Все вы привыкли, что измерительный прибор делает что-то этакое "измерительное" - усиливает, стабилизирует, а то и интегрирует. А затем выдает в готовом виде. Но порой есть польза и от штучек, которые даже прибором назвать нельзя. Так, приспособление. Одну такую приставку к нашему цифровому частотомеру "Чиэри" (или какому-нибудь заводскому) мне и пришлось сделать. Возможно, читателям было бы достаточно только полученных на нем результатов, воплощенных в заявленных автором будущих конструкциях. Но, возможно, некоторых заинтересует и сама установка, на которой проводились эти исследования.
По сути, данное приспособление являет собой самый заурядный, хорошо уже знакомый читателям генератор ВЧ на колебательном контуре с буферным эмиттерным повторителем. Наверняка некоторые из читателей, собравших наш частотомер, оснастили его гнездами на задней панели, с которых можно брать стабилизированное питание +5 В для разных приставок к частотомеру. Так же питается и этот прибор. Его выход идет на вход частотомера для точнейшего измерения вырабатываемой им частоты.
Суть дела в том, что колебательный контур имеет двухгнездовый разъем, в который вставляются выводы исследуемого конденсатора. При подключении дополнительного конденсатора к колебательному контуру его частота, естественно, понижается. Испробовав кучу конденсаторов, желательно с допуском не хуже +/- 5%, вы можете составить таблицу или построить график, позволяющий с высочайшей точностью определять емкости конденсаторов вплоть до ничтожной величины порядка 1 пФ. Либо заводских со стершейся маркировкой, либо даже самодельных из кусочков двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Продаваемые сейчас заводские цифровые мультиметры, даже имеющие режим измерения емкости, на такое неспособны.
Но главное даже не в этом. Для коротковолновой приемо-передающей SSB-аппаратуры огромнейшее значение имеет термостабильность конденсаторов - величина и знак их ТКЕ - температурного коэффициента емкости. Ведь на температурный коэффициент катушек индуктивности или транзисторов мы повлиять практически не можем. А вот постоянные конденсаторы по ТКЕ разные бывают, ими и выруливают на хорошую стабильность аппаратуры. Особенно это важно для уменьшения выбега частоты аппаратуры, когда первые минуты после включения вам то и дело приходится подстраивать уплывающий приемник на частоту SSB-радиостанции. Происходит это из-за ухода частот ГПД, а данное приспособление как раз и позволяет исследовать поведение конденсатора именно в такой схеме.
Автор произвел исследование выбега частоты в течение 8 минут на разных конденсаторах емкостью 150-180 пФ. Частота генератора при этом получалась порядка 5,5 МГц - как раз в глубине КВ-диапазона. (без конденсатора данное приспособление генерирует где-то на 13 с небольшим МГц).
Здесь становится особенно важным наличие выключателя SA1. Итак, при разомкнутом SA1 вы вставляете исследуемый конденсатор в гнездо, включаете частотомер, прогреваете его минут 15. За это же время конденсатор остывает от прикосновения ваших рук. Остывают детали генератора, разряжаются его конденсаторы. Затем вы включаете генератор, быстро устанавливаете уровень сигнала на входе частотомера так, чтобы некоторая расстройка регулятора входа в любую сторону не влияла сильно на показания, и начинаете записывать генерируемые частоты через каждую минуту. И вот результаты:
ТКЕ советских трубчатых керамических конденсаторов маркируется их цветом. Помните, автор предостерегал вас от применения в узлах, требующих высокой стабильности конденсаторов красного цвета? Это группа Д, для которой заявлен ТКЕ в -(0,07+-0,01)%/градус. Все верно, при прогреве его емкость снижается, а частота уходит вверх. Да как сильно - за первые 5 минут больше, чем на 3 кГц! И конца его выбегу даже не видно. А ведь при приеме SSB расстройка даже пару сотен герц уже неприятно сдвигает тембр голоса.
Зеленый конденсатор - группа К. ТКЕ -(0,13+-0,02)%/градус. Должен был быть даже еще хуже, но оказался немного поспокойнее. Может, так допуски сложились. К тому же красный у меня был на 150 пФ - не нашлось на 180, как у остальных. Вот частота и абсолютная величина ухода кажутся сравнительно побольше.
Как вы знаете, автор рекомендует конденсаторы серого цвета. Группа Р. Их ТКЕ положителен и очень мал +(0,0033+-0,003)%/градус. Как видите, выбег небольшой, кончился быстро, остались только хаотические нестабильности.
А вот громоздковатые и устаревшие, но оставившие о себе добрую память слюдяные конденсаторы КСО группы Г. Для них заявлен околонулевой ТКЕ +-0,005%/градус. Результаты - великолепные! Небольшой выбег и отличная стабильность после его окончания.
Но запасы старых советских радиодеталей тают, и многим читателям они уже недоступны. Так что многим важно знать, что с современной китайской продукцией? С теми "капельками" песочного или голубого цвета с двумя выводами. Понятия не имею, какие там есть типы и группы термостабильности, обозначает ли что-то цвет прибора. Так что разберемся чисто на практике. Мне в магазине попался голубой конденсатор на те же 180 пф. Выбег очень маленький и кончается быстро. А потом - отличная стабильность. Все-таки современные технологии что-то да значат.
А что с переменными конденсаторами? Современный китайский пленочный КПЕ дает гигантский и долгий выбег, но после его окончания выглядит более сносно.
Теперь испробуем воздушный КПЕ, обычно применяемый, когда хотят простейшими средствами, без сложнейших цифровых синтезаторов частоты, получить хорошую стабильность перестраиваемого генератора. Что ж, он подтвердил свой класс. Выбег кончился за какую-то минуту, остались только небольшие хаотические нестабильности. При жестком монтаже в наглухо экранированном корпусе наверняка было бы еще лучше.
Обратите внимание: графики ухода частоты серых трубчатых конденсаторов и воздушного КПЕ практически зеркально симметричны. При их совместном применении в некоем контуре их ТКЕ во многом компенсируют друг друга, позволяя получить в простейшем ВЧ-генераторе отличную стабильность частоты. Но ведь именно так мы и делали в описанных на канале КВ-приемниках и в наладочном генераторе высокой частоты!
Жаль, что у нынешних китайских конденсаторов ТКЕ не положителен, как у серых советских КТК.
Так что с подобной установкой, вы сможете совершить такое, о чем раньше и мечтать не могли - выяснить термостабильность любого импортного или даже самодельного конденсатора малой емкости, даже если она на нем никак не обозначена.
Но забудем на время о температурных нестабильностях. С помощью этой несложной установки мы можем получить реальные практические данные еще по одному вопросу. Когда к генератору не подключен никакой конденсатор, частота контура определяется суммой паразитных емкостей катушки, разъема, монтажа, транзистора. И какова же ее величина? Установить это очень просто. Она будет равна той емкости конденсатора, при подключении которого частота уменьшится в корень квадратный из 2 раз. У автора эта величина оказалась немаленькой - немного более 30 пФ. Важнейшие данные, например, для проектирования ГПД с заданным диапазоном перестройки!
Для тех, кто захочет и себе создать такую установку, сообщу, что катушка намотана на обычном каркасе с Алиэкспресса диаметром 5 мм и высотой 10 мм с резьбовым ферритовым подстроечником внутри. Содержит 20 витков провода ПЭЛШО 0,23 с отводом от 5-го витка. Плата прочно устанавливается на Г-образное основание из закаленного дюраля или спаянное из двух кусочков фольгированного стеклотекстолита, которое обеспечивает ее экранировку от изменений емкости окружающих предметов.
Употребляйте для конструкции самые обычные для вас каркасы катушек, монтажные стойки и прочие элементы конструкции. Так мы получаем данные о термостабильности не одного только конденсатора, а созданного с ним генератора, на таких же транзисторах и каркасах катушек индуктивности, какие вы употребляете обычно. Данные, как видите, имеют высочайшую практическую ценность для человека, который хочет быть способным даже простейшими средствами, хоть в радиодиапазоне, хоть системами, переносящими радиосигналы в оптический диапазон, обеспечить себе одно-или двухстороннюю связь с окружающим миром помимо навязываемого властью "Макса" и искалеченного антиконституционными блокировками Интернета.