M∞°enφ Φinitele jakosti cφvek

Q=2 * Pi * f * Ls/Rs

╚initel jakosti cφvky sice lze m∞°it i na kvalitnφm RLC m∙stku, ale tΘm∞° vÜechny univerzßlnφ RLC m∙stky m∞°φ p°i nφzkΘm kmitoΦtu, obvykle na 1 kHz. ╚initel jakosti cφvky ale zßvisφ na kmitoΦtu, tak₧e ho musφme m∞°it na stejnΘ frekvenci, jako je pracovnφ. Odpor Rs se jevφ jako konstanta jen v ·zkΘm kmitoΦtovΘm rozsahu. P°i m∞°enφ p°i n∞kolika znaΦn∞ rozdφln²ch kmitoΦtech zjistφme, ₧e Rs se s kmitoΦtem zvyÜuje. Je to dßno jednak povrchov²m jevem - odpor vinutφ roste s kmitoΦtem, jednak tφm, ₧e ztrßty v jßd°e se s kmitoΦtem zvyÜujφ. RLC m∙stek se hodφ v podstat∞ jen k m∞°enφ jakosti nφzkofrekvenΦnφch tlumivek. Cφvky do radiov²ch p°φstroj∙ s indukΦnostφ jednotek mikrohenry, urΦenΘ pro kmitoΦet n∞kolika megahertz∙, majφ Φasto na 1 kHz Q ni₧Üφ ne₧ 1, ale na pracovnφm kmitoΦtu m∙₧e Φinitel jakosti p°evyÜovat 100.
 

Stanovenφ Q m∞°enφm nakmitanΘho nap∞tφ

Klasickß metoda m∞°enφ jakosti cφvky spoΦφvß v tom, ₧e na sΘriov² rezonanΦnφ obvod se p°es odporov² nebo kapacitnφ d∞liΦ p°ivßdφ nap∞tφ znßmΘ velikosti z vf generßtoru. KmitoΦet p°ivßd∞nΘho nap∞tφ se rovnß rezonanΦnφmu kmitoΦtu. M∞°φ se nap∞tφ, nakmitanΘ na lad∞nΘm obvodu. ╚initel jakosti urΦφme jako pom∞r nap∞tφ na kondenzßtoru C₃ ku nap∞tφ z generßtoru, zmenÜenΘmu d∞licφm pom∞rem d∞liΦe:

Q=U_C3*(R₁+R₂)/(U_G*R₂)
nebo
Q=U_C3*(C₁+C₂)/(U_G*C₁)

 Aby bylo m∞°enφ sprßvnΘ, je t°eba splnit tyto podmφnky:

1. D∞liΦ musφ mφt v²stupnφ impedanci mnohem menÜφ, ne₧ je ztrßtov² odpor lad∞nΘho obvodu, tj. R₂ musφ b²t mal², C₂ musφ b²t velk².
2. VysokofrekvenΦnφ voltmetr musφ mφt vysok² vstupnφ odpor.
3. Ztrßty v ladicφm kondenzßtoru C3 musφ b²t zanedbateln∞ malΘ.

Podrobn∞jÜφ popis klasick²ch metod m∞°enφ jakosti lad∞n²ch obvod∙ i s teoretick²m rozborem najdete v [1].
Zkonstruovat amatΘrsky klasick² Q-metr nenφ jednoduchΘ, nebo¥ na dolnφ Φlen nap∞¥ovΘho d∞liΦe R₂ nebo C₂ pot°ebujeme p°esn² rezistor velmi malΘ hodnoty nebo jakostnφ kondenzßtor pom∞rn∞ velkΘ kapacity. Tento prvek musφ mφt extrΘmn∞ malou rozptylovou indukΦnost. To nenφ souΦßstka, kterou byste si mohli koupit v obchod∞ za dv∞ koruny. Stavba vysokofrekvenΦnφho voltmetru se vstupnφm odporem mnoho megaohm∙ takΘ nenφ trivißlnφ.
 

M∞°enφ Q osciloskopem

Lad∞n² obvod je tvo°en m∞°enou cφvkou L₁ spolu s kondenzßtory C₁ a C₂. Generßtor obdΘlnφkov²ch impuls∙ se st°φdou 1:1 pracuje s opakovacφm kmitoΦtem asi 100x ni₧Üφm, ne₧ je rezonanΦnφ kmitoΦet obvodu. Nßb∞₧nou hranou obdΘlnφkovΘho impulsu se lad∞n² obvod rozkmitß a b∞hem temene impulsu kmity tlumen∞ doznφvajφ. Jestli₧e je v²stupnφ odpor generßtoru impuls∙ mnohokrßt menÜφ, ne₧ reaktance C₁ na rezonanΦnφm kmitoΦtu, pro vf proud se v tΘto dob∞ jevφ lev² konec kondenzßtoru spojen se zemφ, tak₧e oba kondenzßtory jsou spojeny paraleln∞.

Rychlost poklesu amplitudy je dßna jen ztrßtami v lad∞nΘm obvod∞. Na osciloskopu pozorujeme tlumenΘ kmitßnφ a spoΦφtßme, po kolika kmitech N klesne amplituda kmit∙ na polovinu. Jakost lad∞nΘho obvodu vypoΦteme:

Q = Pi / ln(2) *N = 4,532 * N

Takto jsme zjistili Φinitel jakosti celΘho obvodu. Tato metoda je obecn∞ji popsßna v knize [3].
Ztrßty v obvodu jsou tvo°eny ztrßtami v cφvce, v obou kondenzßtorech, ztrßtami ve vstupnφm odporu osciloskopu a ve v²stupnφm odporu impulsnφho generßtoru. Q samotnΘ cφvky je proto v₧dy vyÜÜφ, ne₧ zm∞°enΘ Q celΘho obvodu. Aby chyba m∞°enφ byla co nejmenÜφ, minimalizujeme ztrßty ve vÜech ostatnφch prvcφch obvodu:

1. Jako C₂ pou₧ijeme co nejkvalitn∞jÜφ kondenzßtor s co nejni₧Üφmi ztrßtami, doporuΦuji vzduchov² ladicφ kondenzßtor. Ladicφm kondenzßtorem m∙₧eme nastavit rezonanΦnφ frekvenci na stejnou hodnotu, p°i kterΘ se bude cφvka pou₧φvat.
2. Kondenzßtor C₁ by m∞l b²t mnohokrßt, tj. alespo≥ 20x menÜφ ne₧ C₂. ╚φm je C₁ menÜφ, tφm menÜφ bude vazba generßtoru s lad∞n²m obvodem. Tφm menÜφ budou p°φdavnΘ ztrßty, zp∙sobenΘ v²stupnφm odporem generßtoru, ale zßrove≥ bude menÜφ amplituda kmit∙ vybuzen²ch impulsy. Kondenzßtor volφme tak mal², abychom p°i nastavenφ nejv∞tÜφho nap∞tφ na generßtoru a nejvyÜÜφ citlivosti na osciloskopu dostali na obrazovce jeÜt∞ dosti velk² obraz kmit∙. Kondenzßtor C1 by m∞l b²t takΘ kvalitnφ, nap°. z jakostnφ vysokofrekvenΦnφ keramiky nebo ze slφdy.
3. Generßtor obdΘlnφkovΘho nap∞tφ by m∞l mφt co nejmenÜφ v²stupnφ odpor a co nejstrm∞jÜφ hrany impuls∙. Nßb∞₧nß hrana impulsu by m∞la b²t kratÜφ, ne₧ p∙lvlna rezonanΦnφho kmitoΦtu lad∞nΘho obvodu.
4. Osciloskop by m∞l mφt co nejvyÜÜφ vstupnφ odpor. Vstupnφ kapacita osciloskopu se p°iΦφtß ke kapacitßm C₁ a C₂. DoporuΦuji osciloskop p°ipojit p°es d∞liΦovou nebo zesilovacφ sondu. D∞licφ sonda mφvß vstupnφ odpor 10 MOhm∙ a kapacitu okolo 5 pF.

DoporuΦenß literatura :

strßnku vytvo°il Ing. Petr JenφΦek, p°φpadnΘ dotazy posφlejte na adresu pjenicek@seznam.cz