Przystawka do pomiaru diod pojemnościowych

Przystawka do pomiaru diod pojemnościowychStosując w swych konstrukcjach diody pojemnościowe (dalej nazywane warikapami, zwłaszcza te o pojemnościach > 30-50pF) w większości przypadków wystarczy skorzystać z danych katalogowych. Patrząc jednak na podawane tam parametry widocznym jest, że charakteryzują się one znacznym rozrzutem. Często też pojemności początkowa i końcowa podawane są dla zakresów napięć niezgodnych z tymi jakie będą wykorzystywane w naszym urządzeniu.

Sytuacja dodatkowo komplikuje się, gdy stosujemy warikapy w większej ilości (2-4 szt.) w układach "współbieżnego" przestrajania obwodów (np. filtrów LC, kwarcowych, itp.). Wtedy zależy nam na tym by diody te miały jak najbardzie zbliżone do siebie charakterystyki. Oczywiście bywają produkowane tzw. diody "parowane". Ale to tylko 2 egzemplarze. Przy potrzebie większej ilości problem powraca. Mało tego: rzadko można (w miarę precyzyjnie) określić pojemności w stosowanym zakresie napięć.

W warsztacie krótkofalowca od lat używam tzw. LC miarki wg. projektu Phil'a VK3BHR, która w przypadku kondensatorów (i trymerów!) w pełni potwierdziła swoją przydatność.

Postanowiłem sprawdzić możliwość pomiaru nią pojemności warikapów. Wykonanie prototypu (na płytce stykowej) zajęło kilka minut. Testowe pomiary (widocznych na zdjęciach fabrycznie parowanych diod KV1226) dały zachęcające wyniki.

Okazało się jednak, że przystawka musi charakteryzować się odpowiednią stabilnością: tak elektryczną, jak i mechaniczną. Również jej pojemności montażowe winny mieścić się w rozsądnych granicach. Dlatego dość szybko zrezygnowałem z rozwiązania prowizorycznego ("na pająka").

Schemat przystawki

Schemat przystawkiSchemat przystawki jest banalnie prosty, ale układ spełnia moje oczekiwania.  Jest tak zbudowany, że:

  • obie elektrody warikapu są (dla prądu stałego) oddzielone od gniazda pomiarowego LC miarki, więc (zasadniczo) nie ma znaczenia sposób podłączenia jej do gniazda LC miarki. Ze względów mechanicznych są to jednak 4 piny, połączone parami. I należy zwracać uwagę, by nie zewrzeć gniazd pomiarowych LC miarki pinami (przystawki) połączonymi ze sobą. Może warto zwrócić też uwagę na fakt, że "elektrycznie" rozdzielone obwody mas: przystawki i LC miarki są (dla prądu zmiennego) ze sobą połączone,
  • przystawka jest zabezpieczona (diodą) przed "odwrotnym" podłączeniem napięcia zasilania (Uz),
  • duża pojemność (100n, w porównaniu do mierzonych diod) kondensatorów C5 i C6 powoduje, że praktycznie nie wpływają one na pomiar warikapów,
  • lewemu skrajnemu położeniu suwaka odpowiada najmniejsza pojemność (najwyższe napięcie Ud),
  • najniższe napięcie jakie można podać na diodę pojemnościową jest nie mniejsze niż 0,7V (często w układach strojonych przy pomocy warikapów wartość zalecana. Choć zdarza się, że zaleca się i Ud>1,5V).
  • Uz - napięcie zasilania przystawki do 30V. Choć kondensator elektrolityczny przewidziano do 50V, z reguły warikapy nie wytrzymują większego od 30-35V.

Gniazdo Ud pozwala na podłączenie do przystawki woltomierza (o dużej rezystancji wejściowej) podczas dobierania diod. Wskazuje on napięcie, przy którym mierzymy pojemność diody.

Dla dociekliwych: proponuję w gnieździe pomiarowym umieścić ("odwrotnie", czyli w kierunku przewodzenia) zwykłą diodę, pokręcić PRkiem i obserwować wskazania LC miarki. :)

LC miarka z przystawką

Prasowanka przystawkiZ lewej prezentuję (przykładową, w skali 1:1) prasowankę przystawki.

Nie bez powodu piszę "przykładowa". Przystawka winna (musi?) być montowana bezpośrednio na gnieździe LC miarki . Dlatego też jej płytka winna być zaprojektowana odpowiednio do gniazd pomiarowych konkretnej LC miarki

Połączenia te winny być nie tylko jak najkrótsze, ale również bardzo stabilne elektrycznie oraz mechanicznie. Wpływ zbyt długich połączeń (lub brak stabilności połączeń) będzie widoczny podczas pomiarów. Zwłaszcza w przypadku diod o mniejszych pojemnościach.

Dlatego też zastosowałem tu 4 (precyzyjne, złocone) piny, choć samo połączenie wymagało tylko 2 pinów.

Elementy

Z lewej, poniżej prasowanki - rozkład elementów na płytce przystawki. Ja lutowałem elementy od strony druku. Koszt budowy budowy przystawki nie przekracza 5 zł.

Pomiar pojemności

Pomiar pojemności warikapu nie odbiega od standardowego pomiaru pojemności kondensatorów stałych. Należy kolejno:

  • umieścić przystawkę w gnieździe pomiarowym LC miarki,
  • podłączyć przewody zasilające przystawkę (Uz), ew. podłączyć do niej woltomierz. Bez zasilania również zostanie wykonany pomiar pojemności warikapu. Jednak odczytana wartość może mieć wartość przypadkową,
  • włączyć LC miarkę. Jakkolwiek LC miarka w momencie uruchomienia inicjuje proces jej kalibracji proponuję odczekać (wygrzać ją) ok. 5 min i ponowić proces kalibracji.
  • umieścić w gnieżdzie pomiarowym przystawki mierzony warikap. Na wyświetlaczu zostanie wyświetlona wartość jego pojemności.

Tak przeprowadzone pomiary dają powtarzalne wyniki pozwalając odpowiednio dobrać diody.

Jeśli jesteś zainteresowany tym co jeszcze udało mi się zrobić z lutownicą w ręku zapraszam do Warsztatu krótkofalowca.