Sonda slouží k přibližnému měření paralelních rezonančních obvodů
bez
demontáže. Na rozdíl od GDO nevadí, že měřený obvod je ve stínicím
krytu.
Všechny parametry obvodu je možno určit metodou, popsanou na stránce Určení vlastností neznámého
rezonančního obvodu.
Schema zapojení sondy:
Přes odpor R2 se přivádí na neznámý laděný obvod vf napětí z generátoru, napětí na rezonančním obvodu se snímá oddělovacím zesilovačem, který má velký vstupní a malý výstupní odpor. Z něj vede napětí do osciloskopu nebo vf milivoltmetru. Je možno buď jen změřit rezonanční frekvenci zkoumaného obvodu, nebo ještě připojit kondenzátor C2 253 pF a změřit změněnou rezonanční frekvenci. Z obou frekvencí, C2 a parazitní kapacity sondy lze vypočítat Cx a Lx. Pokud změříte šířku rezonanční křivky pro pokles o 3dB, můžete určit Q, vliv R2 korigujete výpočtem. Všechny vzorce a skripty na výpočty jsou na uvedené stránce. Sonda funguje ve všech AM pásmech až do 30 MHz.
Tranzistor Q1 má velký vstupní odpor a malou kapacitu aby co nejméně ovlivňoval měřený obvod. Sonda je vestavěna v trubičce od vypsané fixy, vepředu je hrot z tlustého drátu. Na boku sondy jsou 2 malé zdířky (z precisní objímky na IO) pro připojení přídavného kondenzátoru C2. Po straně je vyveden zemní kablík s krokodýlkem. K vf generátoru a osciloskopu je sonda připojena dvěma tenkými koaxiálními kablíky. Kapacita sondy, která se přičítá k rezonančnímu obvodu, je u mého prototypu cca 7pF. JFET tranzistor ani není chráněn diodami, aby se kapacita příliš nezvětšovala. BF245 je málo choulostivý na statickou elektřinu.
Tranzistory Q1a Q2 tvoří kaskodové zapojení. Na výstupu je emitorový
sledovač Q3, aby malým výstupním odporem odstranil škodlivý vliv
kapacity zátěže (vstupu osciloskopu nebo milivoltmetru). Q1 je v sondě
a Q2 a Q3 jsou na destičce přimontované k výstupnímu konektoru,
zapojenému do osciloskopu. Mezi Q1 a Q2 je koaxiální kablík s impedancí
75 ohmů, R5 zvětšuje vstupní odpor Q2 tak, aby kablík byl zakončen
správnou impedancí. Vstupní impedance Q2 v zapojení SB je cca 3 ohmy.
Při R5=68 ohmů je frekvenční charakteristika sondy téměř rovná až do
30MHz, ale amplitudová charakteristika mého osciloskopu již nad 20 MHz
klesá (má šířku pásma 30 MHz pro -3dB). Proto jsem zkusil R5 zmenšit na
56 ohmů, a využít tlumené čtvrtvlnné reoznance vedení (těsně nad 30
MHz) ke korekci. Na konci kabelu se tak v blízkosti rezonančního
kmitočtu nakmitá o trochu větší napětí, a vyrovná pokles
charakteristiky osciloskopu. Impulsní odezva samozřejmě má zákmit, to
ale nevadí, sonda je určena k měření amplitudy sinusového napětí, a
amplitudová charakteristika celé sestavy je přibližně vyrovnaná až do
30 MHz. V sondě můžete použít i kablík s impedancí 50 ohmů, ale musíte
zmenšit odpor R5.
Spoj mezi kolektorem tranzistoru Q2, bází Q3 a odporem R6 není na plošném spoji, ale je zapojen ve vzduchu, aby měl co nejmenší parazitní kapacitu. Emitor Q3 a odpor R8 jsou připojeny přímo na koaxiální konektor. Ostatní signálové a napájecí spoje na destičce u osciloskopu jsou na kuprextitu na malých pájecích ploškách oddělených rýhou od zemní plochy, která je obklopuje. C1 a C3 jsou SMD, aby měly co nejmenší indukčnost. Q1 je BF245C, tj, varianta s největším proudem a strmostí, BF245A nebo B se sem nehodí. Bodec sondy je připájen na konci kuprextitového pásku. Mezi měděnou ploškou na konci, k níž je připájen hrot, a ostatními spoji je asi 0,5cm mezera bez fólie, přes kterou vede jen R2 a Q1. To je kvůli co nejmenší kapacitě sondy. Odpor R1 je možno nahradit 50 nebo 75 ohmy, kdybyste potřebovali mít zakončený jmenovitou impedancí i přívodní kabel od generátoru. To je třeba, když by kabel byl dlouhý metr nebo více. Já ho mám v prototypu tak krátký, že v AM pásmech rezonovat nemůže.
Zkoušený přístroj musí být vypnutý a filtrační kondenzátor ve zdroji důkladně vybitý. Při zkoušení mf obvodů ve vypnutém elektronkovém radiopřijímači vyndáte elektronku, a hrot zastrčíte do objímky do zdířky pro anodu nebo první mřížku, zemní svorku sondy připojíte na kostru. Nemusíte lézt dospodu a připojovat nic v propletenci součástek. Naladíte rezonanci, příp. určíte šířku pásma a tak odhadnete Q. U kriticky nebo nadkriticky vázaných obvodů v pásmových propustech je šířka pásma větší, někdy najdete 2 vrcholy. Kdybyste chtěli přesně určit f a Q, musíte rozladit či zatlumit vázaný obvod a korigovat vliv R2, jak je popsáno v článku. Prvním cílem je zjisit, zda mf obvod není hodně rozladěný, nebo nemá výrazně snížené Q, potom je možno případně provést korekce chyb měření a rozhodnout, zda je třeba obvod sladit nebo dokonce rozebrat a opravit. Sonda není určena k přesnému slaďování obvodů, protože vnáší určitou chybu.
Vstupní i výstupní kapacita elektronek jako je 6F31 nebo EF22 je okolo 5 pF, a místo ní se připojí kapacita sondy 7 pF, takže při měření má rezonanční obvod o 2 pF větší kapacitu, než má mít, a jeho rezonanční frekvence je o trochu menší. Detekční diody (třeba v 6BC32, EBL1, EBL21) mají ještě menší kapacitu. Skutečný rezonanční kmitočet je o trochu vyšší než změřený.
Směšovací heptody (ECH4, ECH21, ECH81) mají obvykle větší výstupní kapacitu než sonda okolo 8 až 9 pF, takže při měření jejich anodového obvodu je chyba opačná, skutečný rezonanční kmitočet je nižší než změřený.
Tyto chyby moůžete snadno korigovat, relativní změna frekvence df/f je 2x menší, než relativní změna kapacity dC/C. Takže když např. je kapacita v rezonančním obvodu 200 pF a přidáte 2 pF (7pf sonda místo 5pF pentoda), změna kapacity je 1%, a změna frekvence bude 0,5%. Místo skutečných 468kHz tak bude obvod se sondou rezonovat na 465,66 kHz.
Myslím, že sonda spolu s vf generátorem a nějakým indikátorem síly vf napětí je plnohodnotnou náhradou GDO, která ale na rozdíl od GDO pracuje i se stíněnými cívkami. Pokud výstupní napětí dokážete nejen indikovat, ale měřit (třeba kalibrovaným osciloskopem nebo vf milivoltmetrem), a měříte dost přesně také kmitočet, obvod dokáže nahradit Q-metr a výpočtem lze stanovit všechny parametry zkoušených obvodů.
Zapojení pravé části sondy (tj. zesilovací část bez R1 a R2) by se dalo použít jako aktivní sonda s velkým vstupním odporem k osciloskopu nebo milivoltmetru při libovolných měřeních malých střídavých napětí, pokud by R5 byl nastaven na přesné přizpůsobení kabelu. Na vstup Q1 by se musel dát odpor několik megaohmů, aby bylo definováno ss napětí na hradle Q1. Zesílení mé sondy je 1,1 , ale změnou R3 nebo R6 by se dalo nastavit přesně na 1.
Stránku vytvořil Ing. Petr Jeníček. Případné dotazy posílejte
na adresu pjenicek@seznam.cz
Dokument byl naposledy změněn 14.3.2010.