Измеритель падения сетки: забытый инструмент

Раньше для аппаратного хакера приобретение осциллографа было важным обрядом. До недавнего времени новые инструменты редко были в бюджете обычных людей, поэтому вы, вероятно, обходились бывшим в употреблении прицелом. Сейчас существует множество недорогих вариантов, особенно если вы включите в них недорогие компьютерные прицелы и «измерители прицела». Цифровые счетчики теперь также недороги (часто бесплатны в некоторых крупных магазинах), наряду с генераторами сигналов, частотомерами и даже логическими анализаторами.

Но есть одно испытательное оборудование, которое вы видите не так часто, как раньше, и это досадно, потому что это очень универсальный комплект. По общему признанию, если вы не работаете с беспроводной связью, возможно, это не будет в вашем списке пожеланий, но если вы что-то делаете с RF, это не только универсальный инструмент, но и хорошая ценность. Как это называется? Это зависит от. Исторически они назывались «Grid Dip Oscillator» или GDO. Иногда вместо этого можно услышать, что его называют «измерителем падения сетки». Однако в современных версиях нет трубок (и, следовательно, сетки), поэтому иногда вы слышите, что их теперь называют наклономерами или, может быть, просто ковшами.

Независимо от того, как вы их называете, теория работы одна и та же, и она довольно проста. Этот прибор представляет собой не что иное, как очень широкополосный генератор, способный подключать выходной сигнал к внешней цепи. Также будет какой-то способ контролировать, сколько энергии отнимает генератор. Чаще всего это делается путем просмотра пиковой амплитуды осциллятора.

Причина провала связана с поведением катушек индуктивности и конденсаторов на разных частотах. Практически любая схема или компонент имеет три источника импеданса: сопротивление, которое не должно меняться в зависимости от частоты; емкостное реактивное сопротивление, которое обусловлено, конечно же, емкостью; и индуктивное сопротивление индуктивных элементов. В некоторых случаях у вас есть только значительное количество одного из них. Например, в углеродном резисторе у вас не должно быть большого количества реактивного сопротивления любого типа. Конденсатор должен иметь преимущественно емкостное реактивное сопротивление.

Для данного конденсатора реактивное сопротивление очень велико на низких частотах и ​​очень мало на высоких частотах. Индуктивность противоположна: низкие частоты создают более низкое реактивное сопротивление, чем более высокие частоты. Это довольно легко запомнить, если представить постоянный ток как волну с нулевым герцем. Индуктор (катушка с проводом) явно пропускает постоянный ток (низкое реактивное сопротивление), а конденсатор (две параллельные пластины) явно не пропускает постоянный ток (высокое реактивное сопротивление).

Несмотря на то, что общее сопротивление цепи зависит от этих трех элементов, это не так просто, как просто сложить значения. Это потому, что сопротивление и реактивное сопротивление — это разные величины. Если у вас есть сигнал 1 В, поступающий на нагрузку 2 Ом с реактивным сопротивлением 3 Ом, вы хотели бы знать, что он будет вести себя так же, как сигнал 1 В, поступающий на обычный резистор. Если сопротивление и реактивное сопротивление включены последовательно, значение этого эффективного резистора является импедансом и представляет собой векторную сумму сопротивления и реактивного сопротивления.

Тогда в примере 22+32=13. Квадратный корень из 13 равен примерно 3,6, поэтому величина импеданса составляет 3,6 Ом. Еще больше усложняет ситуацию то, что индуктивное реактивное сопротивление и емкостное реактивное сопротивление имеют тенденцию нейтрализовать друг друга. Емкостное реактивное сопротивление принято рассматривать как отрицательное, хотя, поскольку мы возведем его в квадрат, на самом деле не имеет значения, какое из них вы считаете отрицательным для выполнения этого конкретного расчета. С точки зрения математики вы на самом деле рассматриваете сопротивление как действительную часть, а реактивное сопротивление - как мнимую часть комплексного числа. Преобразование в полярную форму дает величину и фазовый угол.

При параллельном соединении это примерно то же самое, но реактивные сопротивления складываются так же, как и резисторы, включенные параллельно. Но вот в чем дело: на некоторой частоте индуктивное реактивное сопротивление и емкостное реактивное сопротивление равны. В последовательной цепи это означает, что реактивное сопротивление становится равным нулю, и все, что у вас остается, — это сопротивление. В параллельной цепи ноль оказывается в знаменателе дроби, поэтому эффективное реактивное сопротивление бесконечно (и, параллельно с чистым резистором, не меняет номинал резистора). В любом случае реактивное сопротивление компенсируется, оставляя чистое сопротивление.