Refinamento do instrumento para medição de resistências complexas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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São conhecidos medidores de resistência complexa (impedância) baseados em um divisor de tensão e três voltímetros. Em particular, eles são usados ​​por radioamadores para medir os parâmetros elétricos de antenas [1]. Um diagrama simplificado de tal dispositivo é mostrado na Fig. 1. A resistência complexa estudada (RH, CH) e a conhecida (exemplar) capacitiva reativa C0 ou resistência ativa R0 são conectadas em série à fonte de tensão CA.

Fig. 1

Relação entre dados experimentais - valores medidos das tensões U1 U2, U3, constantes fBX, Ro. С0 e os parâmetros desejados RH, Сн descrevem as equações [2]:

Com valores conhecidos da resistência de referência R0 ou capacitância C0, bem como a frequência do sinal de entrada fBX, o erro na medição da resistência complexa é determinado pelo erro na medição das tensões U1-U3. Para melhorar a precisão, é necessário monitorar a constância da tensão U1 e a frequência do sinal, e a resistência do elemento de referência (R0, Co) não deve diferir significativamente da resistência de carga esperada. Se a impedância de carga não for conhecida antecipadamente, um resistor de referência R0 com uma resistência de 50 ... 100 Ohms é instalado e as medições são feitas. Se as tensões U2 e U3 diferirem mais de duas vezes na direção correspondente, altere a resistência do resistor R0 e repita as medições. De acordo com as fórmulas (3b) e (5), usando (1) e (2), determine a parte real da resistência - UR. Substituindo o resistor R0 por um capacitor C0 com uma capacitância na frequência de medição, aproximadamente igual à resistência do resistor R0, as medições são feitas e da mesma forma de (Za) e (4) o componente reativo da resistência desconhecida Xn é determinado. Se o resultado tiver um sinal de mais, o componente reativo é capacitivo e, se for negativo, é indutivo. De acordo com a fórmula (6) ou (7), a capacitância ou indutância da carga é encontrada.

Fig. 2

As tensões Ut e U3 podem ser medidas em relação ao fio comum com um voltímetro CA padrão com uma grande resistência de entrada, mas é impossível medir a tensão U2 dessa maneira. Portanto, para implementar um medidor na faixa de radiofrequência, eles recorrem à conversão da tensão CA em CC usando um retificador de diodo semicondutor. A tensão retificada é medida com um voltímetro DC. Para unificar as medições, as tensões U1 e U3 são medidas da mesma maneira.

Uma das fontes de erro é a assimetria da tensão do gerador, fonte do sinal de alta frequência. Essa característica deve ser levada em consideração, portanto, em medidores com retificadores, deve-se medir a amplitude da mesma meia onda de tensão alternada. Além disso, os retificadores a diodo, devido à característica de transferência não linear a uma tensão inferior a 1 V, introduzem um erro adicional, que pode ser reduzido usando curvas de calibração [3] ou tabelas de correção.

O esquema do medidor proposto é mostrado na fig. 2. O resistor R1 garante que o dispositivo corresponda à saída do gerador de sinal. O retificador no diodo VD1, dependendo da posição dos contatos das chaves SA1 e SA2, pode ser conectado a vários pontos do dispositivo. Na posição das chaves indicadas no diagrama, a tensão U1 é medida. Na posição inferior do contato móvel da chave SA1 (SA2 na parte superior) - U3, e na posição inferior SA2 (SA1 na parte superior) - U2. A saída do retificador através do filtro passa-baixa R2R3C2 é conectada a um voltímetro DC, que pode ser usado como um multímetro digital.

Todas as peças são montadas em uma caixa de plástico com dimensões de 30x80x120 mm. O soquete de entrada RF XW1 (BNC-124) é colocado em um dos lados, soquetes para conectar a carga (blocos de terminais de pressão RT-213-03, RT-224-01) - no adjacente, interruptores - P2K com retorno pressionando repetidamente e soquetes para conectar elementos exemplares (RT-213-03, RT-224-01) - na parte superior. Todos esses elementos devem ser colocados o mais próximo possível uns dos outros. O diodo VD1 e o capacitor C1 são montados nos terminais das chaves. Os soquetes XS1, XS2 podem ser de qualquer tipo, são colocados na parede livre do gabinete, são equipados com um capacitor C2. Os resistores R2 e R3 são soldados entre os terminais do interruptor e os soquetes XS1, XS2.

Calibre o medidor da seguinte forma. A entrada (jack XW1) é fornecida com uma tensão alternada do gerador (geralmente 1 V), os resistores são conectados aos contatos XT1 e XT2

C2-10 a 51 ohms e aos soquetes XS1, XS2 - um voltímetro DC. Ao selecionar o resistor R3, as leituras do voltímetro são definidas para 1 V. Em seguida, são determinados os fatores de correção, o que melhorará a precisão das medições. Para fazer isso, uma tensão constante de 1 V é aplicada à entrada, resistores com resistência de 1... =) e XT2 (U10=). Aplicando uma tensão alternada de 100 V com frequência de 2 MHz à entrada, eles medem as tensões U50vch e U1B2 e encontram os fatores de correção para esta frequência P2 = U3= - U1Vch e P1,6 = U2= -U3B4 Da mesma forma, os fatores de correção são determinados em outras frequências até 2 MHz.

Ao conectar resistores com outras resistências aos contatos XT1 e XT2, as medições são repetidas e os fatores de correção são encontrados para outros valores de tensão U2 e U3 em frequências diferentes. Os resultados obtidos são resumidos em uma tabela, que é utilizada ao fazer medições da impedância de carga.

Literatura

1. Barsky A. Um dispositivo para medir a impedância de antenas. - Rádio, 2001, n.º 12, p. 59,60.
2. Korobeinikov V. Análise de um instrumento para medição de impedância. - Rádio, 2003, p. 65,70.
3. Stepanov B. RF cabeça para o multímetro. - Rádio, 2006, nº 10, p. 58.

Autor: V. Korobeinikov

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