Určení vlastností neznámého rezonančního obvodu bez rozpojení

Schema mereni rezonancniho obvodu pomoci GDO.

Při opravách přístrojů občas potřebujeme změřit vlastnosti prvků rezonančního obvodu bez demontáže, protože vyndání cívky z desky plošných spojů nebo z chassis je pracné a hrozí při tom poškození součástek. U mf traf často bývá cívka i s kondenzátorem schována pod krytem a rozpojení obvodu je obtížné. Zde popsanou metodou můžeme změřit indukčnost a kapacitu v obvodu, zapojeném v přístroji. Pokud zjistíme, že měření příliš ovlivňují ostatní součástky, můžeme je odpojit od rezonančního okruhu, samotný okruh ale nerozpojujeme. Je-li měřený obvod vázán s jiným rezonančním obvodem (je součástí dvou nebo víceobvodové propusti), ostatní vázané rezonanční obvody musíme zatlumit (dočasně k nim připojit paralelní odpor) nebo silně rozladit dočasně připojeným kondenzátorem, aby neovlivňovaly měřený obvod.

Stanovení indukčnosti a kapacity

Máme neznámý rezonanční okruh tvořený cívkou s indukčností L a kondenzátorem s kapacitou C1. Změříme rezonanční kmitočet obvodu f1 pomocí grid-dip metru. Potom paralelně k obvodu připojíme známý kondenzátor C2 a změříme rezonanční kmitočet f2, který je menší, než f1. Nakonec vypočteme neznámé hodnoty L1 a C1:

L1 = (1/f22 - 1/f12)/(4 * π2 * C2)   [H, Hz, Hz, F]
C1 = C2 * f22/(f12 - f22)    [F, F, Hz, Hz]

C2 doporučuji volit stejný nebo větší, než je předpokládaná hodnota neznámého C1. Při malém C2 je rozdíl kmitočtů f1 a f2 příliš malý, a úloha je špatně numericky podmíněné, takže se silně projeví nepřesnosti měření i výpočtu.
Výpočetní skript je v následující kapitole. Vypočtená kapacita C1 je včetně mezizávitové kapacity cívky a rozptylových kapacit přívodů a součástek, takže vychází o něco větší, než hodnota kondenzátoru tvořícího s cívkou rezonanční okruh.

Pokud je cívka stíněná, nebo když nemáme GDO, změříme rezonanční frekvenci jinak. Přivedeme na laděný obvod napětí z měřicího vysílače (VF generátoru) přes velký odpor a měříme napětí na obvodu vf milivoltmetrem nebo osciloskopem, jak je nakresleno na obr. 2. Odpor R1 by měl být větší než je odpor rezonančního obvodu při rezonanci, aby obvod příliš netlumil. Na měřicím vysílači naladíme frekvenci, při které je napětí na rezonančním obvodu největší. Osciloskop nebo milivoltmetr musíme připojit sondou s co nejmenší vstupní kapacitou a velkým vstupním odporem. Hodí se dělicí sonda k osciloskopu, ta mívá odpor 1 až 10 megaohmů a kapacitu asi 5 až 20 pF. Pokud je váš osciloskop málo citlivý nebo dává měřicí vysílač příliš malé napětí, použijte zesilovací soundu s FET tranzistorem na vstupu. Chete-li měřit přesně, nakonec musíte od výsledné kapacity laděného okruhu C1 odečíst kapacitu sondy a kapacitu odporu, přes který přivádíte vf signál.

Měření rezonančního obvodu vf generátorem a milivoltmetrem.

Javaskript pro výpočet L a C


MHz
MHz
pF
µH
pF
Vstupní hodnoty musí být kladná čísla buď v jednoduchém tvaru, např. 1280.47 nebo ve vědeckém tvaru 1.28047e+3 . Desetinná čísla musíte odělit tečkou, nikoliv čárkou. Kmitočet f1 musí být větší než f2.

Určení jakosti obvodu

Když vf generátorem a milivoltmetrem změříme šířku pásma B rezonančního okruhu pro pokles napětí o 3 dB vůči napětí při rezonanční frekvenci, můžeme přibližně spočítat i činitel jakosti obvodu:
Q = f1/B   [-,kHz, kHz]
B = fb - fa [kHz, kHz, kHz]

fa je dolní okraj propustného pásma a fb je horní okraj.
Takto určené Q je menší než skutečné, protože obvod je tlumen odporem R1 a vstupním odporem sondy. I tak ale můžeme odhalit hrubou chybu, která se projevuje velkým poklesem jakosti (třeba mezizávitový zkrat). Chceme-li stanovit Q přesněji, výpočtem korigujeme vliv R1 nebo nahradíme odpor malým kondenzátorem.  Dáme-li místo R1 kondenzátor menší než C1/20, tak obvod trochu rozladí, ale je méně tlumen, takže chyba měření se zmenší. Rozladění nevadí, protože Q se mění s kmitočtem jen málo.  Také můžeme Q změřit impulsní metodou s osciloskopem, popsanou v článku Měření Q cívek jednoduchou metodou.

Korekce vlivu R1 a odporu milivoltmetru na měřené Q

Skutečný činitel jakosti Qk neovlivněný přívodním odporem R1 ani vstupním odporem sondy Rmv milivoltmetru (nebo osciloskopu) spočteme tak, že odečteme ztráty, způsobené těmito prvky. Nejdříve určíme reaktanci cívky při rezonančním kmitočtu:
XL = L1 * 2*π*f1 [Ω, Hz]

A pak spočteme skutečnou jakost samotného rezonančního obvodu
Qk=1/(1/Q1 - XL/R1 - XL/Rmv )   [ -, -, Ω, Ω, Ω]

Java skript na výpočet činitele jakosti obvodu

µH
MHz
MHz
MHz
-
-

Zpět na obsah Jeníčkových radiotechnických stránek
Zpět na domovskou stránku Petra Jeníčka



Vytvořil Ing. Petr Jeníček. Dokument byl naposledy změněn 3.9.2008.