизу землей
  • Можно объединить копланар и микрополоску:

Здесь у линии есть экран на нижнем слое, а рядом с линией делается множество отверстий для связи с верхним слоем. Это дополнительно экранирует линии друг от друга.

Из «не на плате» линий стоит вспомнить коаксиальный кабель (пример небалансной линии)
Цифрой 1 показан токоведущий проводник, 3 — экранный. 2 и 4 — изоляция. Для волнового сопротивления важна толщина внутреннего проводника, эпсилон диэлектрика 2 и диаметр экрана. И витую пару, конечно же, как пример балансной линии.

У всех этих линий есть некоторые геометрические параметры, толщина провода, различные расстояния, зазоры. Ну и как у любой линии у каждой из них есть волновое сопротивление. Задача состоит в том, чтобы определить как-то это волновое сопротивление.

Для этого неплохо линию представить эквивалентной схемой:Посмотрите, куча индуктивностей символизируют собой провода, а емкости — связь между проводами. В этой эквивалентной схеме кроется глубокий смысл: любая железка имеет и индуктивность и емкость, и вкупе они описывают волновое сопротивление линии.

Если мы делаем проводники тоньше, увеличивается индуктивность и волновое сопротивление увеличивается. Если мы приближаем провода друг к другу, увеличивается емкость и волновое сопротивление уменьшается. Так что можно делать линии с разной шириной, толщиной и получать разное волновое сопротивление. Пример использования этого явления будет в конце этой статьи! Ладно, все это занятно, но как же считать волновое сопротивление, спросите вы?

Я бы вам насоветовал кучу формул, будь мы в «быдловузе» как тут некоторые любят выражаться, но я их и сам не знаю. Есть замечательная программка: TxLine. Кроме того есть несколько программ для андроида, их уж сами ищите, у меня WM5.

Забиваете параметры вашей платы и нужное волновое и получаете ширину дорожки. Или наоборот. То же самое для кабеля и других видов линий.Ах да, хотел сказать что классическое волновое сопротивление в «гражданской» технике типа телевизоров и радио — 75 Ом. В военной технике, а теперь и в системах радиосвязи, используется волновое 50 Ом.

Говорят, что это было сделано чтобы уменьшить число выносимого за пределы проходной кабеля и разъемов =) Так что все разъемы и кабели, многие устройства рассчитываются на волновое сопротивление 50 Ом. На самом деле, как подсказывают в комментариях, 50 уменьшает потери из-за скин-эффекта а 75 ом проще согласовывать с антеннами. Вернемся к нашим индуктивностям и емкостям.

На частотах диапазона СВЧ больших емкостей и индуктивностей не надо: пикофарады, наногенри уже влияют. Так что паразитная индуктивность вывода микросхемы или паразитная емкость между витками катушки могут сильно подпортить ваши ожидания. В начале статьи я говорил, что линия с высоким волновым имеет большую индуктивную составляющую, так что можно считать ее индуктивностью.

А линия с низким волновым может считаться емкостью. Давайте это проверим и используем! Я думаю, почти все знают, что такое фильтр, в частности фильтр нижних частот. Надо вам сигнал сгладить, убрать высокие гармоники или отрезать ВЧ компоненты — тут-то вам и пригодиться ФНЧ.

Я построил классический LC ФНЧ в плагине iFilter, которая входит в состав AWR Design Environment c частотой среза 1 ГГц.Если вы считаете, что можно просто взять и запаять кондеры и катушки по схеме — вы зря читали мои статьи, если вообще читали. Во-первых, не всякая индуктивность будет адекватно работать из-за паразитных емкостей между витками.

Во-вторых, потребуются компоненты как минимум в 0402 корпусе, аккуратная пайка и минимальные расстояния между элементами (может, конечно, найдется человек который сделал все на выводных компонентах, катушки мотал на карандаше и паял на макетной плате и у него заработало, только сколько он просидел с настройкой этого чуда, как правило, умалчивается).

В-третьих, схема достаточно чувствительна к разбросу параметров и я сомневаюсь, что вы подберете все компоненты по нужным номиналам. Что же делать? Нужно делать свои индуктивности и емкости, как иначе! Используем тот факт, что тонкий проводник (или линия с высоким Z) похожа на индуктивность, а широкая линия (с низким Z) — близка к емкости.

Вот исходная схема:А вот схема, в которой мы уже заменили элементы, как написано выше:
не, это не резисторы, так AWR обозначает линии передачи Вот как это выглядит:И в 3D:
Данный фильтр подвергся достаточно разностороннему анализу. Была промоделирована схема, схема на линиях, затем нарисована топология которую промоделировали 3-мя разными симуляторами в 3D.

Ну и с реального фильтра была снята АЧХ. Результаты показаны на графиках:
Здесь коричневый график — исходная схема из iFilter (как видите, я вас немного обманул, фильтр считался на 1300 МГц), серый, синий и черный графики — разные 3D модели. Красная линия — результаты измерений на панорамном измерителе.

Ну пару слов можно сказать: HFSS «угадал» параметры в начале диапазона и увидел резонансы на высоких частотах. EMSight из пакета AWR очень точно промоделировал спад характеристики фильтра. Axiem'у наверное не хватило точности, там сетка разбивается вручную.

Все рассчеты производились в демо-версии AWR Design Environment версии 9.0.

Как всегда, жду комментариев, на этот раз думаю, что будет не так много эмоций и больше обсуждения по-существу.

Ну и я продолжаю участвовать в конкурсе:

upd: кто-то наверняка заметит: «аа, да видно же, ты емкости на плате подрезал!» Верно, подрезал, в последний момент обнаружилось, что фильтр (а он делался как учебное пособие) почти не видно на универских приборах и пришлось сдвигать частоту среза до 1500 МГц. Получилось. Но все результаты я здесь привел до обрезки, модели действительно соответствуют реальности без какой-то настройки.

Источник: http://we.easyelectronics.ru/Radio/neochevidnaya-shemotehnika-chast-vtoraya-soprotivlenie-nebespolezno.html

Измерение сопротивлений

При измерении сопротивлений в зависимости от их значений и необходимой точности измерения применяются различные способы.

Измерение сопротивлений методом амперметра – вольтметра. Метод определения сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра является косвенным, так как в этом случае по показаниям приборов Iи U, пользуясь законом Ома, находят искомое сопротивление:

(1)

При измерении сопротивления этим методом приборы могут быть включены двумя способами (рис. 1), причем и в том, и в другом случае результаты не будут точными, если не ввести соответствующие поправки.

Рисунок 1 Схема измерения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра.

Когда на схеме рис. 1 переключатель находится в положении 1, ошибка в определении сопротивления rXобусловливается тем, что вольтметр измеряет не только напряжение на сопротивлении, но и потерю напряжения в сопротивлении амперметра rA.

Когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра (rX»rA), тогда падением напряжения в сопротивлении rA можно пренебречь и вычислять искомое сопротивление непосредственно по показаниям приборов по формуле (1).

Если же сопротивления (rX≈rA), соизмеримы по значению, то для получения более точного результата необходимо пользоваться формулой:

(2)

Когда на схеме (рис. 1) переключатель находится в положении 2, ошибка в определении сопротивления rX обусловливается тем, что амперметр показывает сумму двух токов, один из которых (IX)проходит через неизвестное сопротивление rX, другой (IU) проходит через вольтметр: I=IX+IU.

Если при этом измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра (rX«rU), то током IU, проходящим через вольтметр, можно пренебречь и искомое сопротивление можно вычислить непосредственно по показаниям приборов, воспользовавшись формулой (1).

Если же эти сопротивления соизмеримы по значению, то для получения более точного значения rX пользуются формулой:

(3)

Рассмотренный косвенный метод измерения сопротивлений не всегда удобен, так как требует затрат времени на дополнительные вычисления. Кроме того, он отличается невысокой точностью из-за влияния внутренних сопротивлений приборов.

Измерение сопротивлений омметром. Для непосредственного измерения сопротивлений служат специальные приборы – омметры, которые представляют собой комбинацию магнитоэлектрического миллиамперметра и специальной измерительной схемы (рис. 2).

Рисунок 2. Схема измерения омметра.

Шкалу такого прибора градуируют в омах. На схеме (рис. 2) последовательно с миллиамперметром rA включены резистор с сопротивлением rX, регулируемый добавочный резистор с сопротивлением rР и источник питания. В этом случае шкала прибора обратная, так как с увеличением измеряемого сопротивления ток в приборе уменьшается:

(4)

где U – рабочее напряжение омметра. При неизменном Uпоказание прибора зависит только от измеряемого сопротивления rX, так как каждому значению rX соответствует определенное значение тока IX. Это позволяет шкалу миллиамперметра отградуировать в омах.

Показания омметров зависят от значения э. д. с. источника питания, которая с течением времени уменьшается, что является существенным недостатком этих приборов. Для того чтобы при изменении э. д. с.

источника рабочее напряжение U оставалось постоянным, омметры снабжают специальным добавочным сопротивлением rР, с помощью которого регулируют прибор перед измерением (регулировка нуля).

На практике чаще всего применяются омметры, показания которых не зависят от э. д. с. источника питания.

В качестве таких омметров используют магнитоэлектрические логометры – приборы, у которых отсутствует механическое устройство для создания противодействующего момента.

Магнитоэлектрический логометр состоит из двух катушек, закрепленных на одной оси под углом 90° и жестко связанных друг с другом.

Катушки помещены в поле постоянного магнита (рис. 10.12).

Рисунок 2. Устройство логометра.

Токи к ним подводятся от общего источника питания через гибкие проводники, которые практически не создают противодействующего момента.

Последовательно с одной из катушек включен постоянный добавочный резистор с сопротивлением rД а в цепь другой катушки – резистор с измеряемым сопротивлением rX. Катушки с последовательно включенными сопротивлениями образуют две параллельные цепи.

При этом токи, протекающие через катушки, соответственно равныи , где r1, и r2 – соответственно сопротивления катушек.

Под действием токов, протекающих через катушки, создаются два вращающих момента, направленных встречно друг другу и зависящих от положения катушек в пространствеи

где– коэффициенты пропорциональности, зависящие от положения катушек в магнитном поле; α – угол отклонения плоскости катушки 1 относительно вертикальной оси OO¢.

Под влиянием вращающих моментов подвижная система прибора поворачивается до тех пор, пока не окажется в равновесном состоянии при М1=М2.Отсюдаили

(5)

Из (5) следует, что отклонение подвижной системы прибора определяется только отношением токов.

Угол отклонения подвижной системы прибора при неизменных значениях сопротивлений r1,r2,rД, зависит только от измеряемого сопротивления rX и не зависит от напряжения источника питания.

Последнее обстоятельство является существенным при использовании логометров в качестве приборов, предназначенных для измерения неэлектрических величин.

https://www.youtube.com/watch?v=bOFVBNCGXUo

В цепях переменного тока применяют логометры электромагнитной и электродинамической систем. Логометры электромагнитной системы используют для измерения частоты, емкости, индуктивности и других величин. Электродинамические логометры применяют для измерения различных величин в цепях переменного тока. В частности, их широко используют в качестве фазометров.

Измерение сопротивлений мостовым методом. Мостовой метод (рис. 3) позволяет наиболее точно измерять сопротивления.

Рисунок 3. Схема мостового измерения сопротивлений.

В одно из плеч моста включают резистор с сопротивлением rX, а в другие три плеча – регулируемые и известные по значению сопротивления r1,r2,r3.

К точкам моста а и b подключен источник питания постоянного тока, а в диагональ моста между точками c и д включен магнитоэлектрический гальванометр Г.

При измерении сопротивления rX значения трех других сопротивлений изменяют таким образом, чтобы наступило равновесие моста, при котором ток в цепи гальванометра становится равным нулю.

Равновесие моста наступает при условии, когда разность потенциалов между точками с и д равна нулю. Поэтому при равновесном состоянии моста как через плечи ас и сb проходят одинаковые токи: I1=I2; так и через плечи ад и дb: I3=I4. Исходя из этого, для схемы (рис.3) можно записать:

(6)

Наряду с уравновешенными мостами для измерения сопротивлений широко применяются неуравновешенные мосты, позволяющие более быстро производить измерение сопротивлений (но менее точно, так как их показания зависят от стабильности напряжения источника питания). Значение измеряемого сопротивления в этих мостах определяют непосредственно по показаниям прибора. В неуравновешенных мостах часто используют в качестве измерительного прибора магнитоэлектрические логометры, позволяющие повысить точность измерения.

Уравновешивание мостов можно производить вручную или автоматически. Автоматическое уравновешивание применяют в тех случаях, когда необходимо следить за изменением измеряемого сопротивления и управлять его значением.

Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 5356;

Источник: https://poznayka.org/s81299t1.html

Добротность колебательного контура. Как измерить добротность в радиолюбительских условиях

Источник: http://vpayaem.ru/information13.html

Прибор для измерения параметров биполярных транзисторов для начинающих и не только…

Источник: http://smham.ucoz.ru/publ/13-1-0-143

Измерение малых сопротивлений, шунтов

Обнаружен блокировщик рекламы. Сайт Паяльник существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Как это сделать? x ГлавнаяИзмерения Призовой фонд
на сентябрь 2018 г. 1. 1000 руб. Neru5 2. Регулируемый паяльник 60 Вт Паяльник 3. 200 руб. От пользователей присоединиться

Похожие статьи:

Конструктор – темброблок на LM1036 Купить 12 $Радиореле 220В Купить 10 $Мультиметр DT9205A Купить 10 $

В данной статье мы попробуем научиться измерять малые сопротивления.

У радиолюбителей иногда возникает потребность точно определить сопротивление шунта при изготовлении или ремонте амперметра, чтобы он в свою очередь также точно показывал свои единицы измерения или в других целях.

Но как это сделать, когда мультиметр не имеет шкалы измерения милли Ом, маркировка либо отсутствует, либо совсем не известна и не понятна? Большинство измерительных приборов имеют минимальную шкалу 200 Ом для измерения сопротивления и 3,5 – 4 разряда, при закорачивании щупов там уже примерно 0,7 Ом, при измерении сопротивления 0,1 Ом ничего не меняется, беда. Сейчас поправим.

Предлагаю использовать для этой цели мостовую схему измерения. Что такое мост должны представлять все, на этом останавливаться не будем. Составим мост из резисторов, подадим на него какое либо напряжение и будем его же измерять, хотя можно и ток измерять, разницы не будет, что более точное у нас под рукой, то и выбираем.

Так а причем здесь измерение малого сопротивления? Терпение, все по порядку из далека. Есть такая замечательная вещь как баланс моста. Произведение сопротивлений противоположных плеч моста, при условии его сбалансированности, будут одинаковы.

А напряжения и токи при сбалансированности моста будут взаимокомпенсировать друг друга и в сумме дадут 0.

(Пусть R0 это R3, а Rx это R4)

или

Итак, исходя из вышеперечисленного, если в мост поставить вместо одного из резисторов наше малое сопротивление произвольного номинала, а другой резистор сделать переменным или подстроечным (по схеме используем два переменных резистора для точности балансировки моста, особенно в том случае, когда под рукой нет многооборотистых переменных резисторов), чтобы добиться баланса моста. Такую схему можно использовать для измерения шунтов и малых сопротивлений:

Схему было собирать лениво, тем более, что плату изготовить нужно достаточно времени, поэтому навесным монтажом был изготовлен подопытный образец схемы. Здесь резисторы R1 и R2 не 1%, но подбирались максимально близкие к сопротивлению заданного номинала, погрешность сопротивления не превышала 0,5 % при комнатных условиях.

Но нужно знать как получить точное значение измеряемого сопротивления. Во первых, главное особенностью такое схемы является то, что с помощью нее “умножается” измеряемое сопротивление.

А это значит, что необходимость в шкале на милли Омы в мультиметре отпадает. Сопротивление в 0,1 Ом уже можно будет измерять на шкале в кило Омы.

Только измерение будет теперь не прямым, а косвенным, придется использовать немного математики и подсчитывать конечный результат измерения.

Определимся какой диапазон номиналов будем измерять (имеется ввиду малое сопротивление или сопротивление шунтов). Для этого нужно выбрать номиналы переменных резисторов:

По схеме используем два переменных резистора для большей точности взаимодействия, 1 кОм и 100 Ом. Такое сопротивление переменных резисторов позволит измерить максимально большое сопротивление в 1,1 Ом, минимальное с сохранением точности измерения 0,01 Ом (при Rx=0,01 Ом R0 должно быть 10 Ом, которые также нужно достаточно точно измерять своим мультиметром)

И номиналы постоянных резисторов, чтобы мост легко балансировался и было удобно подсчитать номинал шунта или малого сопротивления:

Кратность резисторов относительно друг друга лучше всего брать именно такой – 10, 100, 1000, чтобы быстро подсчитать конечный результат, хотя никто не запрещает брать не круглые числа, чтобы потом считать еще и с калькулятором. По схеме это отношение 100.000 к 100, то есть умножитель на 1000.

Собираем схему. Использовать можно любые подстроечные или переменные резисторы, но для большей точности советую взять многооборотистые подстроечные или переменные резисторы, а постоянные использовать с допуском не более 1%, а лучше еще меньше. В качестве элемента питания по схеме используется “Крона” на 9 вольт, можно заменить на любой другой источник.

Конденсаторы на случай использования блоков питания для фильтрации. Схема в нашей конфигурации сопротивлений потребляет 90 мА от батарейки 9 В, поэтому для частых измерений, конечно, целесообразней использовать блок питания. Схема собрана, теперь изучаем методику измерения.

После подсоединения измеряемого сопротивления, необходимо подать на схемку напряжение, не важно какое, но чем больше оно, тем больше точность, устанавливаем измеритель на предел 200 mV и приступаем к процессу балансировки моста путем вращения подстроечного резистора до появления полного нуля на вольтметре.

Это значит, что мост сбалансирован и все выражения теперь справедливы к нашей схеме. Далее измеряем сопротивление подстроечного резистора и вычисляем значение малого сопротивления:

или более красиво вот так

(219 Ом * 100 Ом)/100 кОм получаем 0,219 Ом сопротивление шунта (смотри видео).

Или проще полученный результат необходимо разделить на 1000 (так как 100кОм/100Ом будет 1000 – наш умножитель) в нашем случае. И что же мы видим? Да! Это и есть сопротивление, которое мы измеряли 0,219 Ом (~0,22 Ом). В пределах хорошей точности, а если учитывать погрешности при измерении и взаимодействии со схемкой – идеально.

Теперь не нужно будет ломать голову, когда возникнет необходимость в подобных измерениях. Схема проста, но не многие знают о ней.

К статье прилагается печатная плата для изготовления мини приставки к мультиметру и проект Proteus для любопытных проверить это чудо, но ленивых, чтобы собрать схему.

Список радиоэлементов

ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнотR1Резистор 100 кОм 1 1% Поиск в Utsource В блокнот R2Резистор 100 Ом 1 1% Поиск в Utsource В блокнот R0(1)Подстроечный резистор 1 кОм 1 3296W Поиск в Utsource В блокнот R0(2)Подстроечный резистор 100 Ом 1 3296W Поиск в Utsource В блокнот С1Электролитический конденсатор 220 мкФ 1 Можно др. номинал Поиск в Utsource В блокнот С2Конденсатор 100 нФ 1 Поиск в Utsource В блокнот Bat1Элемент питания 9 В “Крона” 1 Поиск в Utsource В блокнот Клеммник винтовой DG306-5.0-03P-12-00A(H) 3 Поиск в Utsource В блокнот Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

  • измерение шунта.lay6 (33 Кб)
  • proteys для шунта.rar (12 Кб)

Источник: https://readtiger.com/cxem.net/izmer/izmer146.php

Е.А. Москатов. Фильтр для акустической системы (АС) 3.0.0.0

«Фильтр для акустической системы 3.0.0.0» (770кб), позволяющая рассчитывать 6 разновидностей пассивных фильтров для акустических систем (кроссоверов).

общий вид программы

Методика расчёта базируется на предположении, что обе головки в полосе разделения имеют одинаковые и чисто активные сопротивления.

Сопротивление провода, соединяющего усилитель с акустической системой (АС), не рассматривается, так как оно не входит в рассчитываемую цепь «фильтры-головки».

Внутри акустического агрегата должны использоваться короткие проводники большого сечения. Учитывая это, сопротивлением потерь в монтаже пренебрегаем.

Часто динамические головки имеют разные омические сопротивления. Например, низкочастотная головка имеет сопротивление 4 Ом, а высокочастотная 8 Ом; планируется подключать головки к фильтру второго порядка.

Для выравнивания сопротивлений можно параллельно высокочастотной головке и её звену фильтра подключить шунтирующий резистор номиналом 8 Ом или ещё одну высокочастотную головку сопротивлением 8 Ом.

При сопротивлении низкочастотной головки 8 Ом и высокочастотной 4 Ом можно последовательно с высокочастотной головкой включить резистор номиналом 4 Ом или вторую высокочастотную головку сопротивлением 4 Ом.

Все головки акустической системы должны быть правильно сфазированы: при подключении маломощного источника постоянного тока к входным зажимам АС диффузоры всех головок должны двигаться в одном направлении.

При этом для фильтра Баттерворта второго порядка при синфазном включении головок на стыке полос разделения наблюдается провал, а при противофазном включении – подъём.

Подъём можно уменьшить, изменив частоту разделения фильтра.

Названия фильтров, принятые в программе, были записаны согласно топологии подключения элементов АС, а не по авторству их изобретателей. Фильтры Баттерворта и Линквица-Райли имеют одинаковую.

схему соединения, равное количество элементов. Разница в номиналах деталей.

Для расчёта фильтра, устанавливаемого в колонку, не требуется знать, например, что фильтр Линквица-Райли включает чётное число фильтров Баттерворта.

При расчётах в данной программе мы задаёмся одинаковым и чисто активным сопротивлением головок. Но полное сопротивление головок на частоте разделения имеет значительную индуктивную составляющую, и чем выше частота, тем эта составляющая больше. Индуктивные сопротивления высокочастотной и низкочастотной головок также не равны.

Головка, у которой больше керн и больше витков (обычно низкочастотная) имеет большее индуктивное сопротивление на частоте разделения. Любая из некомпенсированных индуктивных составляющих головок на частоте разделения приводит к частотным искажениям. При расчёте желательно учитывать индуктивные сопротивления.

Индуктивность низкочастотной головки следует принять меньше расчётной на величину индуктивности головки на частоте разделения. Если полное сопротивление высокочастотной головки больше, чем у низкочастотной, то для выравнивания сопротивления высокочастотного звена нагрузки фильтра шунтируют высокочастотную головку резистором.

Номинал резистора обычно подбирают экспериментально, так как без измерения полного сопротивления высокочастотной головки на частоте разделения его расчёт не представляется возможным. В радиолюбительских условиях измерить полные сопротивления головок весьма сложно. Этим обусловлено предположение (допущение) пункта 1.

Фильтры желательно делать под конкретную акустическую систему, учитывая АЧХ и ФЧХ установленных в неё динамических головок. Но измерение акустических АЧХ и ФЧХ в радиолюбительской практике – обычно дело очень сложное. Поэтому часто рассчитывают фильтр, а потом экспериментальным путём настраивают акустическое оформление колонки.

В любом случае нужно обеспечить приемлемые АЧХ и ФЧХ всей акустической системы.

Диапазон частот, приведённый в паспортных данных на головку, должен быть шире полосы частот, в котором головка работает в АС, на две октавы при использовании фильтра с крутизной 6 дБ / октава и на одну октаву при использовании фильтров с крутизной 12 дБ / октава. Частота разделения двухполосной системы обычно выбирается от 400 Гц до 1200 Гц. В трёхполосной системе низкочастотное звено обычно работает на частоте от 300 Гц до 600 Гц, а среднечастотное – от 2 кГц до 5 кГц.

Для фильтров второго порядка и трёхполосного фильтра по схемам ёмкости конденсаторов C1 = C2, а индуктивности катушек L1 = L2.

Рассчитываемые фильтры 1 порядка обеспечивают крутизну спада 6 дБ / октава, а фильтры 2 порядка – 12 дБ / октава. Фильтр трёхзвен- ной АС состоит из фильтров 2 порядка (элементы C1, C2, L1, L2) и 1 порядка (элементы C3, L3).

Рассчитанные ёмкости конденсаторов могут составлять десятки и даже сотни микрофарад. Для схемы с включением головки через разделительный конденсатор (высокочастотного фильтра 1 порядка) обычно можно использовать полярный электролитический конденсатор, подключив его в соответствии с полярностью.

Для схем фильтров 1, 2 порядка и трёхполосного фильтра использование полярных конденсаторов недопустимо. Но из двух полярных конденсаторов можно сделать один неполярный. Для этого два электролитических конденсатора соединяют последовательно, «плюс» одного к «плюсу» другого.

Ёмкости каждого из двух электролитических конденсаторов должны быть вдвое больше ёмкости результирующего неполярного конденсатора. Следует понимать, что такая замена может ухудшить качество звучания. Максимально допустимое напряжение каждого из конденсаторов АС должно быть больше прикладываемого к ним пикового напряжения.

Например, выходная пиковая мощность усилителя составляет Pп = 200 Вт, а омическое сопротивление динамической головки R = 8 Ом. По следующей формуле вычисляем пиковое значение напряжения Uп:

Катушки фильтров и головок обладают индуктивностью.

При работе АС в моменты изменения уровня звукового сигнала на этих элементах возникает ЭДС самоиндукции, которая может быть больше пикового значения напряжения. Поэтому конденсаторы кроссовера должны быть выбраны с запасом по напряжению. Чем больше запас, тем лучше.

Скачать справку (110кб)

Е. А. Москатов http://moskatov.narod.ru

Источник: http://nice.artip.ru/ea-moskatov-filtr-dlya-akusticheskoy-sistemy-3000

Оценка статьи:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (нет голосов)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации
Adblock
detector
",css:{backgroundColor:"#000",opacity:.6}},container:{block:void 0,tpl:"
"},wrap:void 0,body:void 0,errors:{tpl:"
",autoclose_delay:2e3,ajax_unsuccessful_load:"Error"},openEffect:{type:"fade",speed:400},closeEffect:{type:"fade",speed:400},beforeOpen:n.noop,afterOpen:n.noop,beforeClose:n.noop,afterClose:n.noop,afterLoading:n.noop,afterLoadingOnShow:n.noop,errorLoading:n.noop},o=0,p=n([]),h={isEventOut:function(a,b){var c=!0;return n(a).each(function(){n(b.target).get(0)==n(this).get(0)&&(c=!1),0==n(b.target).closest("HTML",n(this).get(0)).length&&(c=!1)}),c}},q={getParentEl:function(a){var b=n(a);return b.data("arcticmodal")?b:(b=n(a).closest(".arcticmodal-container").data("arcticmodalParentEl"),!!b&&b)},transition:function(a,b,c,d){switch(d=null==d?n.noop:d,c.type){case"fade":"show"==b?a.fadeIn(c.speed,d):a.fadeOut(c.speed,d);break;case"none":"show"==b?a.show():a.hide(),d();}},prepare_body:function(a,b){n(".arcticmodal-close",a.body).unbind("click.arcticmodal").bind("click.arcticmodal",function(){return b.arcticmodal("close"),!1})},init_el:function(d,a){var b=d.data("arcticmodal");if(!b){if(b=a,o++,b.modalID=o,b.overlay.block=n(b.overlay.tpl),b.overlay.block.css(b.overlay.css),b.container.block=n(b.container.tpl),b.body=n(".arcticmodal-container_i2",b.container.block),a.clone?b.body.html(d.clone(!0)):(d.before("
"),b.body.html(d)),q.prepare_body(b,d),b.closeOnOverlayClick&&b.overlay.block.add(b.container.block).click(function(a){h.isEventOut(n(">*",b.body),a)&&d.arcticmodal("close")}),b.container.block.data("arcticmodalParentEl",d),d.data("arcticmodal",b),p=n.merge(p,d),n.proxy(e.show,d)(),"html"==b.type)return d;if(null!=b.ajax.beforeSend){var c=b.ajax.beforeSend;delete b.ajax.beforeSend}if(null!=b.ajax.success){var f=b.ajax.success;delete b.ajax.success}if(null!=b.ajax.error){var g=b.ajax.error;delete b.ajax.error}var j=n.extend(!0,{url:b.url,beforeSend:function(){null==c?b.body.html("
"):c(b,d)},success:function(c){d.trigger("afterLoading"),b.afterLoading(b,d,c),null==f?b.body.html(c):f(b,d,c),q.prepare_body(b,d),d.trigger("afterLoadingOnShow"),b.afterLoadingOnShow(b,d,c)},error:function(){d.trigger("errorLoading"),b.errorLoading(b,d),null==g?(b.body.html(b.errors.tpl),n(".arcticmodal-error",b.body).html(b.errors.ajax_unsuccessful_load),n(".arcticmodal-close",b.body).click(function(){return d.arcticmodal("close"),!1}),b.errors.autoclose_delay&&setTimeout(function(){d.arcticmodal("close")},b.errors.autoclose_delay)):g(b,d)}},b.ajax);b.ajax_request=n.ajax(j),d.data("arcticmodal",b)}},init:function(b){if(b=n.extend(!0,{},a,b),!n.isFunction(this))return this.each(function(){q.init_el(n(this),n.extend(!0,{},b))});if(null==b)return void n.error("jquery.arcticmodal: Uncorrect parameters");if(""==b.type)return void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"type\"");switch(b.type){case"html":if(""==b.content)return void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"content\"");var e=b.content;return b.content="",q.init_el(n(e),b);case"ajax":return""==b.url?void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"url\""):q.init_el(n("
"),b);}}},e={show:function(){var a=q.getParentEl(this);if(!1===a)return void n.error("jquery.arcticmodal: Uncorrect call");var b=a.data("arcticmodal");if(b.overlay.block.hide(),b.container.block.hide(),n("BODY").append(b.overlay.block),n("BODY").append(b.container.block),b.beforeOpen(b,a),a.trigger("beforeOpen"),"hidden"!=b.wrap.css("overflow")){b.wrap.data("arcticmodalOverflow",b.wrap.css("overflow"));var c=b.wrap.outerWidth(!0);b.wrap.css("overflow","hidden");var d=b.wrap.outerWidth(!0);d!=c&&b.wrap.css("marginRight",d-c+"px")}return p.not(a).each(function(){var a=n(this).data("arcticmodal");a.overlay.block.hide()}),q.transition(b.overlay.block,"show",1*")),b.overlay.block.remove(),b.container.block.remove(),a.data("arcticmodal",null),n(".arcticmodal-container").length||(b.wrap.data("arcticmodalOverflow")&&b.wrap.css("overflow",b.wrap.data("arcticmodalOverflow")),b.wrap.css("marginRight",0))}),"ajax"==b.type&&b.ajax_request.abort(),p=p.not(a))})},setDefault:function(b){n.extend(!0,a,b)}};n(function(){a.wrap=n(document.all&&!document.querySelector?"html":"body")}),n(document).bind("keyup.arcticmodal",function(d){var a=p.last();if(a.length){var b=a.data("arcticmodal");b.closeOnEsc&&27===d.keyCode&&a.arcticmodal("close")}}),n.arcticmodal=n.fn.arcticmodal=function(a){return e[a]?e[a].apply(this,Array.prototype.slice.call(arguments,1)):"object"!=typeof a&&a?void n.error("jquery.arcticmodal: Method "+a+" does not exist"):q.init.apply(this,arguments)}}(jQuery)}var debugMode="undefined"!=typeof debugFlatPM&&debugFlatPM,duplicateMode="undefined"!=typeof duplicateFlatPM&&duplicateFlatPM,countMode="undefined"!=typeof countFlatPM&&countFlatPM;document["wri"+"te"]=function(a){let b=document.createElement("div");jQuery(document.currentScript).after(b),flatPM_setHTML(b,a),jQuery(b).contents().unwrap()};function flatPM_sticky(c,d,e=0){function f(){if(null==a){let b=getComputedStyle(g,""),c="";for(let a=0;a=b.top-h?b.top-h{const d=c.split("=");return d[0]===a?decodeURIComponent(d[1]):b},""),c=""==b?void 0:b;return c}function flatPM_testCookie(){let a="test_56445";try{return localStorage.setItem(a,a),localStorage.removeItem(a),!0}catch(a){return!1}}function flatPM_grep(a,b,c){return jQuery.grep(a,(a,d)=>c?d==b:0==(d+1)%b)}function flatPM_random(a,b){return Math.floor(Math.random()*(b-a+1))+a}
");let k=document.querySelector(".flat_pm_modal[data-id-modal=\""+a.ID+"\"]");if(-1===d.indexOf("go"+"oglesyndication")?flatPM_setHTML(k,d):jQuery(k).html(b+d),"px"==a.how.popup.px_s)e.bind(h,()=>{e.scrollTop()>a.how.popup.after&&(e.unbind(h),f.unbind(i),j())}),void 0!==a.how.popup.close_window&&"true"==a.how.popup.close_window&&f.bind(i,()=>{e.unbind(h),f.unbind(i),j()});else{let b=setTimeout(()=>{f.unbind(i),j()},1e3*a.how.popup.after);void 0!==a.how.popup.close_window&&"true"==a.how.popup.close_window&&f.bind(i,()=>{clearTimeout(b),f.unbind(i),j()})}f.on("click",".flat_pm_modal .flat_pm_crs",()=>{jQuery.arcticmodal("close")})}if(void 0!==a.how.outgoing){let b,c="0"==a.how.outgoing.indent?"":" style=\"bottom:"+a.how.outgoing.indent+"px\"",e="true"==a.how.outgoing.cross?"":"",f=jQuery(window),g="scroll.out"+a.ID,h=void 0===flatPM_getCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb")||"false"!=flatPM_getCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb"),i=document.createElement("div"),j=jQuery("body"),k=()=>{void 0!==a.how.outgoing.cookie&&"false"==a.how.outgoing.cookie&&h&&(jQuery(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]").addClass("show"),j.on("click",".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"] .flat_pm_crs",function(){flatPM_setCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb",!1)})),(void 0===a.how.outgoing.cookie||"false"!=a.how.outgoing.cookie)&&jQuery(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]").addClass("show")};switch(a.how.outgoing.whence){case"1":b="top";break;case"2":b="bottom";break;case"3":b="left";break;case"4":b="right";}jQuery("body > *").eq(0).before("
"+e+"
");let m=document.querySelector(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]");-1===d.indexOf("go"+"oglesyndication")?flatPM_setHTML(m,d):jQuery(m).html(e+d),"px"==a.how.outgoing.px_s?f.bind(g,()=>{f.scrollTop()>a.how.outgoing.after&&(f.unbind(g),k())}):setTimeout(()=>{k()},1e3*a.how.outgoing.after),j.on("click",".flat_pm_out .flat_pm_crs",function(){jQuery(this).parent().removeClass("show").addClass("closed")})}countMode&&(flat_count["block_"+a.ID]={},flat_count["block_"+a.ID].count=1,flat_count["block_"+a.ID].click=0,flat_count["block_"+a.ID].id=a.ID)}catch(a){console.warn(a)}}function flatPM_start(){let a=flat_pm_arr.length;if(0==a)return flat_pm_arr=[],void jQuery(".flat_pm_start, .flat_pm_end").remove();flat_body=flat_body||jQuery("body"),!flat_counter&&countMode&&(flat_counter=!0,flat_body.on("click","[data-flat-id]",function(){let a=jQuery(this),b=a.attr("data-flat-id");flat_count["block_"+b].click++}),flat_body.on("mouseenter","[data-flat-id] iframe",function(){let a=jQuery(this),b=a.closest("[data-flat-id]").attr("data-flat-id");flat_iframe=b}).on("mouseleave","[data-flat-id] iframe",function(){flat_iframe=-1}),jQuery(window).on("beforeunload",()=>{jQuery.isEmptyObject(flat_count)||jQuery.ajax({async:!1,type:"POST",url:ajaxUrlFlatPM,dataType:"json",data:{action:"flat_pm_ajax",data_me:{method:"flat_pm_block_counter",arr:flat_count}}})}).on("blur",()=>{-1!=flat_iframe&&flat_count["block_"+flat_iframe].click++})),flat_userVars.init();for(let b=0;bflat_userVars.textlen||void 0!==a.chapter_sub&&a.chapter_subflat_userVars.titlelen||void 0!==a.title_sub&&a.title_subc&&cc&&c>d&&(b=flatPM_addDays(b,-1)),b>e||cd||c-1!=flat_userVars.referer.indexOf(a))||void 0!==a.referer.referer_disabled&&-1!=a.referer.referer_disabled.findIndex(a=>-1!=flat_userVars.referer.indexOf(a)))&&(c=!0),c||void 0===a.browser||(void 0===a.browser.browser_enabled||-1!=a.browser.browser_enabled.indexOf(flat_userVars.browser))&&(void 0===a.browser.browser_disabled||-1==a.browser.browser_disabled.indexOf(flat_userVars.browser)))){if(c&&void 0!==a.browser&&void 0!==a.browser.browser_enabled&&-1!=a.browser.browser_enabled.indexOf(flat_userVars.browser)&&(c=!1),!c&&(void 0!==a.geo||void 0!==a.role)&&(""==flat_userVars.ccode||""==flat_userVars.country||""==flat_userVars.city||""==flat_userVars.role)){flat_pm_then.push(a),flatPM_setWrap(a),flat_body.hasClass("flat_pm_block_geo_role")||(flat_body.addClass("flat_pm_block_geo_role"),flatPM_ajax("flat_pm_block_geo_role")),c=!0}c||(flatPM_setWrap(a),flatPM_next(a))}}}let b=jQuery(".flatPM_sticky");b.each(function(){let a=jQuery(this),b=a.data("height")||350,c=a.data("top");a.wrap("
");let d=a.parent()[0];flatPM_sticky(this,d,c)}),debugMode||countMode||jQuery("[data-flat-id]:not([data-id-out]):not([data-id-modal])").contents().unwrap(),flat_pm_arr=[],jQuery(".flat_pm_start, .flat_pm_end").remove()}

«Добротность обозначается символом Q (от английского quality factor) и является тем параметром колебательной системы, который определяет ширину резонанса и характеризует, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан.

Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания

» – авторитетно учит нас Википедия. Да уж. Напустили тумана ироды – без поллитры не разберёшься. А ведь придётся, раз впряглись. Для начала возьмём ёжика. Хорошее животное! Хотя выдающимся умом не обладает, но думаю, что и оно в курсе, что “quality factor” – это показатель качества колебательного контура и в первую очередь, конструктивного качества катушки индуктивности. Теперь возьмём женщину в теле – добротную женщину. Таких женщин рисовали художники 18-го, 19-го веков, а поэты писали: «Её выпуклости меня восхищают, её впуклости сводят с ума». Так вот. К чему это я? А к тому, что для получения в сухом остатке высокодобротного колебательного контура, придётся поискать в загашнике и высококачественный конденсатор с низким током утечки, и катушку индуктивности – крепкую, добротную и красивую, словно выпавшую из картины венецианского мастера в Пушкинском музее. Приведём эквивалентную схему колебательного контура.

Здесь L и C – собственные индуктивность и ёмкость компонентов, входящих в состав колебательного контура,

rL – сопротивление катушки, эквивалентное потерям электрической энергии в проводе катушки индуктивности,

Rш – сумма сопротивлений, обусловленных потерями в изоляции провода, каркасе, экране, сердечнике катушки индуктивности, а также потерями, вызванные наличием токов утечки в конденсаторе.

Рис.1 При подключении к контуру внешних цепей, параллельно Rш добавляется дополнительное сопротивление Rн, вносимое этими внешними цепями. По большому счёту, на Рис.

1 не хватает ещё одной ёмкости, равной сумме паразитных ёмкостей катушки индуктивности, внешних цепей и паразитной ёмкости монтажа. На высоких частотах эти привнесённые ёмкости могут иметь существенные величины, соизмеримые с ёмкостью самого контурного конденсатора.

На добротность эти ёмкости существенного влияния не оказывают, но при расчёте резонансной частоты их необходимо учитывать и суммировать со значением основной ёмкости С.

Теперь давайте разберёмся, что такое “скорость затухания собственных колебаний в системе” и, каким боком она связана с добротностью.

Для начала мысленно спаяем схему, нарисованную на Рис.1, и замкнём переключатель на батарейку (в левое по схеме положение).

Конденсатор С зарядится до уровня, равного напряжению питания. Теперь перещёлкнем переключатель в правое по схеме положение.

Благодаря энергии, запасённой в конденсаторе, в образовавшейся LC-цепи возникнут свободные колебания на частоте резонанса колебательного контура, равной fо= 1/2π√LС.

Поскольку у нас ни с какой стороны не вечный двигатель – свободные колебания затухают, причём скорость затухания зависит от потерь в конденсаторе и катушке индуктивности: чем они меньше, тем медленнее затухание.

Число колебаний от момента возбуждения свободных колебаний до момента, когда их амплитуда уменьшится в еπ = 23,14 раза, как раз и будет числено равняться добротности контура Q.

Число периодов свободных колебаний в контуре можно подсчитать счётчиком импульсов и таким образом узнать добротность колебательного контура, генератор сигналов в этом случае не нужен. Собственно говоря, на таком принципе и строится большинство промышленных измерителей добротности.

Вспоминаем дальше: «Добротность является тем параметром колебательной системы, который определяет ширину резонанса». Рисуем резонансную кривую (амплитудно частотную характеристику) колебательного контура.

По частотной характеристике условно определяется полоса пропускания контура Δf.

При этом сделано допущение, что напряжение внутри этой полосы имеет право снижаться до уровня 0,707 от максимального.

Исходя из этого, формула для определения добротности приобретает следующий вид: .

Рис.2 Из формулы естественным образом вытекает, что чем выше добротность – тем уже полоса пропускания резонансного контура, соответственно, чем ниже – тем шире.

А как измерить добротность контура, не прибегая к изготовлению специальных устройств, в домашней лаборатории?

1. Если речь идёт о низких (звуковых) частотах, то тут всё просто.

В этом случае, Q равна отношению реактивного сопротивления индуктивного или ёмкостного характера (характеристического сопротивления) к полному последовательному сопротивлению потерь в резонансном контуре.

В виду того, что конденсаторы на данных частотах практически не вносят потерь, то добротность контура равна добротности катушки индуктивности, величина которой напрямую зависит от активного сопротивления катушки.

А поскольку данное сопротивление можно легко измерить обычным омметром, то имеет полный смысл проделать эту не сильно замысловатую манипуляцию, после чего перейти на страницу ссылка на страницу и в первой таблице произвести расчёт добротности.

Естественным образом, подразумевается, что катушка намотана на соответствующем для данных частот сердечнике, не вносящих существенных потерь в работу колебательного контура.

2. На высоких частотах (радиочастотах) значение активного сопротивления катушки может составлять доли ома, к тому же возможно проявление влияния добротности конденсатора на общую добротность цепи, поэтому такими же примитивными методами, как в случае НЧ обойтись не удастся.

Рискну сделать осторожное предположение, что в радиолюбительской лаборатории у нас затерялся высокочастотный генератор с 50-омным выходом и такой же высокочастотный осциллограф, или, на худой конец, измеритель ВЧ напряжений.

В этом случае мы воспользуемся ещё одним определением Q.

Добротность резонансного контура равна фактору увеличения напряжения и может быть выражена отношением напряжения, развиваемого на реактивных элементах к входному напряжению, поданному последовательно с контуром. Спаяем пару резисторов.

Добротность измеряется при настройке генератора сигналов на частоту резонанса контура, соответствующую максимальному выходному напряжению. Добротность Q рассчитывается как отношение выходного напряжения на резонансном контуре к напряжению, поданному на него.

В нашем случае x .

Рис.3 Так как в случае высокодобротных элементов, сопротивление контура на резонансной частоте может превышать значение в сотню килоом, для корректного измерения добротности, входные импедансы измерителя ВЧ напряжений, либо осциллографа должны превышать это значение как минимум на порядок.

Все наши рассуждения и формулы корректны для ненагруженных параллельных колебательных контуров, то есть для случаев, когда на выходе отсутствует реальная нагрузка. В реальной схеме контур связан с источником колебаний и нагрузкой, которые вносят в него дополнительные потери, снижающие добротность.

Эквивалентная добротность Q параллельного колебательного контура с учётом этих потерь вычисляется по следующей формуле: x , где

Q0 – добротность ненагруженного контура,
Rш – шунтирующее сопротивление, равное R(источника) ll R(нагрузки),
Rо – эквивалентное сопротивление ненагруженного контура, равное сопротивлению контура на резонансной частоте, значение которого можно посчитать на той же странице ссылка на страницу   во 2-ой таблице. А на следующей странице порассуждаем на тему: что надо сделать, чтобы намотать катушку с максимально-возможной добротностью.

В радиолюбительских условиях для проверки пригодности транзисторов не обязательно пользоваться мультиметром (типа М830…), имеющего режим  измерения коэффициента усиления по току β.

 Такие приборы имеют очень неудобные гнезда для подключения выводов триода, но главное – неизвестны параметры, при которых транзистор тестируется (ток базы, напряжение и ток коллектора и др.).

        В лучшем случае они стабилизированы по току базы или эмиттера при напряжении питания мультиметра  (обычно 9 В)  и не  могут быть изменены при измерении разных типов транзисторов, их величины всегда постоянны.

Между тем условия и данные заводских измерений, устанавливаемые  ГОСТом, всегда приводятся в справочниках и даташитах для сравнения параметров транзисторов, их отбора и отбраковки. Причем в пределах разных классов, типов и групп условия измерения транзисторов  тоже не всегда одинаковые…

Таким образом, сопоставление полученных при измерении результатов с табличными справочными данными становится неправомерным.

 В любительских условиях вполне достаточно определить обратные токи коллекторного и эмиттерного переходов (Iкбо, Iэбо), начальный ток коллектора (Iк.н. или Iк), а также коэффициент усиления по току (β), включенного по схеме с общим эмиттером. Измерение обратного тока эмиттерного перехода (Iэбо) проводят, собрав схему по рис.1.

Рис.1
          Коллекторная цепь при этом должна быть разомкнутая.

 На рис.2 изображена схема для определения обратного тока коллекторного перехода (Iкбо).

Рис.2
         При этом измерении цепь эмиттер-база должна быть разомкнутая.

Коэффициент усиления по току β транзистора, включенного по схеме с  общим эмиттером (ОЭ), можно определить после измерений, проведенных по схеме на рис.3.

 Рис.3
          С помощью переменного резистора R устанавливают коллекторный ток Iк в несколько миллиампер и микроамперметром регистрируют значение тока базы Iб. Коэффициент усиления транзистора по току приблизительно вычисляют по формуле:

  β=Iк/Iб

 Для определения β можно обойтись только одним миллиамперметром, подбирая сопротивление резистора R в цепи базы. Т.к. сопротивление перехода эмиттер-база ничтожное в сравнении и величиной сопротивления смещения R, ток базы определяется именно сопротивлением R:

 Iб=Uк/R,

где Uк (или Uкэ) напряжение батареи.

  Измеряя  ток коллектора Iк по схеме на рис.3 определяют коэффициент усиления транзистора β.

Если максимально ожидаемый коэффициент усиления транзистора (верхний предел измерения) βмакс., а наибольший коллекторный ток Iк.макс., то сопротивление смещения

  R= βмакс.U/ Iк.макс.

 Например, мы имеем миллиамперметр на максимальный ток 50 мА (Iк.макс.=0,05 А). Пусть верхний предел измерения βмакс.=500. Источником питания является батарейка на 1,5 В. Тогда сопротивление резистора будет R=500 х 1,5/0,05=15000 Ом.

При таком сопротивлении, понятно, шкала миллиамперметра будет представлять собой шкалу значений β до 500 и являться кратной ей, что, естественно, удобно.

Для измерения коэффициента усиления транзисторов по току транзисторов с n-p-n переходом в подобных приборах применяют коммутацию источника питания и измерительного прибора (реверс подключения). Такая схема приведена на  рис.4. Сопротивление R1 здесь определяют так, как указано выше, а резистор R2 (шунт прибора) подбирают до расчетной величины:

  R2=Rпр.Iпр./(Iк.макс.-Iпр.),

 где Rпр. – сопротивление рамки измерительного прибора, а Iпр.  – ток полного отклонения стрелки прибора.
         
         Рис.4.

 Описанный прибор имеет существенный недостаток.

Дело в том, что коэффициент передачи тока при подключении транзистора по схеме с ОЭ h21e=ΔIк/ΔIб, и таким образом коэффициент передачи тока β в значительной степени зависит от режима работы транзистора, и в первую очередь от тока эмиттера (здесь ΔIк – изменение тока коллектора в зависимости от изменения тока базы ΔIб).

           Коэффициент передачи тока h21e маломощных транзисторов обычно измеряют при токах эмиттера 0,5 мА (низкочастотные малошумящие), 1 мА (другие НЧ), 5 мА (ВЧ), 10 мА (для работы в импульсных режимах). Напряжение между коллектором и эмиттером при измерении этого параметра обычно равняется 5 В.

При этом, параметр h21e очень слабо зависит от напряжения Uкэ и поэтому у маломощных транзисторов его можно измерять при неизменном значении. Упоминаемые токи в описанном приборе при измерениях однотипных транзисторов всегда будут отличаться. А это означает, что сопоставление полученных при измерении результатов с табличными справочными данными становится неправомерным.

Фото 1

В предлагаемом приборе эквивалентной схемой выбрана схема,  представленная на рис.3. По шкале миллиамперметра считываются показания тока  коллектора Iк при заданном токе базы Iб (устанавливается резистором R по показаниям микроамперметра), и далее определяется β расчетом по формуле.

Такая схема дает возможность при неизменном напряжении питания прибора (можно также подобрать необходимое) установить то значение тока базы, при котором приводятся справочные данные и, таким образом, иметь сопоставимые результаты измерений. А также промоделировать «поведение» транзистора при изменении тока базы.

          Полная схема прибора приведена на рис.5.

Рис.5

 В схему добавлена функция измерения еще одного важного параметра – Iкбо (cекция переключателя S1.1). Введена возможность измерения параметров транзисторов с разными p-n переходами (S1.2). Защита при подключении испытуемого транзистора осуществляется путем замыкания цепи базы только в режиме измерения (кнопка SN1 «Пуск»).

Еще одна функция – подключение внешних источника питания (желательно регулируемого) и измерителя Iк (разъем Х2).

Это позволяет измерять транзисторы малой и большой мощности и даже тиристоры, выбирая напряжение источника питания (Uкэ)  и считывать показания с более удобной, широкой шкалы стрелочного прибора или по цифровому миллиамперметру.

Введенная в цепь коллектора в виде нагрузки лампочка La1 при проверке транзисторов средней и  большой мощности, тиристоров  служит индикатором их исправности.

 В качестве источника питания можно применить встроенный в прибор (внутренний) простейший выпрямитель (его схема не показана), собранный на трансформаторе от старого зарядного устройства сотового телефона, диодного моста типа КЦ407А, и интегрального стабилизатора на  микросхеме 7805.

Можно питать прибор через внешний разъем Х2 от батареи или регулируемого источника. При этом включенные в обратном направлении диоды VD1 и VD2 позволяют избежать их шунтирование элементами схемы внутреннего источника питания (ИП).

При компактном размещении элементов схемы прибора возможно влияние магнитного поля трансформатора () на чувствительную головку микроамперметра.

В таком случае, кроме экранировки и (или) применения трансформатора на торе, можно питать прибор от зарядного устройства (ЗУ) сотового телефона, изготовленного на основе понижающего трансформатора.

Такие ЗУ почти всегда имеют необходимые параметры: напряжение 4,7-5,6 В, ток 300мА >.

Оптимальным вариантом, конечно же, является применение регулируемого стабилизированного ИП.

Прибором можно проверять исправность тиристоров. Для этого тиристор подключают к зажимам разъема Х1: коллектор – к аноду, эмиттер – к катоду, база – к управляющему электроду проверяемого тиристора. Положения переключателя:  S1.1  – измерение β, S1.2 – n-p-n, S1.

3 – мощный. Переключатель S2 – в зависимости от мощности тиристора в положении, например, 0,6 А. Регулятором «Ток базы» устанавливаем (повышаем) такой ток через управляющий электрод, при котором тиристор открывается – загорается лампочка-индикатор. Тиристор исправен.

В приборе в качестве S1 применяются многосекционные независимые переключатели типа П2К, собранные в линейку (как показано на фото).
 Фото 2                                                         
Фото 3

Микроамперметр и миллиамперметр – любые (все зависит от габаритов корпуса и размеров измерительных головок.

Например, как видно на фото, у автора установлена переделанная измерительная головка от старого магнитофона, шкала градуирована в мкА. Шунты – подобранные  самодельные проволочные.

В общем, при сборке прибора все зависит от возможностей и творческого подхода радиолюбителя.
Фото 4
Фото 5