Эта схема плюс частотомер позволяет измерять индуктивность.
При отсутствии дорогой измерительной аппаратуры схема, изображённая на рисунке 1, предлагает простой и быстрый альтернативный метод измерения индуктивности. Применение этого метода позволяет убедиться, что величина проверяемой индуктивности находится близко от значения, указанного на её маркировке, а так же позволяет определить характеристики неизвестных индуктивностей. Этой схемой можно проверить большинство индуктивностей, применяемых в блоках питания и в высокочастотных схемах.
Рис. 1.
Схема содержит двухкаскадный усилитель с общими эмиттерами, который является ненасыщенным триггером с перекрёстными связями. Один каскад с общим эмиттером инвертирует фазу сигнала, а два таких каскада формируют неинвертирующий усилитель с обратной связью с усилением, обеспечивающим регенерацию. Без подключения измеряемой индуктивности L регенерация происходит при постоянном токе, и схема ведёт себя как бистабильный триггер, находящийся в одном из двух возможных положений. При подключении индуктивности уменьшается положительная обратная связь по постоянному току, до величины, лежащей ниже уровня регенерации. Таким образом регенерация может происходить только на переменном токе, и схема становится астабильным генератором.
Если не давать транзисторам войти в насыщение, то их скорость переключения возрастёт, так как время рассасывания зарядов будет минимальным. Хотя практически любые типы высокочастотных, малосигнальных ВЧ транзисторов обеспечивают адекватную скорость переключения, но при использовании низкочастотных приборов снизится нижний предел измеряемых индуктивностей. Частота колебаний на выходе схемы обратно пропорциональна измеряемой индуктивности, так что для измерений можно использовать частотомер или осциллограф.
На рисунке 2 изображени форма сигнала при подключённой индуктивности равной примерно 100 мкГн. Частота генерации зависит от постоянной времени L/R, включающей измеряемую индуктивность и резисторы RL и RR. Период колебаний прямо пропорционален индуктивности и для полупериода он составляет THALF=L/100. Полный период будет в два раза больше, TFULL=L/50. Преобразовав это выражение, получим L=50*TFULL. Частота обратно пропорциональна индуктивности: fOSC=50/L. Применение частотомера позволяет измерять индуктивность как L=50/fOSC.
Рис. 2.
Конечная скорость переключения схемы составляет примерно 10 наносекунд, что ограничивает нижний диапазон измерений величиной 1 мкГн. Для измерения небольшой индуктивности её следует подключить последовательно с индуктивностью большего номинала, произвести измерение, потом измерить значение большей индуктивности и вычесть её значение из первого измерения.
Хотя схема не ограничивает верхний диапазон измеряемых индуктивностей, но при превышении индуктивностью критического значения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), величина которого равна примерно 70 Ом, схема прекратит генерацию и перейдёт в бистабильный режим. Схема позволяет измерять значения индуктивности всех катушек и обмоток трансформаторов за исключением небольших, низкочастотных устройств с сердечниками из железа, имеющих высокое ESR. Для большей точности измерений следует применять частотомеры с низкой входной ёмкостью.
Одиночный NiCd (никель-кадмиевый) или NiMH (никель-металлгидридный) перезаряжаемый элемент обеспечивает питание схемы. Он имеет достаточно плавный разряд, что улучшает точность измерений. При работе схема потребляет примерно 6 мА.
Эл Датчер, Consulting Engineer, Paulsboro, NJ;
Под редакцией Чарьза Смолла и Брэда Томпсона
