十五元钱做Q表

bobby_jack

喜欢玩矿机的人都希望能拥有一块Q表，因为与其它有源收音机相比，矿机的性能与调谐回路Q值的关联要比外差式大得多。但绝大多数矿友都是业余爱好者，Q表的使用频率极低，花费大代价未毕合算。他们真正需要的往往是那些制作简单，成本低廉，但又能保证一定精度的“简化”版本。对此我做了一些努力。


设计思路是利用有源晶振的输出来测量调谐回路在高中低三个固定频率点是的Q值。至所以要说“调谐回路”而不提“线圈”的Q值是因为我并不认为业余爱好者有必要去追求纯线圈的Q值，他们并不是高质量线圈的生产者。他们需要的是实际应用中调谐回路（即线圈与可变电容器总成）的总Q值。据此观点我没给此表配专用的可变电容器：就让它使用矿机里的那只即可。这样既符合装机实际情况，也避免了浪费资源。
基于同样理由我用最普通的数字式多用表来显示读值。我手里的那只表是“最”低档的，当电压表使用时输入阻抗是10M，对此我用10M电阻做了七串一并。，这样总电阻是75M，分压比是15:1。这当然是为了提高整流二极管的负荷阻抗，降低采样电路对Q值的影响，同时也是为了分压，使Q值与电压表的读值基本一致。如果其它矿友手中的表输入阻抗与其不同的话，可以自由调整阻值及数量。总的原则是分压比为15：1，还是总阻抗不要低于40M。

也是基于节省资源，同时也是为了减少接触电阻，提高精度，我没有采用通常用接线柱来连接被测线圈（还有可变电容器）的方式，而是用直径1mm的镀银线直接引出后焊接。要注意的是被测线圈的引线需尽可能地短。
整机装在一块3*7的洞洞板（万能板）上，采用多层双面纤维板。电木板的损耗大，单面板容易脱焊。

为每全晶振都配了相应的插座。这样使用者可以自行更换不同频率的有源晶振。我用的是612K，1M，及1.522M的半尺寸。之所以选择是因为1M以下的很少有贴片封装，其次贴片也不方便用插座更换。600K的有源晶振价格较高（10元），而614K的只有5元。其它晶振都是2元一只。
5伏的工作电压尽可能取于计算机的USB端口（非常接近5伏），当然也可以用其它来源。但由于晶振的输出幅度与工作电压有直接联系。为了保证一定的精度，电压应尽可能地接近5伏。否则就要调整Q表输出端串联电阻的值，或者用串接肖特基二极管降压。

与通常采用磁环不同，激励变压器采用了最普通的6*8mm工字型电感。我把一只220uh电感原有的线拆了，初级用0.18QA线绕130匝，次级用0.04*180线绕1匝，绕制完成后初级电感为468uh。我想，或许市售的470uh的电感可能是同样的匝数。如果是的话那就不用重绕初级了。但不能保证。
因为次线只有1匝，因此要十分小心。头尾要紧密相连（保证有1匝），但不能相交（以免超过1匝）。有高频毫伏表的可以在装机后根据输出电压进行调整，反之则需要比较当心。

有源晶振输出的是方波，而Q表需要的是正弦波。但由于被测对象就是选频回路（线圈加可变电容）所以整型是不需要的。不管晶振输出中有多少高次谐波，真正起作用的只有基频，而基频就是正弦波。

当工作电压为5伏时有源晶振的输出幅值为4.2伏左右（指峰峰值，下同）。通过130比1的激励变压器后为30mv。据此可算出，如果被测回路的Q值为100的话，谐振电压为3伏，如果为2000的话则有60伏。对整流二极管（我用了MA700A，也可用类似替代，如SD101A等）来讲，处理范围为1.5伏到30伏（半周期），既进入了线性区，又在极限以内（自制线圈的Q值很难到2000Q）。
一般晶振的输出内阻都在数十欧上下（注意，不是带载能力）。即使被测回路的Q值为2000，加在变压器次级的阻抗也不会低于十分之一欧，反射到初级要高达近2千欧（0.1 欧*130的平方）。因此信号输出符合恒压源标准，无需再加缓冲，也无需再并联电阻。
二极管输出的是半波脉动电压。但由于负载极轻（150M），滤波电容较大（2200p），使RC时常常数远大于测试频率。因此从数字式电压表（2000mv档）上反映的也就是被缩小到十五分之一的峰值。
所以，如果读值是100mv，则Q值为100；如果是500mv，则Q值是500；以此类推。

再提醒一句：此表当前反映的是线圈与可变电容集成后的总Q值，也就是将要装在矿机上调谐回路的总Q值。相当直观。

如果有矿友需要知道纯线圈的Q值的话，那就需要准备一只Q值已知的优质可变电容器。在业余情况下这并不十分容易，但解决的途径还是有的。
网上有时会有商家出售高品质密封四联的，如340pf的米之米，340pf的奇异等，Q值都比较高。特别是后者，能超过一万。如果用它当调谐电容的话，那只要记住一个公式就可相当准确地求出纯线圈的Q值。即当读值大于500时，每增加百一百，Q值增加百分之一。比如：
读值为600时Q值为606，读值为700时Q值为714。以此类推。而当读值在500以下时，每减少100的Q值加百分之二（考虑到二极管正向压降的影响）。
我个人认为采用此简易公式的误差不会超过百分之三。

元件清单及参考售价见下表。有兴趣的请自行上某宝采购，总价大约十来元钱。当然了，未包括运费。


洞洞板(3 * 7)                            * 1      0.30
晶振(614K, 1M, 1.522M)             * 3      9.00
晶振座(SOP8)                            * 3      0.30
工字电感(6 * 8mm)                    * 1      0.10
色码电感(33uh)                          *1       0.05
二极管(ma700a)                         * 1      0.20
电阻(0805贴片,10M)                   * 8      0.16
电容(0805贴片,2200p)                * 2      0.04
4*4波段开关                              *1       0.20
4脚插座                                     *1       0.10
可变电容（340P四联）                *1       3.00  （可选项）

注：
1，如果用输入阻抗为20M的电压表则需要增加二只10M电阻。将它们串联后再并到电压表输入端即可。
2，晶振频率可自选，但不能用3.3伏贴片的。除非重新计算变压器，并且实际使用3.3伏电源。
3，如需频率超过20M，则变压器要用NXO20小磁环重绕，否则损耗太大。
4，因为电压表输入阻抗相当高（75M），整个线路板要注意防潮。
5，线圈（包括可变电容）对潮湿都非常敏感。刚从干燥箱中取出的与湿度为百分之八十时的Q值可相差百分之三十以上。
6，有高频毫伏表的可测量激励线圈的次级电压（30mv）。过高或过低时可相应增减圈数比。这样会更准确一些。
7，如果三只有源晶原振的输出电压不一样，可以最低的为准，而在输出电压较高的晶振VCC端（一般是第三脚）上串联肖特基管及旁路电容的方法，以取得各频点的平衡。
8，可变电容尽可能采用日产340P的，如米之米，奇异等品牌。它们的Q值都在一万左右，比很多二手空联还要高。
9，强烈建议不装专用可变而直接使用矿机上的可变电容。这样更有直接意义。此时矿机可变可接镀银接线的左右二端。



版主点评：楼主仅用15元就做出了简易Q表，纵观全文，且思路清晰，目标明确，解决问题的方法有效！全文流畅，表述明白！
这只Q表虽然与一般简易Q表存在相同的问题：结构简陋，功能很有限，也不具备定量测量的基本精度，但是成本更低，并且满足设计目的：用于矿机调谐回路在3个固定频点上的Q值高低定性比较已经足够了，为缺少仪表的矿机爱好者们提供了非常经济的Q值定性比较的手段，有很高的性价比和应用价值，对矿机的研究与制作大有益处！

无敌吴刚

虽然暂时看不懂，但感觉这个是个造福爱好者的工程！！

hjx8899

这要是能做个套件或成品就好了，晶振不一定那么齐

L.D.XIONG

老孙，大胆玩下去，反正是玩。有空便拿去老虎哥和做衰減表的小郭那里，对比调整逐步完善。

jackyang

虽然不明就里 但还是努力看完了。

安庆矿友

在广大矿友没有精密仪器的情况用有限的工具和元件制作一定测量方法值得推广

ym78321

真简单，不知能否与其他Q表对比一下，做LC、线圈两种测试更灵活。

182525708

技术不错，支持一下

bobby_jack

skyrusher 发表于 2019-12-6 12:43
为楼主的尝试精神点赞！隐约感觉像本坛许老师设计Q表的“抽象”版。我曾经基于自己有限的电子知识，产生 ...

你好。
我也想过利用谐波，但问题是500K的频率有点低，1000K无法取得（晶振只有奇次谐波），1500K是现成的，但输出幅度太小，需要增加放大限幅级。在万般无奈之下，只好用了三只晶振。当然，这是个愚蠢的做法。
我还做了一只频率连续，带模似数显的（我玩不转单片机），但因为怕与其它矿友的套件有冲突，就不发表了。以后有机会，我或许会把设计思路发上来。
谢谢关注。

老虎哥01

为楼主的奇思妙想点赞，业余爱好玩矿机，要的就是简单有效的测量手段，有时只需比较就可。

3Ax31c

楼主老师每次发帖都给我们带来新东西，新思维。虽然看得稀里糊涂，但喜欢看，楼主老师辛苦了。

MF35_

换个空气电容吧，薄膜的Q值太低，太影响测量了

3Ax31c

老虎哥01 发表于 2019-12-6 13:28
为楼主的奇思妙想点赞，业余爱好玩矿机，要的就是简单有效的测量手段，有时只需比较就可。

谢谢虎版加分

bobby_jack

L.D.XIONG 发表于 2019-12-6 15:52
老孙，大胆玩下去，反正是玩。有空便拿去老虎哥和做衰減表的小郭那里，对比调整逐步完善。:victor ...

谢谢鼓励。
其实等我做好以后才发现原来贵兄才是先行者，在前些年已经有类似的设想。
我用的是“标准线圈”比较法及电压比较法去校正的，当然也Q值等于100的所谓标准线圈也属自制。等有机会再与正规Q表对比吧。
谢谢。