تحديد معلمات الإخراج لمكبر الصوت باستخدام المولد. قياس الجهد والتيار عند الترددات المنخفضة والعالية

أهم ما يميز العمليات الدورية هو التردد، والذي يتم تحديده من خلال عدد دورات (فترات) التذبذبات الكاملة لكل وحدة زمنية. حاجة إلى قياس الترددتنشأ في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا وخاصة في مجال الإلكترونيات الراديوية، والتي تغطي مساحة واسعة من التذبذبات الكهربائية من الترددات تحت الحمراء المنخفضة إلى الترددات العالية جدًا.

لقياس تردد إمدادات الطاقة للأجهزة الراديوية الكهربائية، يتم استخدام أجهزة قياس التردد الكهرومغناطيسي والكهروديناميكي والحديدي مع تقييم مباشر على مقياس مقياس النسبة، بالإضافة إلى أجهزة قياس تردد الشوكة الرنانة. هذه الأدوات لها حدود قياس ضيقة، عادة ضمن +-10% من أحد الترددات الاسمية 25، 50، 60، 100، 150، 200، 300، 400، 430، 500، 800، 1000، 1500 و 2400 هرتز، و تعمل بالجهد المقنن 36، 110، 115، 127، 220 أو 380 فولت.

يمكن تحديد الترددات المنخفضة جدًا (أقل من 5 هرتز) تقريبًا عن طريق حساب عدد فترات التذبذب الكاملة خلال فترة زمنية محددة، على سبيل المثال، باستخدام جهاز كهرومغناطيسي متصل بالدائرة قيد الدراسة وساعة توقيت؛ التردد المطلوب يساوي متوسط عدد فترات تذبذب إبرة الجهاز في ثانية واحدة. يمكن قياس الترددات المنخفضة بطريقة الفولتميتر، وطريقة الجسر، وكذلك بالمقارنة مع التردد المرجعي باستخدام النبضات الصوتية أو راسم ذبذبات شعاع الإلكترون. تعمل أجهزة قياس التردد المعتمدة على طرق تفريغ شحنة المكثف وطرق العد المنفصلة في نطاق واسع من الترددات المنخفضة والعالية. لقياس الترددات العالية والعالية جدًا (من 50 كيلو هرتز وما فوق)، يتم استخدام أجهزة قياس التردد بناءً على طرق الرنين والمتغاير. عند ترددات الميكروويف (من 100 ميجاهرتز وما فوق)، تُستخدم على نطاق واسع طريقة التقدير المباشر للطول الموجي للتذبذبات الكهرومغناطيسية باستخدام خطوط القياس.

إذا كان للتذبذبات قيد الدراسة شكل آخر غير الجيبية، فعادةً ما يتم قياس تردد التوافقي الأساسي لهذه التذبذبات. إذا كان من الضروري تحليل تكوين تردد الاهتزاز المعقد، فسيتم استخدام أجهزة خاصة - محللات طيف التردد.

تكنولوجيا القياس الحديثة تجعل من الممكن قياس الترددات العالية مع خطأ نسبي يصل إلى 10 -11؛ وهذا يعني أنه يمكن تحديد تردد يبلغ حوالي 10 ميجاهرتز بخطأ لا يزيد عن 0.0001 هرتز. تُستخدم مذبذبات الكوارتز والجزيئية والذرية كمصادر للترددات المرجعية عالية الاستقرار، وتستخدم مذبذبات الشوكة الرنانة في نطاق التردد المنخفض. إن طرق تثبيت التردد المستخدمة في محطات البث تجعل من الممكن الحفاظ على التردد مع خطأ نسبي لا يزيد عن 10 -6، لذلك يمكن استخدام تردداتها الحاملة بنجاح كترددات مرجعية في قياسات التردد. بالإضافة إلى ذلك، من خلال محطات الراديو التابعة لخدمة الوقت والتردد التابعة للدولة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تذبذبات عدد من الترددات القياسية (100 و 200 كيلو هرتز، 2.5؛ 5؛ 10 و 15 ميجا هرتز)، والتي تمثل موجة حاملة غير معدلة، تنقطع بشكل دوري بواسطة يتم إرسال إمدادات إشارات النداء وإشارات الوقت الدقيقة بانتظام.

في العديد من حالات ممارسة الهندسة الراديوية، عند قياس الترددات المنخفضة، يمكن السماح بخطأ يصل إلى 5-10٪، وعند قياس الترددات العالية - ما يصل إلى 0.1-1٪، مما يبسط متطلبات الدائرة وتصميم الدائرة. أجهزة قياس التردد المستخدمة.

قياس التردد باستخدام الفولتميتر

أبسطها هي طريقة غير مباشرة لقياس التردد، تعتمد على اعتماد مقاومة العناصر التفاعلية على تردد التيار المتدفق من خلالها. يظهر مخطط القياس المحتمل في الشكل. 1.

أرز. 1. دائرة قياس التردد باستخدام الفولتميتر

يتم توصيل سلسلة من المقاوم غير التفاعلي R والمكثف C مع خسائر منخفضة، والتي تكون معلماتها معروفة بدقة، بمصدر تذبذبات التردد F x. يقوم الفولتميتر AC عالي المقاومة V مع حد قياس قريب من قيمة جهد الدخل بقياس الفولتية U R و U C بالتناوب على عناصر السلسلة. بما أن U*R = I*R، وU C = I/(2πF x C) (حيث I هو التيار في الدائرة)، فإن النسبة U R /U C = 2πF x RC، كما يلي:

F x = 1/(2πRC) * U R /R C

يجب أن تكون مقاومة مدخلات الفولتميتر V 10 أضعاف مقاومة كل عنصر في السلسلة على الأقل. ومع ذلك، يمكن القضاء على تأثير الفولتميتر إذا تم استخدامه فقط كمؤشر على تساوي الفولتية U R و U C، والتي يتم تحقيقها، على سبيل المثال، من خلال التغيير السلس في المقاومة R. في هذه الحالة، يتم تحديد التردد المقاس بواسطة صيغة بسيطة:

F س = 1/(2πRC) ≈ 0.16/(RC)،

ومع السعة الثابتة للمكثف C، يمكن تجهيز المقاوم المتغير R بمقياس مع تقرير بقيم F x.

دعونا نقدر الترتيب المحتمل للترددات المقاسة. إذا كان المقاوم R لديه أقصى مقاومة R M = 100 كيلو أوم، فعند C = 0.01 μF و1000 و100 pF، سيكون الحد الأعلى للقياس هو 160 و1600 و16000 هرتز، على التوالي. عند اختيار R M = 10 كيلو أوم ونفس قيم السعة، فإن هذه الحدود ستكون 1600 هرتز و16 و160 كيلو هرتز. تعتمد فعالية الطريقة على دقة اختيار الطوائف وجودة عناصر سلسلة RC.

أجهزة قياس التردد بالسعة

لأغراض عملية، تعد أجهزة قياس التردد ذات الإشارة المباشرة هي الأكثر ملاءمة، مما يسمح بالمراقبة المستمرة لتردد الاهتزازات التي تتم دراستها على مقياس مقياس الاتصال الهاتفي. وتشمل هذه، أولاً وقبل كل شيء، أجهزة قياس التردد السعوية، التي يعتمد تشغيلها على قياس متوسط قيمة الشحن أو تيار التفريغ للمكثف المرجعي، الذي يتم إعادة شحنه بشكل دوري بجهد التردد المقاس fx. تستخدم هذه الأجهزة لقياس الترددات من 5-10 هرتز إلى 200-500 كيلو هرتز. مع وجود خطأ قياس مقبول يبلغ حوالي 3-5%، يمكن إجراؤها باستخدام مخططات بسيطة، يظهر أحد خياراتها في الشكل. 2. هنا ، يتم التحكم في الترانزستور T1 ، الذي يعمل في وضع التبديل ، عن طريق جهد التردد f x ، والذي يتم توفيره لقاعدته من مقياس جهد الإدخال R1. في حالة عدم وجود إشارة دخل، يكون الترانزستور T1 مفتوحا، حيث أن قاعدته متصلة من خلال المقاومات R3 و R2 بالقطب السالب لمصدر الطاقة. في هذه الحالة، يتم إنشاء انخفاض الجهد U عبر المقاوم R5 للمقسم R5، R2؛ هذا الأخير ، بسبب وجود مكثف ذو سعة كبيرة C2 ، تم إصلاحه لأن جهد الإمداد لسلسلة الترانزستور ومع التغيرات الدورية السريعة في وضع الترانزستور لا يتغير تقريبًا. عند تثبيت التبديل فيفي الوضع "U-"، يشكل المقياس And، المتصل على التوالي مع المقاوم الإضافي R6، الفولتميتر الذي يقيس الجهد الثابت U على المكثف C2، والذي يتم الحفاظ عليه عند مستوى معين، على سبيل المثال 15 فولت، بمساعدة تشذيب المقاوم R2 بدلاً من تلك التي تمت مناقشتها، يمكن استخدام دائرة قياسية بنجاح لتثبيت الجهد البارامتري على صمام ثنائي الزينر، والذي لا يتطلب مراقبة منهجية.

أرز. 2. دائرة مقياس التردد بالسعة

خلال نصف الدورة الإيجابية لجهد الدخل للتردد f x، يغلق الترانزستور T1 ويزداد الجهد عند مجمعه بشكل حاد إلى القيمة U؛ في هذه الحالة، يتم شحن أحد المكثفات C بسرعة إلى جهد قريب من U، والذي يتدفق تيار الشحن عبر جهاز القياس ووالصمام الثنائي D2. خلال نصف الدورة السالبة، ينفتح الترانزستور T1، وتصبح مقاومته منخفضة جدًا، مما يؤدي إلى تفريغ سريع وشبه كامل للمكثف C مع تدفق التيار عبر الصمام الثنائي D1. خلال فترة واحدة من التردد المقاس، تكون كمية الكهرباء المنقولة إلى المكثف أثناء الشحن والتي يطلقها أثناء التفريغ هي q ≈ CU. وبما أن عملية تفريغ الشحنة تتكرر بتردد f x، فإن القيمة المتوسطة أناتيار الشحن المسجل بواسطة العداد و، يبدو أنه يتناسب مع هذا التردد:

I = q*f x ≈ C*U*f x .

وهذا يسمح بتجهيز جهاز القياس بمقياس خطي، يتم معايرته مباشرة في قيم الترددات المقاسة.

إذا كان تيار الانحراف الإجمالي للمقياس I والجهد الثابت U معروفين، فبالنسبة لقيمة حد معينة للترددات المقاسة f p، يجب أن يكون للمكثف سعة

C = أنا و /(U*f n).

على سبيل المثال، مع قيم عناصر الدائرة الموضحة في الشكل. 2، يمكن تعديل مقياس التردد للعمل عند حدود القياس العليا البالغة 100 هرتز و1 و10 و100 كيلو هرتز.

في هذه الدائرة، يؤدي المفتاح الموجود على الترانزستور T1 في نفس الوقت وظائف محدد مكبر الصوت، حيث تعتمد قراءات عداد التردد قليلاً على شكل جهد الدخل. يتم تحويل أي جهد دخل دوري بسعة 0.5 فولت تقريبًا وما فوق إلى جهد نبضي ذو شكل مستطيل تقريبًا بسعة ثابتة U f والتي تعمل على تشغيل دائرة القياس (العد) لمقياس التردد. يعمل المكثف C3، وهو مقياس تحويل، على تنعيم تموجات إبرة الأخير عند قياس أدنى ترددات النطاق العام.

يعمل المقاوم المتقلب R7، المتصل بالتوازي مع جهاز القياس، على تصحيح مقياس التردد أثناء تشغيله. في هذه الحالة، يتم توفير جهد التردد المرجعي لمدخل مقياس التردد من مولد قياس أو شبكة تيار متردد (50 هرتز) ومن خلال ضبط المقاومة R7، تنحرف إبرة المقياس إلى التقسيم المقابل لمقياس التردد. يتم تكرار هذا التعديل عدة مرات، بالتناوب مع الإعداد المذكور أعلاه لجهد الإمداد U، والذي يتم تنفيذه باستخدام المقاوم R2.

قد لا يكون جهد الدخل الأقل من 0.3-0.5 فولت كافيًا لإيقاف تشغيل الترانزستور T1 لمعظم نصف الدورة الموجبة؛ ثم لن يكون لدى المكثف C الوقت الكافي لشحن الجهد U وسيتم التقليل من قراءات عداد التردد. لزيادة حساسية جهد الدخل إلى 20-50 مللي فولت، يسبق المفتاح الإلكتروني أحيانًا مرحلة تضخيم، يتم إجراؤها وفقًا لدائرة ذات باعث مشترك.

إذا كان جهد الإدخال زائدًا، فقد يتلف ترانزستور الإدخال؛ وهذا يؤدي إلى الحاجة إلى تضمين عناصر تقييد أو ضبط عند الإدخال، على سبيل المثال، مقياس الجهد R1 في الدائرة في الشكل. 2. يجب زيادة جهد الدخل تدريجياً ، ومراقبة قراءات مقياس التردد ، وعندما يستقر الأخير ، بعد فترة زمنية معينة من الزيادة ، يمكن تقدير التردد f x. من المفيد مراقبة جهد الدخل من أجل ضبطه على المستوى الأمثل لمقياس تردد معين، على سبيل المثال 1.5 فولت. في هذه الدائرة، يحدث هذا في الوضع "U~" للمفتاح B، عندما يكون المقياس مع تشكل الثنائيات D1 و D2 والمقاوم R4 تيارًا فولتميترًا مترددًا بحد قياس يبلغ حوالي 3 فولت، مما يتحكم في الجهد المأخوذ من مقياس الجهد R1.

تعطي عدادات التردد المصنوعة وفقًا لدوائر مشابهة لتلك التي تمت مناقشتها أعلاه قراءات دقيقة إلى حد ما فقط عند جهد الإدخال القريب من الشكل للجهود (الجيبية عادةً) المستخدمة أثناء تصحيح الأخطاء ومعايرة الجهاز. تتيح لك أجهزة قياس التردد السعوية العالمية قياس ترددات كل من الفولتية المستمرة والنبضية من أي شكل وقطبية في نطاق واسع من الترددات وفولتية الإدخال 1. في الحالة الأكثر عمومية، تحتوي دائرتها الوظيفية على المكونات التالية المتصلة في سلسلة: مقسم الإدخال - مرحلة المطابقة - مكبر الصوت - مشغل شميت - دائرة التفريق مع مرشح الصمام الثنائي - الهزاز المتعدد الاحتياطي - دائرة العد. يعمل مقسم الإدخال ذو المعاوقة العالية، والذي يتم تدرجه عادة، على زيادة الحد الأقصى لجهود الإدخال المسموح بها إلى مئات الفولتات. يوفر الباعث أو تابع المصدر مقاومة دخل عالية للجهاز، مما يضعف تأثيره على الدوائر قيد الاختبار. يقوم مكبر الصوت بتقليل الحد الأقصى لجهد الإدخال المسموح به إلى عشرات الميلي فولت. تؤدي تذبذبات التردد f x التي يتم تضخيمها بشكل دوري إلى تشغيل مشغل Schmitt، الذي يولد نبضات مستطيلة بتردد متكرر f x .

أرز. 3. مخطط مقياس التردد بالسعة العالمي

ونظرًا لأن مدة هذه النبضات تعتمد على تردد وسعة إشارة الدخل، فهي غير مناسبة لقياسات التردد الدقيقة. لذلك، بمساعدة دائرة RC التفاضلية، يتم تحويل كل نبضة زناد مستطيلة إلى زوج من النبضات المدببة ذات الأقطاب المختلفة. تتم تصفية إحدى هذه النبضات، التي تحدث على الحافة المتساقطة للنبضة المستطيلة، بواسطة صمام ثنائي، ويتم استخدام الثانية، المقابلة للحافة الصاعدة للنبضة المستطيلة للمقلب، لتشغيل الهزاز المتعدد الاحتياطي. ينتج الأخير نبضات مستطيلة ذات مدة وسعة محددة بدقة، ومن الواضح أن تردد تكرارها يساوي fx. ونتيجة لذلك، تضمن دائرة العد المزودة بمكثفات قابلة للتحويل ذات تصنيفات مختلفة وعناصر مقوم ومقياس قرصي قياس التردد f x مع استقلالية كاملة للقراءة عن سعة وشكل جهد الدخل. من أجل تقليل خطأ القياس (لا يتجاوز 1% في أفضل العينات)، يتم ضبط المدة المثلى لنبضات الهزاز المتعدد عند كل حد تردد، أي ما يعادل تقريبًا نصف فترة التردد الأعلى لحد القياس هذا. إذا تم تشغيل مقياس التردد العالمي من شبكة تيار متردد، فيجب إجراء التثبيت البارامتري للجهد المصحح، واستخدام تردد الشبكة البالغ 50 هرتز أو قيمته المزدوجة البالغة 100 هرتز (تردد النبض) كمرجع للمقياس تصحيح.

في أجهزة معينة، يتم تنفيذ المخطط الوظيفي المدروس في إصدارات مختلفة. في التين. يوضح الشكل 3 رسمًا تخطيطيًا لمقياس تردد عالمي بسيط نسبيًا بحدود قياس عليا تبلغ 200 و2000 و20000 هرتز، حيث يمكن استخدام المقياس ومع تيار انحراف إجمالي قدره 1-3 مللي أمبير. يحتوي الجهاز على مقسم خطوة الإدخال R1-R3، ومكبر للصوت على الترانزستور T1، ومشغل شميت على الترانزستورات T2 وT3، ودائرة تفاضلية C3، R13 مع الصمام الثنائي D2، الذي يمرر فقط نبضات ذات قطبية إيجابية، ومهزاز متعدد الاستعداد على الترانزستورات T4، T5. من السمات الخاصة لمقياس التردد عدم وجود عناصر مقوم خاصة. يتم تضمين مقياس AND في أحد أذرع الهزاز المتعدد، والذي يتم فتحه لفترة زمنية محددة بواسطة نبضات إطلاق متباينة، ويسجل متوسط قيمة تيار المجمع، بما يتناسب مع التردد f x. يتم تحديد الحدود العليا للقياسات f p من خلال مدة نبضات الهزاز المتعدد، والتي يتم ضبطها عن طريق اختيار قيم المكثفات C4-C6 باستخدام مقاومات القطع R18-R20. نظرًا لأن جميع سلاسل العد RC مترابطة في هذه الدائرة، فيجب تعديلها بالترتيب التالي: C4-R18 وC5-R19 وC6-R20، يليها إعادة ضبط جميع الحدود باستخدام المقاومات R18-R20.

يتم تحديد خطأ القياس لمقياس التردد بشكل أساسي من خلال دقة الضبط واستقرار الهزاز المتعدد الاحتياطي، وبالتالي يتم تثبيت جهد الإمداد للأخير بواسطة المقاوم R12 وصمام زينر الثنائي D1. باستخدام تقليم المقاوم R4، يتم تحديد الانحياز الأمثل على أساس الترانزستور T1 (4-5 فولت). إذا كان هناك حد قياس عالي التردد (على سبيل المثال، ما يصل إلى 200 كيلو هرتز)، لزيادة سرعة الزناد والمهزاز المتعدد، فمن المفيد توصيل المكثفات الصغيرة (عشرات بيكوفاراد) بالتوازي مع المقاومات R10 و R15.

نظرًا لأن مكبر الصوت الموجود على الترانزستور T1 يعمل في وضع تحديد السعة ، عند الفولتية المدخلة التي تصل إلى 10-20 فولت ، يمكنك الاستغناء عن مقسم جهد الإدخال ؛ في هذه الحالة، يجب تشغيل المقاوم المحدد عند الإدخال.

العد الالكتروني (الرقمي) عدادات التردد

عدادات التردد الإلكترونية هي أجهزة عالمية في قدراتها. والغرض الرئيسي منها هو قياس تردد التذبذبات المستمرة والنبضية، التي يتم إجراؤها في نطاق تردد واسع (من حوالي 10 هرتز إلى 100 ميجا هرتز) مع خطأ في القياس لا يزيد عن 0.0005٪. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تجعل من الممكن قياس فترات التذبذبات منخفضة التردد، ومدة النبض، ونسبة الترددين (فترات)، وما إلى ذلك.

يعتمد تشغيل عدادات تردد العد الإلكتروني على العد المنفصل لعدد النبضات التي تصل خلال فترة زمنية تمت معايرتها إلى عداد إلكتروني مزود بشاشة رقمية. في التين. يوضح الشكل 4 مخططًا وظيفيًا مبسطًا للجهاز. يتم تحويل جهد التردد المقاس f x في جهاز تشكيل مكبر الصوت إلى سلسلة من النبضات أحادية القطب المتكررة بنفس التردد f x . لهذا الغرض، غالبًا ما يتم استخدام نظام مكبر الصوت المحدود ومشغل شميت، مع استكمالهما عند الخرج بدائرة تفاضلية ومحدد الصمام الثنائي (انظر الشكل 3). يقوم محدد الوقت (مفتاح إلكتروني بمدخلين) بتمرير هذه النبضات إلى العداد الإلكتروني فقط خلال فترة زمنية محددة بدقة Δt، تحددها مدة النبضة المستطيلة التي تعمل على دخلها الثاني. عند تسجيل نبضات m باستخدام عداد، يتم تحديد التردد المقاس بواسطة الصيغة

على سبيل المثال، إذا تم تسجيل 5765 نبضة خلال فترة زمنية Δt = 0.01 s، فإن f x = 576.5 كيلو هرتز.

يتم تحديد خطأ قياس التردد بشكل أساسي من خلال خطأ المعايرة للفاصل الزمني المحدد للعد. المكون الرئيسي في النظام لتشكيل هذه الفترة هو مذبذب كوارتز عالي الثبات، على سبيل المثال، بتردد 100 كيلو هرتز. يتم تحويل التذبذبات التي تنشئها بمساعدة مجموعة من مقسمات التردد المتصلة بالسلسلة إلى تذبذبات بترددات (f 0) 10 و 1 كيلو هرتز و 100 و 10 و 1 و 0.1 هرتز. والتي تتوافق مع الفترات (T 0) 0.0001؛ 0.001; 0.01؛ 0.1; 1 و 10 ثانية (آخر واحدة أو اثنتين من القيم المشار إليها f 0 و T 0 مفقودة بالنسبة لبعض أجهزة قياس التردد).

يتم تحويل تذبذبات التردد المحدد (عبر المفتاح B2) f 0 (القيمة العددية للأخير هي مضاعف لعدد العداد) إلى تذبذبات مستطيلة بتردد تكرار f 0 باستخدام مشغل Schmitt. بموجب عملهم، يتم تشكيل نبضة فاصلة مدتها Δt = T 0 = 1/f 0 ذات شكل مستطيل تمامًا في جهاز التحكم. تؤدي هذه النبضة إلى إعادة ضبط قراءات العداد السابقة، وبعد ذلك (بتأخير لعدة ميكروثانية) تصل إلى المحدد وتفتحه لفترة Δt لتمرير نبضات بتردد متكرر fx. بعد إغلاق المحدد، يتم تسجيل عدد النبضات التي تمر به بواسطة مؤشر العداد، ويتم تحديد التردد المقاس بالصيغة f x = m*f 0 .

أرز. 4. رسم تخطيطي وظيفي مبسط لمقياس تردد العد الإلكتروني (الرقمي).

يمكن تشغيل دائرة التحكم في المحدد يدويًا (بالضغط على زر "ابدأ")؛ في هذه الحالة، يرسل جهاز التحكم نبضة واحدة مدتها Δt إلى المحدد وينتج العداد نتيجة قياس لمرة واحدة مع وقت إشارة غير محدود. في وضع قياس التردد التلقائي، يتم تكرار نبضات ترحيل الوقت بشكل دوري ويتم تحديث نتائج القياس على فترات زمنية محددة.

يمكن أن يكون مقياس التردد بمثابة مصدر لتذبذبات عدد من الترددات المرجعية f 0، التي تم الحصول عليها باستخدام مذبذب الكوارتز والمضاعف ومقسمات التردد والمأخوذة من خرج خاص. يمكن استخدام نفس التذبذبات المطبقة على مدخلات مقياس التردد للتحقق من صحة قراءات العدادات.

يتم تجميع عداد التردد من 4 إلى 7 عقود إعادة حساب على دوائر الزناد ومصابيح المؤشر الرقمي. يحدد عدد العقود الحد الأقصى لعدد الأرقام المهمة (الأرقام) في نتائج القياس. خطأ العد المحتمل، الذي يسمى خطأ التمييز، هو وحدة واحدة في الرقم الأقل أهمية. ولذلك، فمن المستحسن تحديد الفاصل الزمني للعد Δt الذي يستخدم الحد الأقصى لعدد أرقام العداد. لذلك، في المثال الذي تمت مناقشته أعلاه، مع Δt = 0.01 s (f 0 = 100 هرتز)، كانت أربعة أرقام من العداد ونتيجة القياس f x = 576.5 كيلو هرتز + -100 هرتز كافية للعد. لنفترض أن القياسات تتكرر عند Δt = 0.1 s (f 0 = 10 هرتز) ويتم الحصول على عدد m = 57653 نبضة. ثم f x = 576.53 كيلو هرتز + -10 هرتز. سيتم الحصول على خطأ منفصل أصغر (+-1 هرتز) عند Δt = 1 ثانية (في هذه الحالة، يجب أن يكون لدى العداد ستة عقود على الأقل).

عند توسيع نطاق القياس لمقياس التردد نحو الترددات العالية، فإن العامل المحدد هو سرعة عقود إعادة الحساب. عند تنفيذ دوائر التشغيل على ترانزستورات السيليكون عالية التردد (على سبيل المثال، النوع KT316A)، والتي لها وقت ارتشاف شحنة في القاعدة يبلغ حوالي 10 نانوثانية، يمكن أن يصل الحد الأعلى للتردد القابل للقياس إلى عشرات الميغاهيرتز. في بعض الأجهزة، عند قياس الترددات العالية التي تتجاوز، على سبيل المثال، 10 ميجا هرتز، يتم تحويلها أولاً إلى تردد أقل من 10 ميجا هرتز (على سبيل المثال، تردد 86.347 ميجا هرتز إلى تردد 6.347 ميجا هرتز)، باستخدام طريقة التغاير (انظر ).

العامل الذي يحدد الحد الأدنى للتردد المقاس هو وقت القياس. على سبيل المثال، إذا قمنا بتعيين أكبر فاصل زمني للعد للعديد من أجهزة قياس التردد على Δt = 1 s، فعندما يسجل العداد 10 نبضات، ستكون نتيجة القياس هي التردد f x = 10 = +-1 هرتز، أي. يمكن أن يصل خطأ القياس إلى 10%. ولتقليل الخطأ، على سبيل المثال، إلى 0.01%، سيكون من الضروري حساب النبضات خلال فترة زمنية Δt = 1000 s. ويلزم المزيد من الوقت لقياس الترددات التي تساوي 1 هرتز أو أقل بدقة. لذلك، في عدادات التردد الإلكترونية، يتم استبدال قياس الترددات المنخفضة جدًا f x بقياس فترة تذبذبها T x = 1/f x. يتم تشكيل دائرة قياس فترة التذبذب عند تثبيت المفتاح في 1إلى موضع "Tx" (الشكل 4). يعمل الجهد قيد الدراسة، بعد التحويل في مشغل شميت، على جهاز التحكم، حيث يتم تشكيل نبضة مستطيلة مدتها T x، مع الحفاظ على محدد الوقت في الحالة المفتوحة؛ خلال هذا الوقت، يسجل العداد النبضات المتولدة من تذبذبات أحد الترددات المرجعية لـ o، والتي يحددها إعداد المفتاح في 2. بالنسبة لعدد م من النبضات المميزة، الفترة المقاسة

على سبيل المثال، مع m = 15625 وf 0 = 1000 هرتز، تكون الفترة T x = 15.625 s، والتي تتوافق مع التردد f x = 1/T x = 0.054 هرتز. ومن أجل تقليل الخطأ، يُنصح بإجراء قياسات بأعلى تردد ممكن (باستثناء، بالطبع، التحميل الزائد على جهاز القياس). إذا كانت الفترة Tx< 1 с (f x >1 هرتز)، فقد يكون من المنطقي استخدام تذبذبات التردد f 0 التي تساوي 1 أو 10 ميجاهرتز، والتي تم الحصول عليها بعد مضاعفات التردد. وفي هذه الحالة، يمكن توسيع الحد الأدنى للترددات المقاسة إلى 0.01 هرتز.

يتوافق قياس نسبة الترددين f 1 / f 2 (f 1 > f 2) مع ضبط المفتاحين B2 على وضع "إيقاف التشغيل"، وB1 على وضع "f x". يتم تطبيق جهد ذو تردد أقل f 2 على أطراف "f o"، وتحدد دورته الفاصل الزمني للعد Δt. يتم تحويل جهد التردد f 1 المزوّد للمدخل إلى نبضات، يتم تسجيل عددها (m) بواسطة العداد خلال الوقت Δt = 1/f 2. نسبة التردد المطلوبة f 1 / f 2 = m (مع وجود خطأ يصل إلى الوحدة). من الواضح أن هذه الطريقة منطقية للعثور على نسبة الترددات المختلفة بشكل كبير فقط.

تشمل عيوب عدادات التردد الإلكترونية تعقيد دوائرها وأبعادها ووزنها الكبير والتكلفة العالية.

طرق قياس التردد الذبذبي

يمكن تحديد التردد المقاس بمقارنته بتردد مرجعي معروف لـ . غالبًا ما يتم إجراء هذه المقارنة باستخدام راسم ذبذبات أشعة الكاثود أو طرق النبض.

تُستخدم راسمات ذبذبات أشعة الكاثود لقياس ترددات التذبذبات لأشكال الموجات الجيبية في المقام الأول على مدى تردد يبلغ حوالي 10 هرتز إلى قيمة يحددها الحد الأعلى لعرض نطاق قناة الانحراف؛ خطأ القياس يساوي عمليا خطأ معايرة مصدر التذبذب (المولد) للتردد المرجعي f 0 . في أغلب الأحيان، يتم إجراء القياسات مع إيقاف تشغيل فحص الذبذبات، باستخدام مخطط الاتصال الموضح في الشكل. 5. يتم تطبيق جهود الترددات المقاسة والمعروفة مباشرة أو من خلال مكبرات الصوت على أزواج مختلفة من الألواح المنحرفة لـ CRT (اعتمادًا على مدخلات راسم الذبذبات التي تؤثر عليها هذه الفولتية ، سنشير إلى تردداتها بواسطة f x و f y). إذا كانت هذه الترددات مرتبطة ببعضها البعض كأعداد صحيحة، على سبيل المثال 1:1، 1:2، 2:3، إلخ، فإن حركة شعاع الإلكترون تصبح دورية ويتم ملاحظة صورة ثابتة تسمى شكل ليساجوس على الشاشة . يعتمد شكل هذا الشكل على نسبة السعات والترددات والمراحل الأولية للتذبذبات المقارنة.

أرز. 5. مخطط قياس التردد باستخدام طريقة شكل ليساجوس

في التين. يوضح الشكل 6 تكوين شكل ليساجوس عندما تتعرض الصفائح المنحرفة للأنبوب إلى ذبذبتين جيبيتين لهما نفس التردد وسعة متساوية، ولكن لهما مراحل أولية مختلفة. يحتوي هذا الشكل على شكل قطع ناقص مائل، والذي، مع تحولات الطور بين التذبذبات 0 و180 درجة، يتم ضغطه إلى خط مائل مستقيم، ومع تحولات الطور 90 درجة و270 درجة، يتحول إلى دائرة (نحن تقليديًا افترض أن حساسية الانحراف لكلا الزوجين من الصفائح هي نفسها). إذا كانت سعات الجهد للترددات f x و f y غير متساوية، ففي الحالة الأخيرة، بدلاً من الدائرة، سيتم ملاحظة شكل بيضاوي على الشاشة بمحاور موازية لمستويات اللوحات المنحرفة.

أرز. 6. بناء مخطط الذبذبات مع نسبة الترددات المقارنة f x /f y = 1

إذا كانت نسبة التردد f x /f y (أو f y /f x) تساوي اثنين، فإن الشكل الموجود على الشاشة يأخذ شكل الشكل ثمانية، والذي، مع تحولات الطور الأولية بمقدار 90 و270 درجة، ينكمش على شكل قوس. (يتم دائمًا تقييم تحول الطور الأولي بالنسبة إلى فترة جهد التردد الأعلى). من الجدول الموضح في الشكل كما هو موضح في الشكل 7، من الواضح أنه كلما زاد عدد الكسر الذي يميز نسبة الترددات المقارنة، كلما كان شكل ليساجوس الملاحظ على الشاشة أكثر تعقيدًا.

أثناء القياس، يتغير تردد المذبذب المرجعي f 0 (يساوي f x أو f y) بسلاسة حتى يظهر أحد أشكال Lissajous بأبسط شكل ممكن على الشاشة. يتم عبور هذا الشكل عقليًا بواسطة الخطين xx و y الموازيين لمستويات الصفائح المنحرفة X1 و X2 و Y1 و Y2 ويتم حساب عدد تقاطعات كل خط مع الشكل. نسبة الأرقام المتحصل عليها تساوي تماماً نسبة الترددات f x:f y بشرط ألا تمر الخطوط المرسومة بالنقاط العقدية في الشكل أو مماسة له، وأن يكون شكل الذبذبات المقارنة قريباً من الشكل الجيبي .

أرز. 7. الأشكال التي تظهر على الشاشة بنسب ترددية مختلفة f x / f y

بعد تحديد النسبة f x:f y ومعرفة أحد الترددات، على سبيل المثال f y، من السهل العثور على التردد الثاني.

لنفترض أنه عند تردد معروف f y = 1000 هرتز، يتم الحصول على الشكل الموضح في الشكل على الشاشة. 5. من البناء الموضح في الرسم يتضح أن هذا الرقم يتوافق مع نسبة التردد f x:f y = 3:4، والتي منها f x = 750 هرتز.

بسبب بعض عدم الاستقرار في الترددات المقارنة، يتم انتهاك العلاقة الصحيحة أو الكسرية القائمة بينهما باستمرار، مما يؤدي إلى تغيير تدريجي في شكل الشكل المرصود، ويمر على التوالي بجميع حالات الطور الممكنة. إذا قمنا بتثبيت الوقت Δt الذي يخضع خلاله الشكل لدورة كاملة من تغيرات الطور (من 0 إلى 360°)، فيمكننا حساب الفرق بين الترددات المقارنة |f x - f y | = 1/Δt، والتي يمكن تحديد إشارتها بسهولة تجريبيًا عن طريق تغيير التردد قليلاً f 0 . في الترددات العالية، حتى عدم الاستقرار الصغير جدًا لأحد الترددات يسبب تغيرات سريعة في شكل ليساجوس بحيث يصبح من المستحيل تحديد نسبة التردد. وهذا يحد من الحد الأعلى للترددات القابلة للقياس بحوالي 10 ميجاهرتز.

أرز. 8. دائرة قياس التردد باستخدام طريقة المسح الدائري مع تعديل السطوع

عندما تزيد نسبة الأعداد الصحيحة للتكرارات المقارنة عن 8-10، أو نسبتها الكسرية مع أرقام في المقام أو البسط أكبر من 4-5، بسبب تعقيد شكل ليساجوس، تزداد احتمالية الخطأ في تحديد نسبة التكرار الحقيقية . يمكن إجراء تحديد دقيق لنسب تردد صحيحة كبيرة نسبيًا (تصل إلى 30-50) باستخدام طريقة المسح الدائري مع تعديل سطوع الصورة (الشكل 8). في هذه الحالة، يتم تحويل جهد ذو تردد أقل f 1، باستخدام دائرتين RC متطابقتين لتقسيم الطور، إلى جهدين من نفس التردد، منزاحين في الطور بشكل متبادل بمقدار 90 درجة. عندما يتم تطبيق هذه الفولتية على مدخلات Y وX لمرسمة الذبذبات، على التوالي، ويتم ضبط نسبة سعاتها بواسطة المقاومات R وعناصر التحكم في الكسب للقناتين Y وX، ستتحرك بقعة الضوء على الشاشة على طول منحنى قريب من الدائرة تم ضبط الأخير بوضوح باستخدام التحكم في السطوع. يتم تطبيق جهد بتردد أعلى f 2 على دخل المغير M (أو القناة Z) وسيؤدي بشكل دوري إلى زيادة وتقليل شدة شعاع الإلكترون، وبالتالي سطوع الأقسام الفردية لمنحنى المسح على الشاشة . مع نسبة تردد صحيحة f 2: f 1 = m، يتم تحقيقها عن طريق تغيير أحدهما، يصبح منحنى الدائرة المرصودة متقطعًا، ويتكون من Fشرائح مضيئة ثابتة متساوية الطول، مفصولة بفواصل مظلمة. عند انتهاك العلاقة الصحيحة، يتم ملاحظة دوران الدائرة المتقطعة، وبسرعة عالية تظهر الدائرة صلبة.

يمكن أيضًا استخدام الطريقة المدروسة لقياس تردد التكرار f p لتذبذبات النبض. في هذه الحالة، يتم إجراء عملية مسح دائرية باستخدام جهد التردد المرجعي f 0، ومع التحكم في السطوع يتم ضبطه بشكل مرئي أو غير مرئي اعتمادًا على قطبية (سلبية أو إيجابية، على التوالي) لتذبذبات النبض المقدمة إلى المغير. سيؤدي هذا الأخير إلى إنشاء فواصل داكنة على خط المسح في الحالة الأولى، ونقاط مضيئة في الحالة الثانية. من خلال تغيير التردد fo بسلاسة (من أدنى قيمة ممكنة)، يتم تحقيق أثر نبضة واحدة ثابتة أو تتحرك ببطء على خط المسح، مع f p = f 0.

يمكن قياس تردد fp لتذبذبات النبض باستخدام الرسم البياني في الشكل. 5 عند تطبيق جهد جيبي للتردد المرجعي f 0 على دخل X، وجهد نبضي على دخل Y لمرسمة الذبذبات. يتم زيادة تردد المسح f 0 = f x تدريجياً، بدءاً من أدنى قيمة له، حتى تظهر صورة مستقرة إلى حد ما لنبضة واحدة على الشاشة، والذي يحدث عندما f p = f 0 . تقنية القياس هذه تقضي على احتمالية الخطأ، حيث سيتم ملاحظة نبضة واحدة على الشاشة لنسب تردد صحيحة أخرى أكبر من الوحدة f 0:f n.

قياس التردد باستخدام طرق الإيقاع

عادة ما يكون مصدر تذبذبات الترددات المرجعية هو مولد قياس ذو إعداد سلس أو غير متدرج، حيث يمكن ضبط تردده f 0 مساوياً للتردد المقاس f x . إذا كان الترددان f 0 وf x سليمين، فيمكن الحكم على تساويهما تقريبًا من خلال الاستماع بدوره إلى نغمات الاهتزازات التي يصدرانها باستخدام الهواتف أو مكبر الصوت.

يتم تقليل خطأ القياس تقريبًا إلى خطأ معايرة مولد القياس إذا تم تطبيق التذبذبات الكهربائية لكلا الترددين المقارنين في وقت واحد على الهواتف وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل. 9، أ. إذا كانت الترددات f 0 و f x قريبة من بعضها البعض، فعند إضافة التذبذبات المقابلة، تنشأ نبضات صوتية، والتي تتجلى في زيادة دورية وانخفاض في شدة نغمة T f المسموعة في الهواتف. تردد الإزاحة

يمكن تحديده من خلال الاستماع إلى عدد الزيادات أو النقصان في شدة النغمة خلال فترة زمنية محددة. لكي تظهر النبضات بشكل حاد تمامًا، يجب ضبط اتساع تذبذبات الترددات f 0 و f x على النحو نفسه تقريبًا؛ هذا يتبع من النظر في الشكل. 9، b، حيث يكون المنحنى المتوسط للتذبذبات النابضة بالتردد F هو نتيجة إضافة منحنيات التذبذب العلوية والسفلية المقابلة للترددات f 0 و f x.

أرز. 9. مبدأ قياس الترددات المنخفضة باستخدام طريقة الإيقاع الصوتي

من خلال تغيير إعدادات المولد، يتم تقريب التردد f 0 من التردد f x والذي يتم اكتشافه من خلال زيادة فترة النبض. وعندما تتطابق الترددات المقارنة، تختفي النبضات وتُسمع نغمة رتيبة في الهواتف. بدلاً من الهواتف، يمكن استخدام الفولتميتر المتردد كمؤشر للنبض؛ وهذا مفيد بشكل خاص عند قياس الترددات التي تزيد عن 5 كيلو هرتز، والتي لا تكون نغمتها مسموعة بوضوح على الهواتف.

عند الترددات العالية، غالبًا ما يتم إجراء مقارنة الترددات f 0 و f x باستخدام طريقة الإيقاع الصفري. في التين. 10 يوضح أبسط مخطط القياس. يتم إدخال تذبذبات التردد f 0 و f x في وقت واحد في دائرة الصمام الثنائي D من خلال ملفات التوصيل L1 و L2 و L. نتيجة الكشف عن التذبذب الكلي، يظهر تيار نابض في دائرة الصمام الثنائي، يحتوي على مكونات الترددات الأساسية f 0 و f x، بالإضافة إلى مكونات التوافقيات الأعلى والترددات المركبة f 0 + f x و |f 0 - f x | . إذا كان الترددان f 0 وf x قريبين من بعضهما البعض، فإن الفرق يتغلب على التردد F = |f 0 - f x | قد يكون ضمن نطاق الترددات الصوتية وسيتم سماع نغمة هذا التردد في هواتف Tf، يتم تحويلها من التيارات عالية التردد بواسطة المكثف C.

أرز. 10. لمبدأ قياس الترددات العالية بطريقة النبضة الصفرية

إذا قمت بتغيير أحد الترددات، على سبيل المثال f ، لتقريبه من تردد آخر fx، ستنخفض النغمة في الهواتف وإذا كانت هذه الترددات متساوية، سيتم ملاحظة صفر نبضة، يتم اكتشافها من خلال فقدان الصوت في الهواتف. وبالتالي، يتم تقليل قياس التردد لتحديد تردد المذبذب المرجعي الذي تحدث عنده نبضات صفرية. كما يتبين من الرسم البياني في الشكل. 11، أ، عند الابتعاد عن نقطة الصفر، يزداد تردد الفرق F مع زيادة وانخفاض تردد المولد f 0.

أرز. 11. رسوم بيانية لاعتماد تردد النبض على إعدادات مولد التردد المرجعي

يتم تحديد خطأ قياس التردد بشكل أساسي من خلال خطأ معايرة التردد f 0 للمذبذب المرجعي. ومع ذلك، عند إجراء قياسات دقيقة، من الضروري مراعاة الخطأ المحتمل لعدة عشرات من الهرتز، بسبب حقيقة أن نظام السمع البشري لا يرى النغمات بتردد أقل من تردد معين F n؛ تتراوح قيم الأخير لأشخاص مختلفين من 10 إلى 30 هرتز. للتخلص من هذا الخطأ، يمكنك توصيل مقياس التيار الكهرومغناطيسي على التوالي مع الهواتف T f، والتي سوف تنبض إبرتها مع هذا التردد عند تردد فرق منخفض جدًا F. عند الاقتراب من الصفر، تتباطأ اهتزازات الإبرة ويسهل عدها في فترة زمنية محددة.

يجب ألا يكون الاتصال بين المذبذب المرجعي ومصدر التردد المقاس قوياً لتجنب حدوث ظاهرة "القفل" مما يؤدي إلى زيادة خطأ القياس. إذا كان هناك اتصال قوي بين مولدين، وكان الفرق في إعدادات التردد بينهما صغيراً، فيمكن لأحد المولدين أن يفرض تردده على الآخر وسيقوم كلا المولدين بإنشاء ذبذبات لنفس التردد. في هذه الحالة، يتغير تردد النبض F وفقًا للرسم البياني في الشكل. 11، ب، أي في منطقة “الالتقاط” بأكملها يتبين أنها صفر ولا يوجد صوت في الهواتف.

كمؤشر حساس لنبضات الصفر، يمكنك استخدام راسم ذبذبات أشعة الكاثود، ويفضل أن يكون ذلك مع إدخال مفتوح على القناة Y. في هذه الحالة، بدلاً من الهواتف، يتم توصيل المقاوم بمقاومة تبلغ 50-200 كيلو أوم كحمل دائرة الكاشف (الشكل 10) ، والتي يتم توفير الجهد منها إلى دخل U الخاص بمرسمة الذبذبات. عند تشغيل المسح، يكون منحنى الجهد لتردد النبض F مرئيًا على الشاشة، ومع اقترابه من الصفر، ستزداد فترة هذا الجهد وعند f 0 = f x فقط خط مسح أفقي مرئي على الشاشة. إذا تم إجراء القياسات مع إيقاف تشغيل المسح، فإن الخط الرأسي الملاحظ على الشاشة عند f 0 = f x يتحول إلى نقطة.

يعتمد تشغيل معايرات الكوارتز وأجهزة قياس التردد المتغاير على مبدأ قياس الترددات العالية باستخدام طريقة النبض الصفري.

معايرة الكوارتز

من بين الأدوات عالية الدقة المستخدمة لقياس الترددات العالية، أبسطها هي معايرة الكوارتز. إنها تسمح لك بالتحقق من موازين أجهزة الاستقبال والبث اللاسلكي (التوليد) في عدد من النقاط المقابلة للترددات (المرجعية) المحددة بدقة.

أرز. 12. رسم تخطيطي وظيفي لمعاير الكوارتز

يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي لمعاير الكوارتز في نسخته الأكثر اكتمالاً في الشكل. 12. المكون الرئيسي للجهاز هو مذبذب الكوارتز الذي يعمل في مثل هذا الوضع بحيث يكون للتذبذبات المثارة به شكل يختلف بشكل حاد عن الشكل الجيبي، وبالتالي يحتوي، بالإضافة إلى مكون التردد الأساسي f 0، على عدد كبير من التوافقيات، تردداتها هي 2f 0، 3f 0، 4f 0، وما إلى ذلك، وتتناقص السعات تدريجياً مع زيادة التردد. من الممكن عادة استخدامها للقياسات من عشرات إلى عدة مئات من التوافقيات، والتي لها نفس الثبات العالي (عادة في حدود 0.01 - 0.001٪) مثل التردد f 0) المستقر بواسطة مرنان كوارتز (كوارتز) في حالة عدم وجود أجهزة خاصة ( على سبيل المثال، منظمات الحرارة) مما يزيد من تأثير التثبيت.

يتم توفير التذبذبات التي يثيرها مذبذب الكوارتز إلى مقبس الاتصال (أو المشبك) An، والذي يلعب، مع موصل صغير أو دبوس متصل به، دور هوائي الاستقبال أو الإرسال، اعتمادًا على طبيعة استخدام الجهاز. . ولأغراض الحماية، عادة ما يتم وضع الجهاز في غلاف معدني.

عند التحقق من موازين أجهزة الاستقبال الراديوية، يعمل المعاير كمصدر لتذبذبات عدد من الترددات المرجعية المنبعثة عبر سلك الاتصال. يتم ضبط جهاز الاستقبال بشكل تسلسلي على التوافقيات المختلفة لمذبذب الكوارتز ويتم تحديد نقاط القياس المقابلة. إذا كان جهاز الاستقبال يعمل في وضع التلغراف، فسيتم تسجيل ضبطه على المولد التوافقي بنبضات صفرية مع تردد المذبذب المحلي الثاني المسموع في الهواتف أو مكبر الصوت المتصل بمخرج جهاز الاستقبال. يتم فحص مقاييس مستقبلات التضخيم المباشر من خلال ردود الفعل التي يتم تقديمها إلى الجيل. للتحقق من معايرة أجهزة الاستقبال التي تعمل فقط في وضع الهاتف، على سبيل المثال، أجهزة البث، يجب تعديل تذبذبات مذبذب الكوارتز بتردد صوتي، الأمر الذي يتطلب إدخال مولد تذبذب بتردد 400 أو 1000 هرتز في المعاير (في الأجهزة ذات الطاقة الرئيسية، يستخدم أحيانًا جهد بتردد 50 أو 100 هرتز لتعديل هرتز). في هذه الحالة، يتم ضبط جهاز الاستقبال على توافقيات مذبذب الكوارتز وفقًا لأعلى حجم للنغمة التي يعاد إنتاجها بواسطة مكبر الصوت، أو بشكل أكثر دقة، وفقًا للحد الأقصى لقراءات الفولتميتر المتصل بإخراج جهاز الاستقبال.

إذا كان معاير الكوارتز مخصصًا أيضًا لفحص موازين المذبذبات عالية التردد، على سبيل المثال أجهزة إرسال الراديو، فسيتم استكماله بكاشف (خلاط)، يتم توصيل مدخلاته بمقبس اتصال وإخراج الكوارتز مذبذب. تذبذبات المرسل الذي يتم اختباره، المستحثة في موصل الاتصال، تخلق نبضات مع التوافقي لمذبذب الكوارتز الأقرب إليها في التردد؛ نتيجة للاكتشاف، يتم إصدار تذبذبات في تردد النبض المختلف، والتي يتم سماعها بعد التضخيم في الهواتف. يتم ضبط جهاز الإرسال بشكل تسلسلي على ترددات عدد من توافقيات المولد باستخدام نبضات صفرية وبالتالي تحديد النقاط المقابلة على مقياس تردد جهاز الإرسال.

العيب الرئيسي لمعايرات الكوارتز هو غموض نتائج القياس، حيث أن النبضات الصفرية تسمح فقط بإثبات حقيقة أن التردد المقاس يساوي أحد توافقيات مذبذب الكوارتز دون تثبيت رقم هذا التوافقي. لتجنب الأخطاء في تحديد تردد التوافقي الذي يولد نبضات صفرية، من المستحسن أن يكون للجهاز قيد الدراسة مقياس تردد تمت معايرته تقريبًا باستخدام بعض الأجهزة مع تقدير تردد لا لبس فيه (مقياس تردد الرنين، مولد القياس، وما إلى ذلك)، دقة القياس التي يمكن أن تكون صغيرة.

فرق التردد بين النقاط المرجعية المجاورة للمعاير يساوي التردد الأساسي لمذبذب الكوارتز f 0 . من أجل تغطية نطاقات البث الرئيسية، غالبًا ما يؤخذ التردد f 0 على أنه يساوي 100 كيلو هرتز، مما يضمن إمكانية فحص مقاييس أجهزة الراديو حتى ترددات في حدود 10 ميجا هرتز (30 = 30 م). لتوسيع نطاق الترددات المقاسة نحو موجات أقصر وإزالة الأخطاء في تحديد تردد التوافقيات المستخدمة، من الممكن تشغيل مذبذب الكوارتز عند ترددين أساسيين مستقرين و 10 أضعاف، عادة ما يساوي 100 و 1000 كيلو هرتز. ولكل من هذه الترددات شبكته الخاصة من النقاط المرجعية. يمكن فهم مبدأ مشاركة كلا الترددين الأساسيين من المثال التالي. لنفترض أنه يتم فحص ضبط جهاز الإرسال على تردد 7300 كيلو هرتز. ثم يتم تشغيل المعاير مبدئيًا على التردد الأساسي وهو 1000 كيلو هرتز. يتم ضبط جهاز الإرسال وفقًا لنبضات الصفر إلى التردد الأقرب إلى التردد المطلوب، أي مضاعف 1000 كيلو هرتز، أي إلى تردد 7000 كيلو هرتز. عند هذا التردد، يتم القضاء عمليا على احتمال الخطأ، حيث نادرا ما توجد النقاط المرجعية، كل 1000 كيلو هرتز. يتم بعد ذلك تحويل المعاير إلى التردد الأساسي البالغ 100 كيلو هرتز؛ مع الضبط الدقيق للكوارتز، يجب الحفاظ على صفر نبضة. يتم تغيير ضبط جهاز الإرسال بسلاسة نحو التردد المطلوب ويتم تحديد نقاط المقياس المقابلة لنبضات الصفر عند الترددات 7100 و7200 و7300 كيلو هرتز بشكل تسلسلي.

إذا كان من الضروري تقليل الفاصل الزمني بين الترددات المرجعية المجاورة، فسيتم استخدام مقسمات التردد، والتي يتم تنفيذها عادة باستخدام دائرة متعددة الاهتزازات متزامنة عند إشارة الإدخال دون التوافقية. وبالتالي، باستخدام مرحلتين تقسيم مع عوامل تقسيم تساوي 10، مع تردد أساسي لمذبذب الكوارتز من 1 ميغاهيرتز، فمن الممكن الحصول على تذبذبات مع ترددات أساسية من 100 و 10 كيلو هرتز وعدد كبير من التوافقيات. ثم سيتم تحديد نقطة المقياس المقابلة، على سبيل المثال، لتردد 7320 كيلو هرتز عن طريق تمرير النقاط المرجعية بالتتابع عند الترددات 7000، 7100، 7200، 7300، 7310 و 7320 كيلو هرتز. مع تردد كوارتز أساسي قدره 100 كيلو هرتز، يمكن أن ينتج فاصلان تذبذبات بترددات أساسية تبلغ 10 و1 (أو 2) كيلو هرتز، لكن توافقياتهما عند الترددات العالية ستكون ضعيفة للغاية. يمكن الحصول على تذبذبات الترددات المجمعة بفواصل زمنية صغيرة بين النقاط المرجعية، ولكن ذات شدة كبيرة، عن طريق مزج تذبذبات عدة ترددات أساسية.

أرز. 13. مخطط معاير الكوارتز العالمي

في التين. يوضح الشكل 13 رسمًا تخطيطيًا لمعاير كوارتز بسيط مناسب لقياس تردد المولد وأجهزة استقبال الراديو. يثير مذبذب الكوارتز الموجود على الترانزستور T2 تذبذبات بالتردد الأساسي يبلغ 100 أو 1000 كيلو هرتز، اعتمادًا على إعداد المفتاح في 2. يتم إجراء الضبط الدقيق للترددات الأساسية على القيم الاسمية عن طريق ضبط النوى للملفات L1 و L2. يتم تحقيق تشويه شكل التذبذب، اللازم للحصول على عدد كبير من المكونات التوافقية، عن طريق توصيل الصمام الثنائي D1 بين الباعث وقاعدة الترانزستور T2. إذا كان من الضروري تعديل هذه التذبذبات، يقوم المفتاح B1 بتشغيل مولد التردد المنخفض على الترانزستور T1. يتم إجراء اكتشاف النبض بواسطة الصمام الثنائي D2، ويتم تصفية المكونات عالية التردد للتيار المعدل بواسطة المكثف C9.

يخلق جهد تردد النبض، الذي يتم تضخيمه بواسطة الترانزستور T3، اهتزازات صوتية في هواتف Tf.

أرز. 14. رسم تخطيطي لمعاير الكوارتز مع مقسم التردد

في التين. يوضح الشكل 14 رسمًا تخطيطيًا لمعاير الكوارتز المصمم لمعايرة مقاييس تردد أجهزة الاستقبال الراديوية. يثير مذبذب الكوارتز الموجود على الترانزستورات T1 و T2 تذبذبات ترددية تبلغ 100 كيلو هرتز. يمكن إجراء الضبط الدقيق للتردد على القيمة الاسمية عن طريق اختيار سعة المكثف C2 أو باستخدام مكثف ضبط صغير السعة متصل بالتوازي مع جهات اتصال حامل الكوارتز. يتم تحديد معلمات الهزاز المتعدد على الترانزستورات T3، T4، والتي تعمل على تقسيم التردد بمقدار 10 مرات، بحيث تولد في وضع التذبذب الذاتي الحر تذبذبات بتردد أقل قليلاً من 10 كيلو هرتز. بعد ذلك، عند تعرضه لتذبذبات مذبذب الكوارتز، سيتم مزامنته بتردد 10 كيلو هرتز؛ يجب التحقق من ذلك بعناية عند إعداد الجهاز: بين تذبذبات التوافقيات المجاورة بتردد 100 كيلو هرتز عند 9 نقاط على مقياس الجهاز الذي يتم اختباره، يجب أن تظهر التوافقيات بتردد 10 كيلو هرتز. يتم تسهيل وفرة التوافقيات من خلال تقليل مدة النبضات باستخدام السلاسل التفاضلية C3 و R6 و C6 و R12، بالإضافة إلى تضخيم النبضات بواسطة مضخم النبض على الترانزستور T5 الذي يتم تشغيله عند الإخراج.

عند تشغيل معايرات الكوارتز، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه بسبب الشيخوخة، يتغير التردد الطبيعي لرنانات الكوارتز قليلاً بمرور الوقت.

أجهزة قياس التردد الهتروديني

تُستخدم أجهزة قياس التردد المتغاير لإجراء قياسات دقيقة للتردد في نطاق سلس عالي التردد. من حيث المبدأ، يختلف مقياس التردد المتغاير عن معاير الكوارتز، المصنوع وفقًا للمخطط الوظيفي في الشكل. 12، فقط لأنه بدلاً من مذبذب الكوارتز يستخدم مذبذبًا محليًا، أي مولد منخفض الطاقة مع تردد ضبط متغير باستمرار. يسمح وجود الخلاط باستخدام الجهاز ليس فقط لمعايرة مقاييس تردد أجهزة الاستقبال الراديوية، ولكن أيضًا لقياس تردد المولدات باستخدام طريقة النبض الصفري. يتم الإشارة إلى نبضات الصفر بواسطة الهواتف ومرسمة الذبذبات ومؤشرات الضوء الإلكترونية بالإضافة إلى عدادات الاتصال.

يتم تحديد خطأ القياس لمقياس التردد المتغاير بشكل أساسي من خلال استقرار تردد المذبذب المحلي وخطأ ضبطه. لذلك، غالبًا ما يفضلون إجراء المذبذبات المحلية باستخدام الأنابيب المفرغة. يتم تسهيل زيادة استقرار التردد من خلال الاختيار الصحيح للدائرة وتصميم المذبذب المحلي، واستخدام الأجزاء ذات معامل درجة الحرارة المنخفضة، وإدراج مرحلة عازلة بين المذبذب المحلي ودوائر الخرج، وتثبيت جهد الإمداد، والجهد الطويل. مصطلح تسخين الجهاز تحت التيار قبل القياسات. لزيادة سلاسة التعديل ودقة ضبط التردد، عادة ما يتم التحكم في مكثف ضبط المذبذب المحلي من خلال آلية رنيه ذات تخلف كبير (يصل إلى 100-300 مرة). تتم قراءة التردد المباشر على مقياس مكثف متغير فقط في أبسط التصاميم؛ في معظم الأدوات، يكون المقياس موحدًا مع عدد كبير جدًا من الأقسام (يصل إلى عدة آلاف)، ويتم تحويل القراءة عليه إلى تردد باستخدام الجداول أو الرسوم البيانية.

من أجل تقليل عدد نطاقات التردد الفرعية وزيادة استقرار التردد، تعمل المذبذبات المحلية عادةً في نطاق ضيق من الترددات المنخفضة نسبيًا (مع معامل تداخل قدره اثنين)، ولقياسات كل من الترددات الأساسية للتذبذبات المولدة وعدد من يتم استخدام التوافقيات الخاصة بهم. يتم ضمان حدوث هذا الأخير عن طريق تحديد وضع التشغيل للمذبذب المحلي أو مكبر الصوت المؤقت. على سبيل المثال، في مقياس التردد المستخدم على نطاق واسع من النوع Ch4-1 مع نطاق عام من الترددات المقاسة من 125 كيلو هرتز إلى 20 ميجا هرتز، يحتوي المذبذب المحلي على نطاقين فرعيين سلسين من الترددات الرئيسية: 125-250 كيلو هرتز و2-4 ميجا هرتز . في النطاق الفرعي الأول، عند استخدام التوافقيات الأول والثاني والرابع والثامن، من الممكن تغطية نطاق التردد 125-2000 كيلو هرتز بسلاسة؛ في النطاق الفرعي الثاني، عند استخدام التوافقيات الأولى والثانية والرابعة والخامسة جزئيًا، يتداخل نطاق التردد من 2 إلى 20 ميجاهرتز. وبالتالي، فإن كل موضع لمقبض ضبط المذبذب المحلي يتوافق مع ثلاثة أو أربعة ترددات تشغيل، يمكن تحديد قيمها من جدول المعايرة. على سبيل المثال، يتم قياس الترددات 175 و350 و700 و1400 كيلو هرتز بنفس إعداد المذبذب المحلي عند التردد الأساسي f g = 175 كيلو هرتز.

إن غموض ترددات ضبط المذبذب المحلي يخلق إمكانية الخطأ في تحديد التوافقي الذي تؤدي به تذبذبات التردد المقاس f x إلى إنشاء نبضات. لذلك، عند بدء القياسات، من الضروري معرفة القيمة التقريبية للتردد fx. ومع ذلك، يمكن أيضًا تحديد الأخير عن طريق الحساب باستخدام مقياس التردد المتغاير نفسه.

لنفترض أنه عند تغيير إعداد المذبذب المحلي، يتم الحصول على نبضات صفرية بتردد f x عند قيمتين متجاورتين للترددات الأساسية f g1 و f g2 لنفس النطاق الفرعي للمذبذب المحلي. ومن الواضح أن التردد f x هو في نفس الوقت توافقي لكلا هذين الترددين، أي.

f x = n*f g1 = (n+1)*f g2 .

حيث n و (n + 1) هما عدد التوافقيات، على التوالي، للترددات الأساسية f g1 و f g2 (مع f g2< f г1).

وبحل المعادلة الناتجة لـ n نجد

ن = و g2 /(و g1 -f g2).

ولذلك، فإن التردد المقاس

f x = n*f g1 = f g1 *f g2 / (f g1 -f g2).

على سبيل المثال، إذا تم الحصول على نبضات صفرية عند الترددات الأساسية f g1 ≈ 1650 كيلو هرتز و f g2 ≈ 1500 كيلو هرتز، فتقريبًا f x ≈ 1650*1500/(1650 - 1500) = 16500 كيلو هرتز.

عند قياس التردد، يجب الحذر من الأخطاء الناجمة عن احتمال حدوث نبضات بين تذبذبات المذبذب المحلي وتوافقي التردد المقاس؛ ولذلك ينبغي إجراء القياسات مع اتصال ضعيف بين مقياس التردد والمولد قيد الدراسة. ويزداد خطأ القياس أيضًا عندما يتعرض الجهاز لاهتزازات معدلة؛ في هذه الحالة، سيتم سماع النبضات ذات التردد الرئيسي (الحامل) مقابل ضجيج الخلفية للنبضات ذات الترددات الجانبية.

توفر أجهزة قياس التردد المتغاير من النوع قيد النظر قياسًا للترددات العالية مع وجود خطأ يبلغ حوالي 1%. يتم تقليل خطأ القياس إلى 0.01% أو أقل عن طريق إضافة مذبذب كوارتز إلى مقياس التردد، مما يجعل من الممكن فحص وتصحيح مقياس المذبذب المحلي في عدد من النقاط المرجعية قبل بدء القياسات.

يظهر الشكل 1 مخططًا وظيفيًا موسعًا لمقياس تردد متغاير عالي الدقة. 15. يحتوي المذبذب المحلي على نطاقين فرعيين، ويتم تعديلهما عن طريق مكثفات القطع C3 وC4. يتم ضبط تردد التذبذبات الأساسية بواسطة مكثف متغير التردد المباشر C1. يتم التحكم في مستوى إشارة الإدخال (الإخراج) بواسطة مقياس الجهد R. وينشئ المذبذب البلوري تذبذبات غنية بالتوافقيات، وغالبًا ما يُؤخذ التردد الأساسي لها على أنه 1 ميجاهرتز. يتم تحديد نوع تشغيل الجهاز دون تعطيل الاتصالات بين المراحل عن طريق تشغيل أو إيقاف تشغيل المكونات الفردية. عند ضبط المفتاح B2 على الموضع 3 ("الكوارتز")، يتم إيقاف تشغيل المذبذب المحلي وتشغيل المذبذب البلوري؛ في هذه الحالة، يمكن استخدام مقياس التردد كمعيار كوارتز لقياسات التردد على توافقيات المولد. في وضع المفتاح 1 ("Loterodyne")، على العكس من ذلك، يتم إيقاف تشغيل المذبذب البلوري وتشغيل المذبذب المحلي. هذا هو وضع التشغيل العادي لمقياس التردد.

أرز. 15. رسم تخطيطي وظيفي لجهاز قياس التردد المتغاير عالي الدقة

يتم فحص مقياس تردد المذبذب المحلي عن طريق ضبط المفتاح B2 على الموضع 2 ("الفحص")، عندما يتم تشغيل كل من المذبذب المحلي والمولد في نفس الوقت، حيث يتم توفير تذبذباته للكاشف. عند نسبة معينة من الترددات أو التوافقيات لهذه الاهتزازات، تنشأ نبضات صوتية، يتم تحديد ترددها بواسطة الصيغة

F = |م*و ز - ن*و ك |,

حيث f g وf k هما الترددان الأساسيان للمذبذب المحلي ومذبذب الكوارتز، على التوالي، وm وn عددان صحيحان يتوافقان مع أعداد التوافقيات المتفاعلة.

تبين أن تردد النبض هو صفر (F = 0) لعدد من الترددات في نطاق المذبذب المحلي التي تحقق الشرط

و ز =(ن / م)*و ج.

تسمى هذه الترددات بالترددات المرجعية ويتم إبرازها بشكل خاص في جداول المعايرة. لنجد، على سبيل المثال، الترددات المرجعية (f 0) لمدى المذبذب المحلي 2000-4000 كيلو هرتز، إذا كان التردد الأساسي لمذبذب الكوارتز f k = 1000 كيلو هرتز:

عند m = 1 وn = 2 و3 و4 f 0 = 2000 و3000 و4000 كيلو هرتز؛ عند m = 2 وn = 5 و7 f 0 = 2500 و3500 كيلو هرتز؛

عند m = 3 وn = 7 و8 و10 و11 f 0 = 2333 و2667 و3333 و3667 كيلو هرتز، إلخ.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه مع زيادة أعداد التوافقيات المتفاعلة، يقل سعة النبضات.

إذا تم انتهاك معايرة مقياس المذبذب المحلي، فعند ضبط مقبض الضبط على أحد الترددات المرجعية وتشغيل مذبذب الكوارتز، يتم إنشاء تذبذبات تردد الصوت بدلاً من الصفر، والتي يتم سماعها بعد التضخيم في الهواتف. للتصحيح (المعايرة)، يتم استخدام مكثف صغير السعة C2، متصل بالتوازي مع مكثف الضبط الرئيسي C1: بمساعدته، قبل بدء القياسات، يتم تحقيق نبضات صفرية عند النقطة المرجعية الأقرب إلى التردد الذي يتم قياسه.

دعونا نلقي نظرة على الإجراء الخاص بإعداد مقياس التردد المتغاير باستخدام المثال التالي. لنفترض أنك تريد التحقق من صحة مقياس جهاز الإرسال بتردد 10700 كيلو هرتز. وبالرجوع إلى جدول معايرة جهاز قياس التردد نجد أن هذا التردد يتوافق مع التردد الأساسي 10700/4 = 2675 كيلو هرتز. باستخدام جدول أو مقياس النقاط الرئيسية، نحدد أن أقرب تردد مرجعي هو 2667 كيلو هرتز. بعد ذلك، على مقياس المكثف C1، قمنا بضبط التردد على 2667 كيلو هرتز، ومن خلال وضع المفتاح B2 في موضع "التحقق" (2)، نستخدم المصحح C2 لتحقيق صفر نبضة. ثم قمنا بضبط المفتاح B2 على موضع "Loterodyne" (1) وبعد ضبط تردد المذبذب المحلي على 2675 كيلو هرتز، نتحقق من مقياس جهاز الإرسال عند هذا التردد.

عند قياس تردد غير معروف f x، تتم معايرة مقياس المذبذب المحلي عند النقطة المرجعية الأقرب إلى القيمة المتوقعة لهذا التردد، ثم في وضع القياس، يتم ضبط نبضات صفرية عن طريق ضبط تردد المذبذب المحلي.

عند معايرة مقياس المذبذب المحلي، وكذلك عند قياس تردد المولدات، يجب إيقاف تشغيل المغير؛ عند قياس تردد ضبط أجهزة الاستقبال، ليست هناك حاجة إلى وحدة التردد المنخفض للجهاز. استخدم مفتاحًا لإيقاف تشغيل مكونات عداد التردد غير المستخدمة. على الساعة 3.

تغطي أجهزة قياس التردد المتغاير لمختلف أنواع الإنتاج الصناعي بشكل جماعي نطاق الترددات المقاسة من 100 كيلو هرتز إلى 80 جيجا هرتز مع وجود خطأ في القياس ضمن +-(5*10 -4 ...5*10 -6). عند الترددات العالية جدًا، من الصعب الحصول على صفر نبضة. لذلك، في أجهزة قياس تردد الميكروويف، يتم استخدام مقياس التردد المنخفض التردد (على سبيل المثال، بالسعة) في بعض الأحيان كمؤشر؛ يتم استخدامه لتحديد فرق تردد النبض F، والذي يتم تصحيح حجمه في نتائج القياس.

يتم تحقيق خطأ قياس صغير جدًا في نطاق تردد واسع جدًا (من المنخفض إلى العالي جدًا) من خلال الجمع بين جهازي تردد: جهاز متغاير وعداد إلكتروني. هذا الأخير، بالإضافة إلى استخدامه المستقل في نطاق التردد المتأصل، يمكن استخدامه لقياس تردد ضبط المذبذب المحلي بدقة عند الوصول إلى صفر نبضة؛ في هذه الحالة، فإن مذبذب الكوارتز وجداول المعايرة والرسوم البيانية غير ضرورية.

أجهزة قياس التردد الرنانة

ميزات أجهزة قياس تردد الرنين المستخدمة لقياس الترددات العالية والفائقة هي بساطة التصميم وسرعة التشغيل وعدم غموض نتائج القياس؛ خطأ القياس هو 0.1-3%.

مقياس تردد الرنين هو نظام تذبذب يتم ضبطه على الرنين مع التردد المقاس f x للتذبذبات التي تثيره والتي تأتي من المصدر قيد الدراسة من خلال عنصر الاقتران. يتم تحديد تردد الرنين من خلال قراءات جهاز ضبط معاير. يتم تسجيل حالة الرنين باستخدام مؤشر داخلي أو خارجي.

يتم تصنيع أجهزة قياس التردد التي تقيس الترددات من 50 كيلو هرتز إلى 100-200 ميجا هرتز على شكل دائرة تذبذبية مصنوعة من عناصر ذات ثوابت مجمعة: مغو L 0 ومكثف متغير C 0 (الشكل 16). يتم إحداث EMF في دائرة قياس التردد. التردد المقاس f x ، على سبيل المثال، بسبب الاقتران الحثي مع مصدر التذبذب من خلال ملف L 0 أو هوائي سوطي صغير متصل بمقبس An. مع مصدر طاقة منخفض، يمكن أن يكون الاتصال بالأخير سعويًا من خلال مكثف اقتران C St (بسعة عدة بيكوفاراد) وموصل اقتران. عن طريق تغيير سعة المكثف C 0، يتم ضبط الدائرة على الرنين مع التردد fx وفقًا للقراءات القصوى لمؤشر الرنين. في هذه الحالة، التردد المقاس f x يساوي التردد الطبيعي للدائرة:

و 0 = 1/(2π*(L0C0) 0.5)،

يتحدد بمقياس المكثف C 0.

مع الحث الثابت L 0، يقتصر نطاق الترددات المقاسة على معامل التداخل، والذي يُفهم على أنه نسبة الحد الأقصى لتردد ضبط مقياس التردد f m إلى أدنى تردد f n عندما تتغير سعة الدائرة من القيمة الأولية C n إلى الحد الأقصى C m.تتكون السعة الأولية للدائرة C n من السعة الأولية للمكثف C 0، وسعات التثبيت وسعات المكثفات الدائمة أو المضبوطة المدرجة في الدائرة من أجل الحصول على معامل التداخل المطلوب أو أغراض أخرى (الشكل 17). إذا كان من الضروري توسيع نطاق الترددات المقاسة، فإن مقياس التردد مزود بعدة ملفات ذات محاثة مختلفة، قابلة للاستبدال (الشكل 16) أو قابلة للتحويل (الشكل 17). في الحالة الأخيرة، يُنصح بتقصير دائرة الملفات غير المستخدمة (إذا لم تكن محمية) لمنعها من امتصاص الطاقة من دائرة مقياس التردد عند ضبط ترددات قريبة من الترددات الطبيعية لهذه الملفات؛ في هذه الحالة، يتم الاتصال بمصدر التذبذبات من خلال مقبس الاتصال An أو من خلال ملف اتصال خارجي L St من دورة واحدة أو عدة دورات، متصلة بالدائرة باستخدام كابل مرن عالي التردد (الشكل 17).

تتيح لك مؤشرات الرنين تسجيل حالة الرنين حسب الحد الأقصى للتيار في الدائرة أو الحد الأقصى للجهد على عناصر الدائرة. يجب أن تكون مؤشرات التيار منخفضة المقاومة، ومؤشرات الجهد يجب أن تكون عالية المقاومة؛ عندها لن تتسبب الخسائر التي تدخلها في الدائرة في إضعاف ملحوظ لخصائص الرنين في الدائرة.

أرز. 16. رسم تخطيطي لمقياس تردد الرنين مع مؤشر التيار وملفات الحلقة القابلة للاستبدال

تُستخدم أحيانًا مقاييس التيار الكهروحرارية مع تيار انحراف إجمالي يصل إلى 10 مللي أمبير كمؤشرات حالية متصلة على التوالي بدائرة مقياس التردد (الشكل 16) ؛ عند تشغيل مقياس التردد هذا، يجب عليك إنشاء اتصال بكائن القياس بعناية فائقة وتجنب التحميل الزائد على الجهاز الحراري عند الاقتراب من الرنين. أبسط مؤشر تيار يمكن أن يكون مصباحًا متوهجًا مصغرًا L؛ وفي هذه الحالة، يزداد خطأ القياس بشكل طبيعي.

في عدادات التردد الحديثة، غالبا ما تستخدم مؤشرات الجهد - الفولتميترات عالية التردد مع عدادات الاتصال الهاتفي؛ أنها توفر دقة إشارة عالية مع مقاومة جيدة للحمل الزائد. أبسط هذا المؤشر (الشكل 17، أ) يتكون من نقطة الصمام الثنائي D ومقياس كهرومغناطيسي حساس و، يتم تحويلها من مكونات عالية التردد للتيار المعدل بواسطة مكثف C2. يمكن استخدام مقياس التردد مع مقياس الاتصال كمؤشر لشدة المجال عند أخذ أنماط الإشعاع لهوائيات الإرسال.

أرز. 17. دوائر أجهزة قياس تردد الرنين مع مؤشرات الجهد وملفات الحلقة القابلة للتحويل

إذا تم تعديل التذبذبات قيد الدراسة، فيمكن أن يكون الهاتف ذو المقاومة العالية T f بمثابة مؤشر (الشكل 17، أ). في هذه الحالة، يتم ملاحظة الرنين بأعلى حجم لهجة تردد التعديل. يعد مقياس التردد هذا مناسبًا لمراقبة الجودة السمعية لأجهزة إرسال الهاتف اللاسلكي.

تتميز أجهزة قياس تردد الرنين بالحساسية، أي الحد الأدنى لقيمة الطاقة عالية التردد الموردة لها، مما يوفر إشارة واضحة إلى الرنين؛ عادة ما يكون في حدود 0.1-5 ميجاوات، وعند استخدام المصباح المتوهج فإنه يزيد إلى 0.1 واط. من أجل زيادة الحساسية، يتم أحيانًا إدخال مضخم ترانزستور DC بمقاومة دخل عالية في مؤشر الرنين (بعد الكاشف)؛ تظهر أبسط دائرة لمكبر الصوت هذا في الشكل. 17، ب.

عند الترددات الفائقة، تصبح الدوائر المصنوعة من عناصر ذات ثوابت مجمعة غير فعالة بسبب الانخفاض الحاد في عامل جودتها. في نطاق التردد من 100 إلى 1000 ميجاهرتز، يتم تحقيق نتائج جيدة إلى حد ما في أجهزة قياس التردد ذات الدوائر المختلطة ذات السعة المجمعة والمحاثة الموزعة (الشكل 18). كعنصر محاثة L0، يتم استخدام مقطع منحني (منعطف) من سلك أو أنبوب نحاسي مطلي بالفضة بقطر 2-5 مم. يحدد المفتاح B النطاق الفرعي للقياس. يتم ضبط مقياس التردد عن طريق تغيير طول العمل لملف الحث L0 باستخدام شريط تمرير الاتصال الدوار. الحد الأعلى للترددات المقاسة محدود بقيمة سعة التثبيت C م، ويتم الاتصال بمصدر التذبذبات قيد الدراسة من خلال حلقة الاتصال L1.

أرز. 18. مخطط مقياس تردد الرنين بدائرة مختلطة النوع

في التين. ويبين الشكل 19 رسماً تخطيطياً لمقياس تردد أحادي النطاق واسع النطاق مع معامل تداخل في حدود 5-10؛ هنا عنصر الحث في الدائرة عبارة عن لوحة معدنية Pl، منحنية على شكل قوس ومتصلة بالجزء الثابت St لمكثف متغير السعة. ينزلق شريط التمرير على طول اللوحة، ويتصل ميكانيكيًا وكهربائيًا بالدوار الدوار للمكثف. عندما يتم تدوير الجزء المتحرك، تزداد (أو تنقص) سعة الدائرة ومحاثتها في نفس الوقت. تتمتع عدادات التردد هذه، إلى جانب نطاق قياس واسع، بعامل جودة عالي إلى حد ما بأبعاد صغيرة. في نطاقات الموجات المترية والديسيمترية والسنتيمترية، تُستخدم الأجهزة التي تستخدم الأنظمة التذبذبية ذات الثوابت الموزعة - أقسام خطوط النقل والرنانات الحجمية - لقياس معلمات التذبذبات الكهرومغناطيسية.

أرز. 19. مخطط لمقياس تردد الموجات الدقيقة الرنان ذو النطاق الواحد واسع النطاق

ولزيادة ثبات خاصية المعايرة، يجب أن تتمتع عناصر دائرة قياس التردد ببنية قوية وصلبة وأن تكون مصنوعة من مواد ذات معامل درجة حرارة منخفض. يحدث الخطأ الأكبر بسبب تأثير العوامل الخارجية عند قياس أعلى الترددات لكل نطاق فرعي، عندما تكون سعة المكثف C 0 صغيرة. لتقليل هذا الخطأ، في بعض الأحيان يتم زيادة السعة الأولية للدائرة عن طريق توصيل مكثف دائم أو ضبط بالتوازي مع مكثف C0 (C1 في الشكل 17، أ). وفي الوقت نفسه، ينخفض معامل تداخل التردد، مما يساعد على تقليل خطأ قياس التردد، ولكن في نفس الوقت يزيد من عدد النطاقات الفرعية المطلوبة. يتم تقليل خطأ القياس أيضًا إذا تم التحكم في عنصر الضبط من خلال جهاز رنيه مع تباطؤ يصل إلى عشرات المرات. في الأجهزة المصنعة صناعيًا، غالبًا ما يكون المقبض الورني مزودًا بمقياس مقسم إلى 100 قسم، وعلى المقياس الرئيسي لجهاز ضبط عداد التردد، يتم تطبيق الأقسام، مما يشير إلى عدد اللفات الكاملة لمقبض الورنية. عند استخدام كلا المقياسين معًا، فمن الممكن الحصول على عدة آلاف من النقاط المرجعية؛ يتم تحديد تردداتها المقابلة باستخدام الجداول أو الرسوم البيانية.

يؤدي ضبط مقياس التردد، المثار بمصدر تذبذبات التردد f x ، إلى تغيير التيار في دائرته وفقًا لمنحنى الرنين للأخير (الشكل 20). كلما زاد عامل جودة الدائرة، زاد منحنى الرنين الخاص بها وقل الخطأ المحتمل في تسجيل الرنين. ولتحقيق عامل الجودة العالية يجب أن تكون خسائر عناصر الدائرة منخفضة، كما يجب أن يكون اتصال الدائرة مع مؤشر الرنين والمصدر قيد الدراسة ضعيفاً قدر الإمكان.

يمكن تقليل الاتصال بالمؤشر باستخدام، على سبيل المثال، مقسم جهد سعوي (الشكل 17، ب) بنسبة سعة C2/C1 >> 1. ومع ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن ضعف الاتصال مع المؤشر الدائرة تؤدي إلى ضرورة زيادة حساسية المؤشر أو تقوية الاتصال بالمصدر محل الدراسة.

عند استخدام مكثف التردد المباشر في جهاز قياس التردد، يمكن الحصول على مقياس تردد موحد تقريبًا. تتم معايرة أجهزة قياس تردد الرنين باستخدام أجهزة قياس التردد المتغاير القياسية، وفي نطاق الميكروويف، يتم استخدام خطوط القياس لهذا الغرض. يمكن إجراء المعايرة التقريبية من خلال وجود مولد قياس أو جهاز إرسال بنطاق تردد سلس.

أرز. 20. خاصية الرنين لمقياس تردد الرنين

أثناء القياسات، يتم إدخال مقياس التردد أو عنصر الاقتران الخاص به إلى منطقة الإشعاع للمصدر قيد الدراسة. من خلال تحديد موضعها النسبي، يتم إنشاء اتصال بحيث تكون إبرة المؤشر عند الرنين في منتصف مقياسها تقريبًا.

إذا كانت حساسية مقياس التردد منخفضة، فمن الضروري تعزيز الاتصال بمصدر التذبذبات؛ وهذا يؤدي إلى تسطيح خاصية الرنين لمقياس التردد، مما يجعل من الصعب تسجيل حالة الرنين بدقة. لتقليل الأخطاء المحتملة، يتم استخدام طريقة العد المزدوج. بعد ضبط مقياس التردد تقريبًا على الرنين مع تغير التردد المقاس f x في السعة C 0، يتم فصل الدائرة أولاً في اتجاه واحد ثم في الاتجاه الآخر من تردد الرنين حتى يتم الحصول على نفس قراءة المؤشر (I 1-2) في حدود 50-70% تقريبًا من قيمة الرنين I m (الشكل 20). نظرًا لاستخدام المنحدرات الحادة لمنحنى الرنين، فمن الممكن تحديد ترددات ضبط الدائرة f 1 و f 2 المقابلة للتيار بدقة كبيرة. التردد المقاس f x = (f 1 + f 2)/2.

إذا كانت الاهتزازات قيد الدراسة غير جيبية فمن الممكن ضبط مقياس التردد على أحد التوافقيات. في هذه الحالة، سيكتشف مقياس التردد ضبطًا لعدد من الترددات الأخرى التي تعد مضاعفات تردد التذبذب الرئيسي. سيتم تحديد الأخير على أنه أدنى سلسلة من ترددات الرنين التي تم العثور عليها.

إذا كان المجال الكهرومغناطيسي المستحث في دائرة مقياس التردد غير كاف للتشغيل العادي لمؤشر الرنين، فيمكن إجراء القياس باستخدام طريقة التفاعل (الامتصاص، الامتصاص): يتم تحديد ضبط الرنين من خلال تأثير مقياس التردد على وضع المولد، حيث تمتص دائرة القياس بعض الطاقة. يتم إنشاء اتصال قوي إلى حد ما بين دوائر المولد ومقياس التردد ويتم تغيير إعداد الأخير بسلاسة. عند الرنين، يصل مكون التيار المستمر لتيار الأنود (أو المجمع) للمولد إلى الحد الأقصى، وينخفض تيار مكون التيار المستمر لشبكة التحكم (أو القاعدة) بشكل حاد، وهو ما يمكن اكتشافه عن طريق توصيل عداد تيار مستمر حساس بأحد هذه الدوائر. لا يؤثر مقياس التردد على تردد التذبذبات المتولدة، لأنه أثناء الرنين يقدم مقاومة نشطة فقط في دائرة المولد.

مقياس تردد الرنين هو جهاز سلبي، حيث يعتمد تشغيله على امتصاص الطاقة من مصدر التردد المقاس. ولذلك، فهو غير مناسب لقياس تردد ضبط أجهزة الاستقبال الراديوية والدوائر المتذبذبة المعزولة بشكل مباشر. ومع ذلك، يمكن قياس تردد الموجة الحاملة لمحطة الراديو التي تم ضبط جهاز الاستقبال عليها بدقة تامة من خلال طريقة التفاعل. للقيام بذلك، يتم توصيل دائرة قياس التردد بدائرة هوائي جهاز الاستقبال عن طريق ملف اقتران مدرج في هذه الدائرة أو عن طريق الاقتراب من هوائي مغناطيسي. يتم تغيير إعداد مقياس التردد حتى يتم الحصول على الرنين، والذي يتم اكتشافه من خلال الانخفاض الحاد في حجم الإشارات الصوتية التي يعيد إنتاجها جهاز الاستقبال.

في أنشطة التصميم للعديد من هواة الراديو، يحتل مضخم التردد الصوتي (34) أحد الأماكن الأولى. تعتمد جودة الصوت لجهاز استقبال البث أو التلفزيون أو مسجل الشريط إلى حد كبير على مكبر الصوت 34.

تشير أوصاف مكبرات الصوت 34 المخصصة للهواتف الكهربائية، ومسجلات الأشرطة، وأجهزة استقبال البث عادةً إلى طاقة الخرج المقدرة، وجهد الإدخال المقدر، والتشوه التوافقي، ومعلمات استجابة التردد. بناءً على هذه البيانات الأساسية، يمكن للمرء بالفعل الحكم على جودة تشغيل مكبر الصوت ومدى ملاءمته لأغراض معينة.

دعونا نتذكر بإيجاز ما هي المعلمات المسماة لمكبر الصوت 34.

طاقة الخرج المقدرة RNO m، معبرًا عنها بالواط أو المللي واط، هي الطاقة المنطلقة عند الحمل (الملف الصوتي لرأس السماعة الديناميكي، ولف سماعة الرأس)، حيث تتوافق التشوهات غير الخطية التي يقدمها مكبر الصوت مع تلك المحددة في الوصف. ومع زيادة طاقة الخرج بشكل أكبر، تزداد هذه التشوهات* بشكل ملحوظ.

في عملية تضخيم أي إشارة، بسبب عدم خطية خصائص الترانزستورات أو الأنابيب المفرغة، تظهر تذبذبات بتردد 2، 3، 4 مرات أو أكثر من التردد الأساسي في الإشارة المضخمة، أي الثانية، ثالثًا، إلخ. تظهر توافقيات الإشارة. أنها تشوه الإشارة المضخمة. يزداد التشوه التوافقي مع زيادة طاقة خرج مكبر الصوت 34*. يتم تقييمها بواسطة المعامل التوافقي. عادةً ما تسمى القدرة التي يصل فيها التشوه (التشوه التوافقي) إلى 10٪ بالقدرة القصوى لخرج مكبر الصوت 34 (يشار إليها بـ Pmax).

يمكن التعبير عن المعامل التوافقي Kg، المقاس بإشارة دخل جيبية، كنسبة مئوية من الجهد الإجمالي لجميع التوافقيات U r إلى جهد الخرج والخارج:

رقم استجابة التردد في نطاق التشغيل، يتقاطع مع استجابة التردد عند الترددات من 75 إلى 11000 هرتز. وبالتالي، فإن نطاق تردد التشغيل للمكبر يمتد من 75 إلى 100 هرتز.

تم تجهيز العديد من مكبرات الصوت 34، بالإضافة إلى التحكم في مستوى الصوت، بجهازي تحكم إضافيين (أقل في كثير من الأحيان، ثلاثة أو أكثر) - لترددات الصوت المنخفضة والعالية. يتم قياس استجابة التردد لهذه المضخمات ثلاث مرات على الأقل، مع تقليل جهد الدخل بنحو 20 ديسيبل (10 مرات) مقارنة* بالجهد الاسمي (لتجنب التحميل الزائد عند زيادة الكسب عند حواف نطاق التشغيل). أولاً، يتم ضبط كل من عناصر التحكم في النغمة الخاصة بهذا المضخم 34 على المواضع المقابلة لانخفاض استجابة التردد عند حواف النطاق. قد تبدو استجابة التردد الناتجة مثل المنحنى 1 (الشكل 107). ثم يتم نقل كلا عنصري التحكم في النغمة إلى مواضع متطرفة أخرى (رفع استجابة التردد في نهايات النطاق). قد تكون استجابة تردد مكبر الصوت في هذه الحالة على شكل منحنى 2. بعد ذلك، يتم ضبط عناصر التحكم في النغمة على المواضع الوسطى وتتم إزالة استجابة التردد مرة أخرى. إذا كان قريبًا من المنحنى 3، فسيتم إكمال القياسات عند هذه النقطة، وإذا كان يختلف عنه بشكل كبير، فمن خلال الاختبار يجدون مواضع التحكم في النغمة التي يتبين فيها أن استجابة التردد هي الأكثر توازنًا وتوازيًا إلى محور التردد في أوسع نطاق ممكن، وإجراء تغييرات على العلامات المقابلة لمقابض التحكم.

من الرسوم البيانية في الشكل. يوضح 107 بوضوح أن مكبر الصوت 34 هذا له حدود تحكم في النغمة عند أدنى تردد قدره 63 هرتز +6...-6 ديسيبل، وعند أعلى تردد يساوي 11000 هرتز، تقريبًا +5...-10 ديسيبل. لذلك، بمساعدة أدوات مختبرية بسيطة، باستخدام المنهجية الموصوفة، من الممكن قياس المعلمات الأساسية لأي مكبر للصوت 34 تقريبًا بدقة كافية لهواة الراديو.

قبل التحقق من مكبرات الصوت أو مكبرات الصوت أو سماعات الرأس، تأكد من أن مكبر الصوت الخاص بك (سواء كان ثابتًا أو مدمجًا في مكبرات الصوت النشطة أو بطاقة صوت الكمبيوتر) يتمتع بخصائص تقنية (معلمات) جيدة بما فيه الكفاية. أولئك. كم هو واضح وواسع استجابة الترددهل يستطيع أن يعطي كل شيء التردداتبنفس المستوى، دون تمرير التردد المنخفض (والتي غالبًا ما تكون مشكلة مكبرات الصوت منخفضة الجودة).

وفي الوقت نفسه، يمكنك تحديد ما إذا كانت الشركة المصنعة قد قامت بتطوير المنتج المعلن عنه الطاقة القصوى(بماكس) وماذا مقاومة الإخراج(الهزيمة) لديها.

منهجية التحقق من استجابة التردد السعة

لقياس استجابة تردد السعة ( استجابة التردد) في إحدى القنوات (يسار أو يمين)، بدلاً من مكبر الصوت، قم بتوصيل مكبر الصوت بموصلات بمقاومة 5-10 أوم. قم بتوصيل الفولتميتر المتناوب على التوازي مع المقاومة (المقياس الرقمي في هذه الحالة أكثر ملاءمة من المؤشر)، وذلك عن طريق إرسال إشارة من الكمبيوتر مولد تردد الصوت(22 كيلو بايت) بتردد 1000 هرتز، استخدم التحكم في مستوى الصوت لضبط جهد الخرج، على سبيل المثال 1 فولت (1000 مللي فولت)، ثم، دون تغيير مستوى الإشارة، قم بتقليل تردد المولد (في حدود 1000 -100 هرتز مع الزر "-100"، في نطاق 100-20 هرتز الزر "-10") ابتداء من 1000 هرتز. وما يصل إلى 20 هرتز. شامل (في هذه الحالة، يجب أن تكون أدوات التحكم في النغمة في مكبر الصوت في الموضع الأوسط أو متوقفة عن التشغيل، أي أن استجابة التردد يجب أن تكون مستقيمة (أفقية).

يجب ألا يتغير جهد خرج مكبر الصوت أكثر من ±2 ديسيبل (أو 1.25 مرة)، ولكن أقل هو الأفضل (في حالتنا، يجب أن يكون بين 0.8-1.25 فولت، أو 800-1250 مللي فولت). الخيار المثالي هو أن يتم إخراج جميع الترددات على نفس المستوى.

حسنًا، إذا كان انخفاض الجهد عند الترددات المنخفضة مرتين أو أكثر، وهو ما يتوافق مع 6 ديسيبل أو أكثر (أي، ينخفض الجهد إلى 0.5 فولت أو أقل)، فلن تتمكن مكبرات الصوت الخاصة بك أبدًا من الصوت بكل مجدها. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت استجابة مكبر الصوت غير خطية، فلن تتمكن من تحديد تردد الرنين لمكبرات الصوت بدقة. يظهر مثال على استجابة التردد غير الخطية في الشكل الموجود على اليسار (انظر المنحنى الأزرق).

يتم فحص القناة الثانية لمكبر الصوت بنفس الطريقة. إذا انخفضت الإشارة بشكل ملحوظ عند الترددات المنخفضة، فمن المستحسن تغيير مكبر الصوت إلى مكبر صوت أفضل.

قياس مقاومة خرج مكبر الصوت

يعتمد معامل التخميد وتشويه التشكيل البيني على مقاومة الخرج، كما أنه يؤثر بشكل مباشر على عامل الجودة الشاملة للنظام. يجب أن تكون مقاومة الخرج لمضخم الطاقة ضمن 1/10-1/1000 من مقاومة الحمل وبالنسبة لمكبرات الصوت الحديثة فهي في حدود 0.01-0.1 أوم.

لقياسه كحمل مكبر للصوت، قم بتوصيل الموصلات بمقاومة 4 أو 8 أوم من الطاقة المناسبة. قم بتوصيل الفولتميتر المتردد بالتوازي مع مخرج مكبر الصوت (المقياس الرقمي في هذه الحالة أكثر ملاءمة من المؤشر)، وبعد إرسال إشارة من الكمبيوتر مولد تردد الصوت(22 كيلو بايت) بتردد 1000 هرتز، استخدم التحكم في مستوى الصوت لضبط جهد الخرج في النطاق من 1 إلى 5 فولت.

تحتاج أولاً إلى قياس جهد الخرج لمكبر الصوت في وضع الخمول (بدون تحميل). ثم افعل نفس الشيء، وقم بتحميله على المقاوم. يجب قياس جميع الكميات، بما في ذلك Rload، بأكبر قدر ممكن من الدقة. يتم حساب مقاومة الإخراج بواسطة الصيغة
المسار=[(Ukhx/Uload)-1]×Rload أو
المسار=[(Ukhx-Uload)/Uload]×Rload. مثال: [(5-4.9)/4.9]×8=0.163 أوم.

بهذه الطريقة يمكنك تحديد مقاومة الخرج على القناة الثانية وعلى أي تردد.

قياس الطاقة القصوى

يرغب بعض المستخدمين في معرفة مقدار الطاقة التي توفرها مكبرات الصوت الخاصة بهم فعليًا للحمل، دون الثقة في الخصائص المعلنة من قبل الشركات المصنعة. يمكن القيام بذلك، لكنك ستحتاج إلى:

مقاوم تحميل قوي
مولد تردد الصوت
الفولتميتر المتردد
راسم الذبذبات.

أصعب شيء هو شراء أو صنع مقاوم حمل قوي بنفسك والعثور على راسم الذبذبات. كملاذ أخير، يمكنك استخدام جهاز كمبيوتر أو كمبيوتر محمول مزود ببرنامج “الذبذبات الافتراضية” من (الحجم 0.3 ميجا بايت) كجهاز ذبذبات. يتوفر وصف تفصيلي لتشغيله ومخطط محول (مقسم الجهد لمطابقة إدخال بطاقة صوت الكمبيوتر مع مصدر الجهد الذي يتم اختباره) في مساعدة البرنامج. يمكن صنع المقاوم من دوامة الحديد القديم أو الموقد الكهربائي أو سخان المروحة.

في إحدى القنوات (يسارًا أو يمينًا)، بدلاً من مكبر الصوت كحمل مكبر للصوت، قم بتوصيل الموصلات بمقاومة تتوافق مع مقاومة الحمل المحسوبة لمكبر الصوت الخاص بك. يشار إليه في تعليمات الجهاز وعادة ما يكون 8 أو 4 أوم. يجب أن تكون قوة المقاوم كافية حتى لا يحترق أثناء التشغيل، أي. لا تقل عن قوة الخرج المتوقعة لمكبر الصوت (إذا كان مكبر الصوت عند 100 واط لكل قناة، فيجب أن تكون قوة المقاوم 100 واط أو أكثر).

بالتوازي مع المقاوم، قم بتوصيل الفولتميتر AC (يفضل مقياس الاتصال الهاتفي، فهو يوضح قيمة الجهد الفعال)، بالإضافة إلى راسم الذبذبات، وإرسال إشارة من الكمبيوتر مولد تردد الصوت(22 كيلو بايت) بتردد 1000 هرتز، استخدم التحكم في مستوى الصوت لضبط جهد الخرج، على سبيل المثال 1 فولت (1000 مللي فولت). راقب شكل الإشارة على راسم الذبذبات، ثم قم بزيادة سعة الإشارة دون تغيير التردد.

سوف تزيد الموجة الجيبية بمقدار الارتفاع، دون تشويه شكله، ولكن في مرحلة ما سوف ينقطع، وسوف يستقر، كما كان، على "السقف والأرضية"، وبدلاً من أن يكون مستديرًا، ستصبح أجزائه العلوية و/أو السفلية أفقية، كما في الرقم على اليمين، أي. ستبدأ سعة الإشارة في أن تكون محدودة. قم بتقليل السعة بحيث تكون الإشارة على وشك القطع (لا تزال تحافظ على شكل مستدير). الجهد الموضح في هذه اللحظة على الفولتميتر يساوي Umax. باستخدام الصيغة P=U²/R، احسب القدرة القصوى لمكبر الصوت.

على سبيل المثال، أوماكس = 21 فولت. ص=4م. الحد الأقصى = 21²/4 = 110 واط. إذا كان R=8ohm، فإن Pmax=55 واط.

بنفس الطريقة، يمكنك التحقق من الحد الأقصى لطاقة الخرج عند التردد الأدنى لاستجابة تردد مكبر الصوت (20 هرتز)، أو عند التردد الأدنى لنطاق التردد المحدد لمكبرات الصوت لديك، على سبيل المثال 40 أو 45 أو 50 هرتز. يجب أن يحدث تحديد سعة الشكل الجيبي بشكل مثالي بشكل متماثل تمامًا، على كلا نصفي الموجات للإشارة.

وبالمثل، قم بقياس الطاقة في القناة الثانية لمكبر الصوت.

يحب

الخروجإلى جدول المحتويات

ليس من المبالغة القول إن كل هواة راديو لديه جهاز اختبار لعائلة M-83x. بسيطة، ويمكن الوصول إليها، ورخيصة. يكفي تماما للكهربائي.

لكن بالنسبة لهواة الراديو فإن هناك عيبًا عند قياس الجهد المتردد. أولا، حساسية منخفضة، وثانيا، مخصص لقياس الفولتية بتردد 50 هرتز. في كثير من الأحيان، ليس لدى الهواة المبتدئين أدوات أخرى، ولكنهم يريدون قياس، على سبيل المثال، الجهد عند خرج مضخم الطاقة وتقييم استجابة التردد الخاصة به. هل من الممكن أن تفعل هذا؟

على الإنترنت، يكرر الجميع نفس الشيء - "ليس أعلى من 400 هرتز". هو كذلك؟ دعونا نلقي نظرة.

للاختبار، تم تجميع الإعداد من جهاز اختبار M-832 ومولد الصوت GZ-102 و
مصباح الفولتميتر V3-38.

بناءً على البيانات المتاحة، يتم تجميع العديد من الأجهزة من عائلة M-83x أو D-83x وفقًا لنفس المخطط تقريبًا، لذلك هناك احتمال كبير بأن تكون نتائج القياس قريبة. بالإضافة إلى ذلك، في هذه الحالة، لم أكن مهتمًا كثيرًا بالخطأ المطلق لهذا الاختبار، كنت مهتمًا فقط بقراءاته اعتمادًا على تردد الإشارة.

تم اختيار المستوى حوالي 8 فولت. هذا قريب من الحد الأقصى لجهد الخرج لمولد GZ-102 وقريب من الجهد عند خرج متوسط الطاقة UMZCH.

سيكون من الأفضل إجراء سلسلة أخرى من القياسات باستخدام ULF قوي محمّل على محول تصاعدي، لكنني لا أعتقد أن النتائج ستتغير بشكل كبير.
لتسهيل تقدير استجابة التردد بالديسيبل، تم اختيار مستوى 0 ديسيبل عند حد 10 فولت لجهاز قياس الفولتميتر V3-38. عندما تغير تردد الإشارة، تم تعديل المستوى قليلاً، لكن التغييرات لم تتجاوز أجزاء من الديسيبل ويمكن تجاهلها.

نتائج

في الجدول أدناه ل- المعامل الذي يجب به ضرب نتيجة القياس للمختبر عند تردد معين، مع مراعاة انخفاض استجابة التردد.

للحصول على نتائج مجدولة بالديسيبل، تم ضبط مستوى الجهد الذي تم الحصول عليه لكل تردد عند خرج المولد، وتمت قراءة الفرق بالديسيبل وإدخاله في الجدول. بعض الأخطاء بسبب تقريب 0.5 ديسيبل لقراءات مقياس الفولتميتر الأنبوبي وتقريب الرقم الأخير من قراءات الاختبار. أعتقد أنه في هذه الحالة يكون الخطأ المنهجي بمقدار 1 ديسيبل مقبولًا تمامًا لأنه غير محسوس بالأذن.

خاتمة

اذا ماذا حصل؟

استجابة تردد جهاز الاختبار صحيحة لا تصل إلى 400 هرتز، ولكن حتى 4...6 كيلو هرتز، وفوق ذلك يبدأ الانخفاض، وهو ما يمكن أخذه في الاعتبار باستخدام الجدول، وبالتالي الحصول على نتائج موثوقة نسبيًا في النطاق من 20...20000 هرتز وحتى أعلى.

من أجل التأكد من أن التعديلات مناسبة لجميع المختبرين، تحتاج إلى جمع الإحصائيات. لسوء الحظ، ليس لدي حقيبة من الاختبارات.

يجب ألا ننسى أن جهاز الاختبار يقيس الجهد المتردد باستخدام دائرة مقوم نصف موجة مع عيوبه، مثل القدرة على قياس الجهد الجيبي فقط دون مكون مباشر، وعند الجهد المنخفض المقاس، سيزداد الخطأ.

كيف يمكنني تحسين جهاز اختبار M-832 لقياس الفولتية المتناوبة؟

يمكنك تثبيت مفتاح حد إضافي "200-20 فولت" ومقاوم تحويل آخر. ولكن هذا يتطلب تفكيك جهاز الاختبار وتعديله، فأنت بحاجة إلى فهم الدائرة والحصول على جهاز معايرة. أعتقد أن هذا غير مناسب.

أحسنقم بعمل مرفق منفصل يعمل على تضخيم الجهد وتصحيحه. يتم توفير الجهد المصحح إلى جهاز الاختبار، والذي يتم تشغيله لقياس جهد التيار المستمر.
لكن هذا موضوع لمقالة أخرى.

في أوصاف مكبرات الصوت منخفضة التردد المنشورة في مجلة الراديو وغيرها من مؤلفات الهندسة الراديوية، من المعتاد الإشارة إلى قوتها المقدرة وعامل التشوه غير الخطي والحساسية واستجابة التردد. بناءً على هذه المعلمات الأربعة الرئيسية، يمكنك بالفعل الحكم على جودة مكبر الصوت ومدى ملاءمته لأغراض معينة.

ما هي هذه المعلمات لمضخم التردد المنخفض؟طاقة الخرج المقدرة (P nom) هي الطاقة، المعبر عنها بالواط أو المللي واط، التي ينقلها مكبر الصوت إلى الحمل، حيث تتوافق التشوهات غير الخطية مع تلك المحددة في الوصف. ومع زيادة القوة، يزداد التشويه بشكل ملحوظ. تعتبر القدرة التي يصل فيها التشوه إلى 10% هي الحد الأقصى (P max).

التشوهات غير الخطية. في عملية تضخيم أي إشارة، حتى الجيبية البحتة، بسبب عدم الخطية لخصائص الترانزستورات والأنابيب المفرغة والمحولات وعدد من عناصر المعدات الأخرى، تظهر التوافقيات في الإشارة المضخمة - التذبذبات التي تردداتها 2، 3 أو أعلى مرات من التردد الأساسي. هذا هو التشوه غير الخطي أو التوافقي، والذي يزداد مع زيادة الطاقة التي يوفرها مكبر الصوت للحمل. يتم تصنيفها بواسطة عامل التشوه التوافقي.

يتم التعبير عن معامل التشوه التوافقي (K g)، المقاس بإشارة دخل جيبية ذات تردد ثابت، كنسبة مئوية من إجمالي الجهد لجميع التوافقيات U g إلى جهد الخرج U out

يتم تحديد الكيلوغرام المسموح به وفقًا للمعايير ذات الصلة (GOST). على سبيل المثال، بالنسبة لمكبرات الصوت لأجهزة الراديو ذات التردد المنخفض، وأجهزة الراديو، ومسجلات الأشرطة، والهواتف الكهربائية، يمكن أن تكون 5-7٪، لمسجلات الأشرطة المنزلية - 5٪. كلما ارتفعت فئة المعدات الراديوية، انخفض وزنها بالكيلو جرام.

حساسية. مصطلح الحساسية يعني عادةً جهد الإشارة ذات التردد المنخفض بالميلي فولت والتي يجب تطبيقها على دخل مكبر الصوت من أجل الحصول على طاقة الخرج المقدرة عند الحمل. تبلغ حساسية معظم مضخمات تشغيل التسجيل 100-200 مللي فولت، وحساسية مضخمات تسجيل مسجل الشريط المنزلي، المقاسة من مدخل الميكروفون، هي 1-2 مللي فولت.

استجابة التردد لمكبر الصوت هي اعتماد جهد إشارة الخرج على التردد عند جهد دخل ثابت Uin. لعدد من الأسباب، تعمل مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض على تضخيم الإشارات ذات الترددات المختلفة بشكل مختلف. عادة ما يكون أدنى (f n) وأعلى (f b) هو الأسوأ من حيث التضخيم، وبالتالي فإن خصائص تردد مكبرات الصوت غير متساوية ولها انخفاضات أو تقلبات عند الحواف. تعتبر الترددات القصوى التي يحدث فيها انخفاض في الكسب بنسبة 30% (-3 ديسيبل) حدود نطاق التردد المضخم، ويتم الإشارة إليها في بيانات جواز سفر مكبر الصوت. يمكن أن تتراوح استجابة التردد أو نطاق التردد المضخم لمكبرات الصوت منخفضة التردد لأجهزة استقبال الراديو الشبكية من 100 إلى 10000 هرتز، ومكبرات الصوت لمستقبلات الترانزستور الصغيرة الحجم - من 200 إلى 3500 هرتز.كلما ارتفعت فئة مكبر الصوت، كلما كان نطاق أوسع نطاق التردد المتضخم.

بالإضافة إلى هذه المعلمات، هناك بعض المعايير الأخرى، ولكنها ثانوية أو ناشئة عن المعلمات الرئيسية.

لكن أحد هواة الراديو قام بتثبيت مكبر الصوت واختباره وتعديله. كيفية قياس معالمه الرئيسية لمقارنتها مع تلك المحددة؟

عادةً ما يتم إجراء قياسات معلمات مكبرات الصوت LF باستخدام معدات قياس خاصة عالية الدقة. ومع ذلك، في ظروف الهواة، يمكن القيام بذلك باستخدام أدوات قياس بسيطة، على سبيل المثال، الموصوفة في مجلتنا في عامي 1971 و 1972. تحت عنوان مختبر هواة الراديو. ستحتاج إلى مولد منخفض التردد ومقياس ميلي فولتميتر تيار متردد ترانزستور ومقومات لتشغيل هذه الأجهزة بشكل منفصل. عادةً ما يكون لمكبر الصوت الذي يتم اختباره مصدر طاقة خاص به. أنت بحاجة أيضًا إلى مكافئ تحميل R e - مقاوم سلكي تساوي مقاومته مقاومة الملف الصوتي لمكبر الصوت المستخدم في مكبر الصوت، أو جهاز خاص موصوف في المقالة المكافئ العالمي للحمل، المنشور في الراديو رقم 12، 1973.

لا تشتمل مجموعة أدوات مختبر هواة الراديو على مقياس تشويه غير خطي (NID)، لذلك يجب إجراء قياسات معلمة مكبر الصوت هذه باستخدام طريقة مبسطة، بالإضافة إلى استخدام أي راسم ذبذبات إلكتروني منخفض التردد، على سبيل المثال لو-70. في هذه الحالة، تبدأ القياسات بأخذ خصائص سعة مكبر الصوت - اعتماد جهد الخرج U من الإشارة المضخمة على جهد الدخل U، المقاس على تردد 1000 هرتز (1 كيلو هرتز) مع حمل ثابت R ن = ص ه.

لذلك، دعونا نبدأ في قراءة خصائص السعة للمكبر. يظهر في الشكل مخطط توصيل أدوات القياس مع مكبر الصوت الذي يتم اختباره. 1، أ (دوائر الطاقة غير معروضة). يتم توفير إشارة بتردد 1000 هرتز من خرج مولد التردد المنخفض (LF) إلى مدخل مضخم التردد المنخفض (ULF) باستخدام كابل محمي ثنائي النواة. نقوم بتأريض جديلة الكابل وأحد النوى عند مدخل مكبر الصوت. نقوم بتوصيل جهاز قياس الميليفولتميتر بمقابس التحكم في خرج المولد. نقوم بزيادة سعة إشارة المولد بسلاسة إلى جهد 0.3 فولت. في هذه الحالة، سيكون جهد الإشارة الفعلي عند دخل مكبر الصوت 30 مللي فولت، حيث يتم إزالته من مخفف المولد، مما يخفف الإشارة 10 مرات (1 : 10). بعد قياس جهد الدخل Uin، قم بتبديل الميليفولتميتر إلى حد القياس وهو 10 فولت وقياس جهد الخرج Uout عند مكافئ الحمل R e (الشكل 1، ب). لنفترض أن الجهد الخرج U هو 1.2 فولت. نرسم جدولًا (الجدول 1) ونكتب فيه نتائج القياس: U in = 30 mV، U out = 1.2 V. بعد ذلك، نقوم بزيادة جهد الدخل بخطوات 10 mV، واكتب نتائج القياس إلى الجدول. وهكذا حتى يتم انتهاك تناسب الزيادة في جهد الخرج U. في هذه الحالة، ينبغي ملاحظة قطع قمم الجيوب الأنفية، الملحوظ للعين، على شاشة الذبذبات (الشكل 1، ج). يحدث القطع نتيجة للقيود المتماثلة لسعة إشارة الخرج ويكون مصحوبًا بزيادة في التشويه إلى حوالي 10٪. هذا يعني أن مكبر الصوت قد وصل إلى الطاقة القصوى (P max). ثم نقوم بتقليل Uin قليلاً حتى يختفي التشوه الجيبي (انظر الشكل 1، ب) ونعتبر أن مكبر الصوت يوفر الآن القدرة المقدرة P nom. يتم تسليط الضوء في الجدول على جهود الخرج المقابلة لـ P max و P nom، على سبيل المثال 4.1 و 3.6 V.

الآن، باستخدام البيانات في الجدول. 1، نبني خاصية السعة للمكبر (الشكل 2). للقيام بذلك، على طول المحور الأفقي على يمين الصفر، نحتفل بجهد الإدخال Uin بالميليفولت، وعلى طول المحور الرأسي لأعلى - جهد الخرج Uin بالفولت. نحتفل بجميع قيم Uout المقاسة بتقاطعات على الرسم البياني ونرسم خطًا سلسًا من خلالها. هذا الخط يصل مباشرة إلى النقطة a، ثم ينحرف بشكل ملحوظ إلى الأسفل، مما يشير إلى انتهاك العلاقة المباشرة U out / u in وزيادة حادة في التشويه.

بمعرفة الجهد الكهربي U الخارج والمقاومة المكافئة للحمل R e، يمكنك حساب طاقة الخرج P من مكبر الصوت لمختلف الفولتية U الخارجة.

يتم حساب طاقة الخرج باستخدام الصيغة الناتجة عن قانون أوم:

على سبيل المثال، مع P n = 6.5 أوم وUout = 1.0 V

عند Uout الموافق 1.8 فولت، العبوس ≈ 0.5 واط، وما إلى ذلك. في الشكل 2، بالتوازي مع محور U out، يتم رسم محور رأسي ثانٍ، حيث يتم تحديد قوى الخرج المحسوبة P out.

عادةً ما يتوافق انعطاف خاصية السعة مع القدرة المقدرة P nom لمكبر الصوت، في مثالنا 2 W (الطاقة القصوى P max ≈ 2.5 W). إذا لم يتم التعبير عن انعطاف الخاصية بوضوح، يتم توضيحه باستخدام راسم الذبذبات عن طريق القياسات المتكررة. ثم أخرج القيمة المتوسطة الحسابية U، والتي عندها تصبح تشوهات الموجة الجيبية على شاشة راسم الذبذبات غير قابلة للتمييز بالعين المجردة.

يمكن قياس القيمة العددية لمعامل التشوه التوافقي Kg باستخدام مرشح إيقاف النطاق المضبوط على التردد الأساسي البالغ 1 كيلو هرتز. يتم توصيل المرشح بين مخرج مضخم التردد المنخفض ومقياس الميليفولتميتر (الشكل 3). أولاً، يتم قياس خرج U عند الموضع الأول للمفتاح B. لنفترض أنه يساوي 3.6 فولت (3600 مللي فولت). بعد ذلك، قم بضبط المفتاح على الموضع الثاني لتشغيل الفلتر، وقم بقياس الجهد التوافقي U g. لنفترض أنه 72 مللي فولت. بعد ذلك، يتم حساب المعامل التوافقي باستخدام الصيغة المذكورة سابقا:

الآن، باستخدام خاصية السعة، نحدد حساسية مكبر الصوت. نظرًا لأن Uin عند P nom يساوي 90 مللي فولت، فإن الحساسية الاسمية للمكبر تساوي أيضًا 90 مللي فولت،

يظل مخطط توصيل الأجهزة المزودة بمكبر للصوت لقياس استجابة التردد كما هو (انظر الشكل 1). التردد الأولي لإشارة الدخل هو نفسه - 1000 هرتز. باستخدام مقبض سعة المولد، قمنا بضبط الجهد Uin على 20 مللي فولت، والذي نحافظ عليه لاحقًا عند جميع الترددات (تم اختيار هذا الجهد، وهو أقل بخمس مرات تقريبًا من الحساسية الاسمية لمكبر الصوت، لسهولة قياس القراءة النتائج على مقياس أداة قرص الافوميتر). بعد ذلك، بتبديل الفولتميتر إلى خرج مكبر الصوت، نقيس الجهد عند مكافئ الحمل R e. نسجل نتائج القياس في الجدول. 2 في سطرين: في الأول - التردد f لإشارة الدخل، في الثاني - جهد الخرج U خارج. في رأس الجدول نكتب اسم مكبر الصوت، والمقاومة المكافئة للحمل R e، وجهد الإدخال U الذي نجري عنده القياسات (في هذا المثال، 20 مللي فولت).

بعد تسجيل نتائج القياس بتردد 1000 هرتز، نقوم بتبديل مولد التردد المنخفض إلى التردد، وهو يساوي 72 مللي فولت. بعد ذلك، يتم حساب المعامل التوافقي باستخدام الصيغة المذكورة سابقا:

الآن، باستخدام خاصية السعة، نحدد حساسية مكبر الصوت. نظرًا لأن Uin عند P nom يساوي 90 مللي فولت، فإن الحساسية الاسمية للمكبر تساوي أيضًا 90 مللي فولت.

يتم قياس استجابة التردد لمكبر الصوت عند طاقة خرج أقل بكثير من الطاقة المقدرة، مما يزيل أي حمل زائد لمكبر الصوت. على سبيل المثال، يتم قياس خصائص تردد مكبرات الاستقبال الصناعية عند قدرة خرج تبلغ 50 وحتى 5 ميجاوات.

إذا كان مكبر الصوت بسيطًا نسبيًا ولا يحتوي على أي عناصر تحكم في النغمات، فسيتم ضبط التحكم في مستوى الصوت على الحد الأقصى ولا يتغير موضعه أثناء التقاط استجابة التردد. إذا كان هناك تحكم في مستوى الصوت معوض بشكل جيد، يتم قياس استجابة التردد عند الحد الأقصى والحد الأدنى والعديد، بناءً على طلب المصمم، المواضع المتوسطة للتحكم في مستوى الصوت.

بعد تسجيل نتائج القياس على تردد 1000 هرتز، نقوم بتحويل مولد التردد المنخفض إلى تردد 500 هرتز. نحن نتحقق من جهد الدخل البالغ 20 مللي فولت باستخدام مقياس الفولتميتر، ثم نقيس جهد الخرج لمكبر الصوت بأكبر قدر ممكن من الدقة عند مكافئ الحمل R e. بعد ذلك، نقوم بإجراء قياسات بنفس الطريقة تمامًا عند ترددات 250، 150، 100، 75، 50 هرتز ونسجل نتائج القياس في الجدول (عادةً لا يتم فحص مكبرات الصوت للهواة عند تردد 25 هرتز). بعد ذلك، نقوم بإجراء قياس تحكم متكرر بتردد 1000 هرتز للتحقق من استقرار مكبر الصوت وأدوات القياس.

ثم نقوم بإجراء قياسات على ترددات أعلى. بعد تردد تحكم قدره 1000 هرتز، نطبق إشارات بترددات 2.5 على دخل مكبر الصوت؛ 5؛ 7.5؛ 10؛ 15 كيلو هرتز (يتم إجراء القياسات على تردد 20 كيلو هرتز فقط عند اختبار مكبرات الصوت المتطورة). نسجل نتائج القياس في جدول ونستخدمها لحساب نسبة جهد الخرج Uin إلى جهد تردد التحكم U1000. نكتب العلاقات الناتجة في الصف المقابل من الجدول.

على سبيل المثال. عند ترددات 50 هرتز و15 كيلو هرتز، يكون جهد الخرج U = 300 مللي فولت. ولذلك العلاقة

عند ترددات 100 هرتز و10 كيلو هرتز، لدينا النسبة

الآن، بعد أن حصلت على جميع البيانات الأولية، ننتقل إلى رسم استجابة التردد لمكبر الصوت (الشكل 4). عادةً ما يتم استخدام ورق لوغاريتمي خاص لهذا الغرض (الإدراك السمعي للأصوات ذات الترددات المختلفة وارتفاع الصوت يخضع للقانون اللوغاريتمي). ومع ذلك، لبناء استجابة التردد، يمكنك استخدام أي ورقة مربعة أو ورق الرسم البياني. تم وضع علامة عليه كما هو موضح في الشكل. 4. أولا، نرسم قيم التردد على طول المحور الإحداثي الأفقي. في التين. 4، الصف العلوي من الأرقام يتوافق مع الترددات الثابتة لمولد التردد المنخفض لمختبر راديو الهواة. يتوافق الصف السفلي من الأرقام المميزة بالألوان مع الترددات الموصى بها من قبل GOST عند أخذ الخصائص باستخدام معدات القياس الصناعية.

ثم على طول المحور الرأسي، بعد وضع 8-10 علامات متباعدة بشكل متساوٍ عليه، نسبة U f /U 1000 بالديسيبل. وبما أن الانخفاض أو التراجع في استجابة التردد التي قمنا بقياسها لا يتجاوز 6 ديسيبل، فإننا نرسم خط الصفر عند مستوى العلامة السادسة ونضع الأرقام 0، -1، -2... -6 ديسيبل على اليسار. نرسم أيضًا خط تردد تحكم قدره 1000 هرتز. وعلاوة على ذلك، باستخدام البيانات في الجدول. 2، ضع علامات بالتتابع على ترددات القياس من 50 هرتز إلى 15 كيلو هرتز. وبما أن الخاصية قد انخفضت عند الحواف، فقد وضعنا العلامات بالديسيبل أسفل خط الصفر. على سبيل المثال، عند تردد 50 هرتز، كان هناك انخفاض قدره 6 ديسيبل، لذلك قمنا بتعيين العلامة عند مستوى - 6 ديسيبل. بالنسبة لتردد 75 هرتز، نضع العلامة عند مستوى - 3 ديسيبل، وما إلى ذلك. وسيكون الخط الناعم المرسوم عبر هذه العلامات هو استجابة التردد. يتقاطع الخط الأفقي عند -3 ديسيبل، والذي يتوافق مع التسامح المقبول عمومًا للتسطيح في استجابة التردد، مع الاستجابة عند ترددات 75 هرتز وحوالي 12 كيلو هرتز. ولذلك، فإن نطاق التردد المضخم، أو عرض النطاق الترددي للمكبر قيد الاختبار، هو 75-12000 هرتز مع تموج قدره 3 ديسيبل.

تحتوي مكبرات الصوت عالية الجودة، بالإضافة إلى عناصر التحكم في مستوى الصوت، عادةً على عنصري تحكم منفصلين في النغمات - للترددات المنخفضة والعالية. يتم قياس خصائص التردد لهذه المضخمات ثلاث مرات على الأقل. أولاً، يتم ضبط كلا عنصري التحكم في النغمة على المواضع المقابلة لأكبر تراجع للترددات المنخفضة والعالية للغاية. قد تأخذ الخاصية الناتجة شكل منحنى موضح في الشكل. 5 مع الرقم 1. ثم يتم تحويل مقابض التحكم في النغمة إلى الموضع الأقصى الآخر، وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى للزيادة في الترددات المنخفضة والعالية، ويتم إجراء القياسات عند جهد دخل أقل بعشر مرات (20 ديسيبل) من الاسمي. قد تأخذ هذه الخاصية شكل المنحنى 2 (الشكل 5).

بعد ذلك، يتم ضبط مقابض كلا المنظمين على الوضع الأوسط ويتم أخذ القياس الثالث. إذا كانت الخاصية التي تم الحصول عليها تتوافق مع المنحنى 3 أو قريبة منه، فسيتم إكمال القياسات. إذا كان يختلف بشكل كبير عن هذا المنحنى، فمن خلال الاختبار، ابحث عن مواضع مقابض التحكم التي تكون فيها الخاصية أكثر وضوحًا، ويتم عمل العلامات المقابلة على مقابض التحكم.

من الرسم البياني في الشكل. من الواضح أنه بالنسبة لمضخم الصوت الجهير الذي يتمتع بمثل هذه الخصائص، فإن حد التحكم في النغمة عند أدنى تردد يبلغ 63 هرتز (وفقًا لـ GOST) هو +6 و -6 ديسيبل، وعلى أعلى يساوي 12 كيلو هرتز، من حوالي +5 إلى -10 ديسيبل.