12种可变电容在中波段Q值的测试.doc

12种可变电容在中波段Q值的测试 自玩儿无线电这些年来，我收集到了不少种类的可变电容，这几天突发奇想，想知道这些可变电容的Q值有多大区别，于是抽时间从收集的可变电容里挑了12只测试。8 s) E/ $ V( c. c 使用Q表测量电容的Q值不同于测量电感的Q值，在Q表上电感的Q值是一次性测量出的，而且测量值是从表盘上直接读出的，而一只电容的Q值在Q表上要分两次测量，共得到4个数据，然后通过计算才能得出最后的结果，整个测量过程比较麻烦。6 Z( d1 V; Z! g( | 我们知道LC谐振回路的Q值是由这一回路中电感的Q值与电容的Q值共同决定的，谐振回路的Q值Qh与回路里的电感Q值Ql、电容的Q值Qc有如下的关系：4 d) : e5 6 M 1/Qh = 1/Ql + 1/Qc，即：Qh = Ql X Qc /（Ql + Qc）& Y m( o/ v1 q: r- M G! A 一般情况下电容的Q值比起电感的Q值大得多，所以对于谐振回路的Q值来说，电感的Q值对其的影响要比电容Q值对其的影响大得多（这就好像一只阻值很大的电阻与一只阻值较小的电阻组成并联电路，并联后的阻值很接近阻值小的电阻值。），故电感的Q值更受到人们的关注，而电容的Q值反倒被人们忽略了。% V& a8 P6 + A% V; k7 i4 : _! e3 | 在我们平时见到的资料里很少见到电容Q值测量的介绍，其实从电容Q值的定义可知电容Q值公式：Qc = 1 /C R，式中是角频率，等于2f，C为电容量，R为电容内产生能耗的总电阻值，由此可见电容的Q值不但与电容量相关也是与频率有关的参数。 V2 L( P& c0 M E 我们经常见到的是电容的另一个重要参数：“损耗角的正切值tg”，其实我们从tg的物理意义上就可以知道，它与电容的Q值是互为倒数的关系，即：tg=1/Qc，Qc = 1/tg。0 a2 D% N0 j3 L( c a% L8 b5 E2 M 9 s如果耐心寻找我们可以发现，使用Q表测量电容的tg值的方法在许多资料里都有介绍，这一方法也是通过两次测量，然后计算出结果，即： tg=C1 X（Q1Q2）/ (C1C2) X Q1 X Q2% 9 E+ J r/ R$ 因为 Qc = 1/tg，故电容的Q值就应该是：5 J2 p1 s2 / ) j5 , u Qc=（C1C2）X Q1 X Q2 / C1 X（Q1Q2）) C0 U7 v9 ( J6 f s9 # M$ T 在实际测量中，我们要借助一只辅助电感，在以上的两个公式中Q1和 C1分别是在预定的频点上测得的辅助电感的Q值和谐振电容值，Q2和C2分别是将被测电容接入Q表的Cx端，并且在同一频点上重新找到谐振点时Q表指示的Q值和谐振电容值。, |4 9 g$ M& Z- P7 q在以上的方法中忽略了辅助电感的分布电容，如果被测电容容量比较小时，这个分布电容忽略后得到的测量结果的误差就比较大，如果考虑到辅助电感的分布电容，则电容的Q值公式如下：9 f, N1 % F+ Y4 E1 A9 H Qc=（C1C2）Q1 X Q2 / （C1C0）X（Q1Q2）! X; ?/ , J: I, ? X其中C0 是辅助电感的分布电容值，这一分布电容值可在测量Q值前使用“两步测量法”在Q表上预先测出。( # . X* 7 us9 c2 u$ y8 P% S- h2 C辅助电感分布电容的测量方法：% C- d- u% M# t4 M 4 s1首先确定测试频率f1和f2，要求f2 = 2 f1。; o/ D* _% u. T& n9 b0 U2将Q表的频率设置在f1处，将辅助电感接入Lx端，调整谐振电容找到谐振点，此时记录谐振的电容值为C1。 V; d& ( _% h: H4 a3将Q表的频率设置到f2处，重新找到谐振点，记录此时的谐振电容值为C2。4 8 h8 F- U0 ; D2 4分布电容值C0 由公式C0 =（C14XC2）/ 3 计算出。( o3 N% q b% u H A5 y; x+ - s+ f f- c9 k电容Q值的具体测试方法：! r) 9 L! C9 O% a+ o: e一、首先测量辅助电感的Q值与谐振电容值 : _ W4 B/ y7 9 M# n& v* M& K$ 1.将辅助电感连接到Q表的Lx端。6 Z9 t1 l3 L8 S; |( 5 u 2.将Q表测量回路的谐振电容度盘旋到400至500pF的一个整数位置上。% ) bX. O, o1 z. A 3.调整Q表的测量频率旋钮找到谐振点。( C* B4 : ?) $ X& , O) d7 V( 4.记录此时测得的Q值为Q1，谐振的电容值为C1。4 fa! jp8 O$ ) G2 i6 e/ I二、测量被测电容接入后的Q值与谐振电容值:1 |7 j4 T9 Q i 1.将被测电容连接到Q表的Cx端。) bk. B3 o+ e; F/ E 2.调整Q表测量回路的谐振电容旋钮找到谐振点。) O- E3 M7 _$ a- 4 t! y 3.记录此时测得的Q值为Q2，谐振的电容值为C2。/ u) P3 x8 L& W+ p三、被测电容的Q值Qc可以由公式$ e, z* n3 K$ 1 3 L) w6 F9 i Qc=（C1C2）X Q1 X Q2/ （C1C0）X（Q1Q2）计算得出。 c* u b/ C, T8 v* U四、注意事项：1 K; q8 0 e: r % e 1.在测量过程中判读测到的4个数据时一定要准确,否则计算结果误差会很大。3 E6 r/ c! t: W& 4 P 2.一次测量4个数据的过程要尽快完成,免得测量环境发生变化产生测量误差。5 ! ! t k- U# O+ Ls0 q 3.因为电容Q值的测量过程容易产生较大的误差，最好每只电容多测几次，将测得的结果去掉最高和最低值，在对剩下的数据求平均值。. # Z4 f6 r3 A 4.对于容量较大的被测电容可以忽略辅助电感的分布电容，但测量容量较小的被测电容时不要忽略分布电容。, k5 Q8 F, X W- U5 w五、对辅助电感的要求:% P3 L, R1 T$ nQ8 o 1.自制辅助电感时要注意，辅助电感的电感量要能与400至500pF的电容谐振在您希望测试的频率上，如果您对测试频率的高低并不太在意，那就不必苛求辅助电感的电感量了。# G# K0 $ E- u2 U6 q 2. 辅助电感的Q值尽量高些好，但一定要稳定，高Q值和稳定性中稳定性是第一位的。5 k7 l8 a% J4 t7 ? R! l; F( I5 X3 T# 我将自己多年来收集到的12种可变电容每种测试了一只，下面是测试过程和测试结果。; X: n6 P: + Q4 x$ m7 D为了测试方便，把被测电容逐一编号：9 S e+ , T3 r0 + * j) o% , s, h8 h: D|& R1号：铝质瓷支架大片距空气介质单连，15-500 pF，全新未焊接过。8 K/ x- r* Sc& V1 Z$ f- d2号：铝质瓷支架大片距空气介质双连，19 - 371 / 14-134 pF，拆机货。% L9 % # 7 K3号：铝质胶木支架空气介质双连，2 X 365 pF，全新未焊接过。/ fR3 x$ N5 Zn. V) Y4号：铝质胶木支架减速空气介质双连，2X365 pF，拆机货。. G) U: / h) S* 5号：紫铜质瓷支架空气介质双连，2 X 365 pF，拆机货。 K9 5 m3 g) P. X: e R6号：铝质胶木支架空气介质单连，365 pF，全新未焊接过。8 R! f; R1 s+ L/ Z5 E7号：铝质胶木支架空气介质双连，250 / 290 pF，全新未焊接过。& J7 M, N/ I8号：黄铜质瓷支架大片距空气介质双连，2 X 342 pF，军机拆机货。; T4 h& G1 v- W% : i9号：有机介质密封双连，160 / 77 pF，全新未焊接过。4 E$ E5 6 * 10号：有机介质密封双连，2 X270 pF，全新未焊接过。% g4 b. V. s: 9 o11号：铝质胶木支架空气介质四连，2 X 30 / 2 X 365 pF，拆机货。 V) e, G+ H, o8 C4 f12号：铜质瓷支架空气介质单连，2 47 pF，全新未焊接过。* B! 0 n D, t- q5 T9 A& x# S6 E/ s* B+ C; ?; H 辅助电感是在10 X 80 mm的中短波磁棒上包两层聚四氟乙烯生料带，再用0.05X60纱包线蜂房法绕50匝，然后再在线圈外包裹聚四氟乙烯生料带。用QBG3型Q表测得辅助电感的Q值是460，分布电容是10pF。) J 5 G5 T: r* Z x* # p- b 所有电容在测量前都打理干净，为了使各个电容的测试结果互相有可比性，凡是大于270pF的电容都调到270pF测量，9号电容的两连并联后测量。将12只被测电容按编号顺序分别在QBG 3型Q表测试，在625KHz的频点上测得了如下的数据：4 e% w; $ 0 ?; bg& y) e5 Og& 3 u, X( L) M0 P: h8 - m6 rN; 1号电容： C1=450pFQ1=460C2=191pFQ2=446 计算出Qc=8251 。% D) Y- s1 E0 6 3 K o2号电容： C1=450pFQ1=460C2=190pFQ2=455 计算出Qc=23660 。! 7 t+ + F+ M3号电容： C1=450pFQ1=460C2=189pFQ2=291 计算出Qc=449 。& S5 F, i% g0 D3 l/ w4号电容： C1=450pFQ1=460C2=188pFQ2=370 计算出Qc=1077 。 B* / F% j0 w0 S6 F1 z% M5号电容： C1=450pFQ1=460C2=192pFQ2=455 计算出Qc=23478 。$ i# b0 a/ _* L6 Z6 ( J/ 6号电容： C1=450pFQ1=460C2=190pFQ2=440 计算出Qc=5720 。* Z- R$ A* S7 ?7号电容： C1=450pFQ1=460C2=190pFQ2=451 计算出Qc=13029 。$ Z; s( K# 7 l5 p8号电容： C1=450pFQ1=460C2=168pFQ2=458 计算出Qc=64578 。9 T# v o G+ r9号电容： C1=450pFQ1=460C2=230pFQ2=435 计算出Qc=3828 。, C+ R0 y4 l, h! ? E3 i- v10号电容： C1=450pFQ1=460C2=186pFQ2=384 计算出Qc=1334 。5 5 Y5 l8 S* C5 w11号电容： C1=450pFQ1=460C2=190pFQ2=419 计算出Qc=2657 。( X+ P1 . h% 6 h V; l, N& V, f12号电容： C1=450pFQ1=460C2=405pFQ2=460 计算出Qc大的测不出来！* 2 Uo/ f X3 d3 ?$ P0 v. H从以上测试结果看： ?0 z 8 g7 hA2 Y1本次测量中12号电容的Q值最大，大到在QBG3 型Q表上测得的Q1和Q2都是460，从电容Q值测量计算公式中可知，如果Q1=Q2，电容的Q值是无穷大，当然，12号电容的Q值不可能是无穷大，只不过在12号电容上测出的Q1和Q2的接近程度超出了QBG3的分辨能力，故在QBG3 上测不出它的Q值。12号电容要在更高的频率上测试才行。$ pE# e) B) _( k! t9 / U6 Z ) C2除12号电容外，军机拆下的瓷支架铜质大片距金属密封双联的Q值就是本次测到的最高值了，达到了6万多，军机上的零件质量的确非同凡响！ R1 |: J4 v. s: W0 m+ e3Q值在2万以上的全部是瓷支架电容，看来支架对Q值的影响至关重要。$ n, U% _/ Q- 5 m* o7 # X% U+ J 4胶木支架的电容本次测得的最高Q值是7号，Q值高达13029，这是一只259/290pF的双连，测的是290pF一连，这种双连一批买到3只，是有原装盒子的新品，而且双连的做工精致，从剩下的两支中随便拿了一只测试，Q值也在1万以上，该连的片距比一般常见的2X365pF双连的片距还小，这说明小片距胶木支架也能做出较高Q值的电容。6 I# U) BM( h5 l% |: A5Q值高的都是空气介质电容，有机薄膜介质的电容的Q值都很低，这与一些书上的结论完全一致，除了以上的9号、10号电容外，我还测了其它4只有机薄膜介质电容，Q值都在1000到3500之内，其实这并不奇怪，我查到了一个国内生产有机介质可变电容厂家的产品技术指标，有机薄膜介质双连合格品的损耗角的正切值是30乘以10的负4次方，也就是说Q值只要大于333.333 就是合格品了。& e; ?: s7 v/ _4 K1 M6同一种电容的Q 值差别也可能很大，比如11号的4连，我同时买了两只一摸一样的，在测另一只Q值是1万出头，因为都是拆机货，所以如果是全新的恐怕Q值不低。7 k6 K- Iy5 xg7本次测量Q值最低的是3号双连，这个双连买来时是有原装盒子的新品，