Рис. 55
Отсчитав по шкале генератора РЧ значение резонансной частоты, определяют по вышеприведенной формуле индуктивность катушки, подставляя в нее частоту в МГц, контурную емкость в пФ (индуктивность получается в мкГн).
Контурный конденсатор может быть разной емкости (от 50 до 500 пФ) - это зависит от индуктивности катушки. Подключая к катушке разные контурные конденсаторы, проведите замеры и сравните результаты. Не удивляйтесь, если они будут несколько отличаться друг от друга. Причина в том, что при разных контурных конденсаторах будет и разное влияние емкостей измерительных цепей (подключенных через конденсаторы C1 и С2 генератора и осциллографа) на общую емкость колебательного контура. Чем больше емкость контурного конденсатора, тем меньше влияние указанных цепей.
При проверке и налаживании усилителей РЧ или ПЧ, входных цепей приемников, полосовых фильтров и других узлов с катушками индуктивности бывает важно знать добротность контура (а значит, добротность катушки) и полосу его пропускания. Эти параметры можно "просмотреть" на экране осциллографа и сразу же по изображению вычислить их значение.
Как это сделать, показано на рис. 56.
Рис. 56
Для примера взята магнитная антенна "карманного" радиоприемника. Ее колебательный контур составлен катушкой индуктивности L1 и конденсатором переменной емкости Ск. Катушка содержит 85 витков провода ПЭВ-1 0,15, намотанных виток к витку на стержне диаметром 8 и длиной 80 мм из феррита 600НН (можно 400НН). Конденсатор Ск - КП-180 (с изменением емкости от 5 до 180 пФ).
Через конденсатор С2 к контуру подключены входные щупы осциллографа, а через С1 подано пилообразное напряжение развертки с гнезда, расположенного на задней стенке осциллографа. В результате во время резкого спада напряжения "пилы" (в конце ее) колебательный контур возбуждается и становится генератором, вырабатывающим синусоидальные колебания частотой, равной резонансной частоте контура. Но поскольку на контур поступает импульсное напряжение, его колебания после возбуждения постепенно затухают и вскоре прекращаются.
Чем больше добротность контура, тем дольше будут продолжаться колебания. Поэтому достаточно взглянуть на характер затухающих колебаний, чтобы дать оценку контуру.
Итак колебательный контур L1Cк подключен к осциллографу, который в данном случае должен работать в автоматическом режиме (кнопки "АВТ. - ЖДУЩ.", "ВНУТР. ВНЕШН.", "РАЗВ.-ВХ X" отжаты) при максимальной длине линии развертки, длительности развертки, например, 50 мкс/дел. и чувствительности, скажем, 0,05 В/дел. Тогда на экране удастся увидеть изображение затухающих колебаний, показанное на рис. 57, а. Изменением длительности развертки "растяните" изображение настолько, чтобы были видны начальные колебании (рис. 57, б). Форма их синусоидальная, но с каждым последующим периодом амплитуда колебаний падает.
Повернув ротор конденсатора переменной емкости в положение максимальной емкости, "растяните" изображение настолько, чтобы можно было наблюдать колебание, вдвое меньшее по амплитуде в сравнении с первоначальным (рис. 57, в).
Подсчитайте число периодов до этого колебания и определите добротность контура на данной частоте по формуле
Q = N/0,22,
где Q - добротность контура; N - число подсчитанных периодов.
В показанном на рис. 57, в примере добротность составит 45.
Перестроив контур конденсатором переменной емкости на наиболее коротковолновый участок (соответствует минимальной емкости конденсатора), вновь определите добротность. Результат получится более высокий по сравнению с предыдущим из-за некоторого уменьшения потерь в конденсаторе и увеличении индуктивного сопротивления катушки.
Дальнейшее повышение добротности наблюдается при уменьшении емкости конденсаторов связи С1 и С2, но одновременно уменьшается и размах наблюдаемых на экране колебаний.
Может случиться, что добротность контура будет весьма высокой и подсчитать число периодов до нужного колебания не удастся - настолько плотно "выстроятся" колебания. В этом случае поступают так, как показано на рис. 57, г, - "растягивают" изображение настолько, чтобы можно было заметить уменьшение амплитуды колебания всего лишь до 0,8 первоначального значения. И тогда, подсчитав число периодов до этого колебания, подставляют в формулу другой коэффициент - 0,071 (вместо 0,22).
Определив добротность, можете измерить частоту резонансных колебаний известным вам способом (по длительности периода одного колебания) и подсчитать полосу пропускания контура по формуле
Δf = f0/Q,
где Δf - полоса пропускании, кГц; f0 - резонансная частота, кГц; Q - добротность.
Освоив предложенную методику, вы сможете провести немало интересных экспериментов, например, по изучению влияния на добротность числа витков катушки связи магнитной антенны и входного сопротивления первого каскада усилителя РЧ. Наблюдения за добротностью помогут подобрать наиболее оптимальный режим работы "высокоомного" усилителя РЧ при непосредственном подключении к нему колебательного контура магнитной антенны. Не менее полезными окажутся измерения добротности при самостоятельной разработке магнитной антенны для данного перекрытия диапазона волн - ведь на добротности сказывается и магнитная проницаемость ферритового сердечника, и число витков катушки, и диаметр провода.
Еще раз подчеркнем, что описанная методика измерений пригодна не только для магнитной антенны, а практически для любого колебательного контура.
И еще об одном варианте "индуктивных" измерений. Как известно, любая динамическая головка обладает своей резонансной частотой, которую необходимо знать при изготовлении громкоговорителя или акустической системы. Чтобы избежать ошибки, а также проконтролировать результат согласования динамической головки с акустическим объемом корпуса громкоговорителя, нужно предварительно более точно определить резонансную частоту головки. Здесь также поможет осциллограф, но в паре с генератором 3Ч, желательно с большой выходной мощностью (не менее 2 Вт). Соединяют их так, как показано на рис. 58, а.
Выходной сигнал генератора 3Ч поступает на цепочку из последовательно соединенных резистора R1 и динамической головки ВА1. Параллельно головке подключены входные щупы осциллографа, а "земляное" гнездо (или зажим) генератора соединено с гнездом "ВХОД X" осциллографа. Такое подключение осциллографа позволяет наблюдать фазовый сдвиг между током и напряжением в цепи звуковой катушки головки и фиксировать момент резонанса.
Сопротивление резистора R1 должно быть в 20…30 раз больше сопротивления звуковой катушки, чтобы амплитуда тока в цепи катушки оставалась постоянной - тогда наряду с фазой и частотой резонанса удастся определять амплитуду напряжения на катушке.
Последовательность работы напоминает вышеописанную процедуру измерения индуктивности катушек. Осциллограф работает в автоматическом режиме с разверткой от внешнего сигнала. Выходной сигнал генератора и чувствительность осциллографа устанавливают такими, чтобы при частоте генератора 200…500 Гц на экране осциллографа был виден эллипс (рис. 58, б) с наклоном к линии развертки примерно в 45°.
Затем перестраивают частоту генератора в сторону нижних частот до получения прямой линии (рис. 58, в). Получившаяся при этом частота генератора будет соответствовать резонансной частоте динамической головки.
Рис. 58
О чем поведал прямоугольный импульс
Разве может о чем-то поведать импульс? - скажете вы. Импульс он и есть импульс, разве только прямоугольной формы. Но в том-то и дело, что если использовать прямоугольный импульс в качестве контрольного сигнала и подавать его, например, на вход усилителя 3Ч, то по форме выходного сигнала можно сразу же оценить работу усилителя и назвать его недостатки - малую полосу пропускания, недостаточное усиление на низших или высших частотах, самовозбуждение в какой-то области частот.
А возьмите широкополосный делитель напряжения, используемый, например, в самодельных измерительных приборах или осциллографах. "Пропущенный" через него прямоугольный импульс подскажет точные параметры деталей, необходимые для получения неизменного коэффициента деления сигнала в широком диапазоне частот.
Чтобы сказанное стало понятно, давайте сначала познакомимся с некоторыми параметрами импульсного сигнала, которые нередко упоминаются в описаниях различных генераторов, устройств автоматики и вычислительной техники. Для примера на рис. 59, а показан "внешний вид" несколько искаженного (по сравнению с прямоугольным) импульса, чтобы нагляднее были видны его отдельные части.