Применение AFG3000 для измерения добротности LC-контуров

February 9, 2012 by admin Комментировать »

Одним из хорошо известных устройств измерительной техники еще недавно был радиочастотный измеритель добротности (Q-метр). Однако в последнее время приборы этого типа на рынке исчезли. Их место заняли дешевые цифровые ЛСХ-измерители, измерения добротности у которых выполняются в лучшем случае на нескольких фиксированных и достаточно низких частотах. Между тем, при настройке и исследовании колебательных контуров, различных резонансных цепей и фильтров весьма важно их изучение на тех частотах, на которых они реально работают. Связано это с тем, что из- за поверхностного эффекта сопротивление потерь LCR-цепей на частотах резонанса намного отличается от сопротивления потерь на низких (измерительных) частотах. Необходимо также получать их реальные АЧХ,. измерители которых ныне тоже стали редкими и дорогими приборами.

Лаборатория, содержащая генератор AFG3000 и осциллограф TDS 2000В, вполне способна восстановить статус-кво в этой области. Генераторы серии AFG3000 перекрывают исключительно широкий диапазон частот синусоидальных колебаний — от 1 мГц (и даже 1 мкГц с новой прошивкой) до 50, 100 и 240 МГц в зависимости от используемой модификации. Автор использовал, к примеру, прибор AFG3101 с максимальной частотой генерации синусоидальных колебаний до 100 МГц. Это позволяет исследовать практически все возможные линейные устройства и системы с сосредоточенными постоянными R, L и С — от сверхнизкочастотных до радиочастотных и ближней области СВЧ.

Существует в корне неверное мнение о том, что генераторы с цифровым синтезом частоты (к ним относятся AFG3000) неудобны для снятия характеристик высокодобротных цепей с узкими резонансными кривыми из-за дискретности изменения частоты при ее изменении. На самом деле генераторы серии AFG3000 прекрасно приспособлены для этого. Простым нажатием кнопок и —> под единственной круглой ручкой регулировки выбранного параметра (в нашем случае частоты) можно менять разрешение от 0,001 (и даже 10"6) Гц до 10 МГц, а вращением универсальной круглой ручки ступенчато менять частоту с выбранным разрешением. При малых разрешениях изменение частоты на каждом шаге получается настолько малым, что ощущается практически как плавное.

Куда важнее, что при этом сохраняется высочайшая стабильность частоты (до 10"6 в течение года!), совершенно недостижимая в старых моделях генераторов и Q- метров с обычными недостаточно стабильными ХС-генераторами. Это облегчает поиск острых пиков резонансных кривых у высокодобротных цепей и фиксацию частоты в них.

Немаловажным достоинством генераторов серии AFG3000 является высокая стабильность амплитуды генерируемых сигналов (в том числе синусоидальных) и малая неравномерность зависимости амплитуды от частоты в пределах всего частотного диапазона. Это позволяет отказаться от коррекции амплитуды испытательного сигнала. Кроме того, есть возможность изменения выходного сопротивления (по умолчанию 50 Ом) и высокоточного цифрового контроля всех параметров сигналов.

Рис. 5.37 показывает измерительную схему для исследования и настройки резонансных ZCK-контуров. Основой схемы является резонансный последовательный контур, подключенный к генератору синусоидальных колебаний AFG3000 через согласующий делитель напряжения с входным сопротивлением 50 Ом и выходным 0,5 Ом. Коэффициент передачи делителя равен 1:100, так что при подаче {7=10 В (межпикового напряжения) на контур подается напряжение {7вх=0,1 В. Этого напряжения вполне достаточно для раскачки контура. Малое выходное сопротивление делителя, намного меньшее последовательного сопротивления /"большинства контуров, позволяет оценивать реальную добротность Q радиочастотных и (тем более) низкочастотных контуров.

где 2Af — полоса пропускания, измеренная на уровне спада резонансной кривой до уровня 0,707 от максимума.

Частоту резонанса^ можно определить по установке частоты генератора и по показаниям встроенного в осциллограф цифрового частотомера в точке максимума выходного напряжения. А в режиме автоматических измерений осциллографа TDS 2000В нетрудно определить U и оценить добротность Q= U / Ubx. Например, для контура с Х=470 мкГн и С= 135 пФ экспериментально была определена частота^=629,8 кГц при расчетном значении 631,8 кГц. Расхождение находится в пределах допусков на величины X и С. При U =0,1 В и U =8,2 В измеренное значение 0=82. Зная L, С и Q,

г                                                       вх         ‘                       вых         у                         г                                                   ^                                     7                   7

можно из формулы (2) определить сопротивление потерь контура г на резонансной частоте.

Сделав на основе схемы (рис. 5.37) небольшую приставку к генератору и милливольтметру (или осциллографу), можно получить вполне полноценный Q-метр. Конденсатор Сможно выполнить в виде переменного конденсатора, отградуированного в пикофарадах. Это облегчит испытание контуров, резонирующих на заданной частоте, например входных контуров радиоприемных устройств.

Источник: Дьяконов В. П.  Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 е., ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты