В этой статье показано, как сделать надежный, недорогой и простой измеритель индуктивности. Основой измерителя является емкостная трехточка (генератор Пирса) на буферизованном КМОП логическом элементе (Рисунок 1). Вместо обычного кварцевого резонатора, в схему генератора включается измеряемая катушка индуктивности. В генераторе используется один КМОП инвертор, смещенный в линейную область резистором R1, образующий инвертирующий усилитель с большим коэффициентом усиления. Благодаря высокому коэффициенту усиления инвертор рассеивает меньшую мощность, чем его небуферизованный аналог, и даже при небольшом сигнале выход переключается между уровнями питания и земли.
 | |
| Рисунок1. | Замена кварцевого резонатора в генераторе Пирса неизвестной индуктивностью позволяет измерить ее значение, наблюдая за частотой результирующих колебаний. |
П-образная LC-цепочка образует параллельный колебательный контур, работающий на резонансной частоте
которая соответствует периоду
где CS = 50 нФ – эквивалентная емкость последовательно включенных конденсаторов C1 и C2. Таким образом, можно рассчитать индуктивность LX, измерив резонансную частоту fO или период TO. На резонансной частоте П-образная LC-цепочка сдвигает фазу выходного сигнала на 180° относительно входного. Для возникновения колебаний фазовый сдвиг в контуре обратной связи генератора на частоте fO должен составлять 360°, а коэффициент усиления должен быть больше единицы. Инвертор IC1A обеспечивает дополнительный сдвиг фазы на 180° и высокий коэффициент усиления, компенсирующий ослабление в цепи.
Сопротивление резистора R1 некритично и может составлять от 1 до 10 МОм. Резистор R2 изолирует выход логического элемента IC1A от LC-цепочки, что позволяет на выходе самого инвертора получить практически чистый прямоугольный сигнал. Кроме того, R2 улучшает стабильность частоты, поскольку увеличивает наклон фазовой характеристики вблизи частоты резонанса. Для наилучших характеристик следует использовать пленочные конденсаторы с низкой собственной индуктивностью, например, выпускаемые Vishay полипропиленовые конденсаторы серии MKP1837 с допуском 1%. Можно также использовать другие пленочные конденсаторы со стандартными значениями допусков при условии, что для достижения наилучшей точности их номиналы будут подобраны с помощью прецизионного измерителя емкости. Небольшой ток, потребляемый схемой, позволяет в качестве источника питания использовать батарею.