เครื่องวัดค่า Q (Q-Meter)

http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/09/q-meter-circuit-diagram.jpg

เครื่องวัดค่า Qหรืออาจเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าQuality Factor หรือQ Factor คือเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่วัดค่าความเหนี่ยวนำ ความต้านทานที่ความถี่สูง และค่า Q ของขดลวด นอกจากนั้นยังสามารถใช้วัดตัวเก็บประจุค่าต่ำๆ ได้อีกด้วย

Q meter measures Q, the quality factor of a circuit, which expresses how much energy is dissipated per cycle in a non-ideal reactive circuit:

$Q = 2 \pi \times \frac{\mbox{Peak Energy Stored}}{\mbox{Energy dissipated per cycle}}. \,$

This expression applies to an RF and microwave filter, bandpass LC filter, or any resonator. It also can be applied to an inductor or capacitor at a chosen frequency. For inductors

$Q = \frac{X_L}{R} = \frac{\omega L}{R}$

Where $X_L$ is the reactance of the inductor, $L$ is the inductance, $\omega$ is the angular frequency and $R$ is the resistance of the inductor. The resistance $R$ represents the loss in the inductor, mainly due to the resistance of the wire.
For LC band pass circuits and filters:

$Q = \frac{F}{BW}$

การจะบอกว่าขดลวดชนิดใดมีคุณภาพดีหรือไม่ อาจบอกโดยค่าของ Quality Factor อาจเรียกอีกอย่างว่า Q Factor เป็นค่าที่ใช้ในการกำหนดความเที่ยงตรงของความถี่ที่ใช้ในการกำทอนหรือสั่น ฟ้องของขดลวด ว่าครอบคลุมช่วงความถี่แคบหรือกว้างมากน้อยเพียงใด ซึ่งถ้าขดลวดใดมีค่าความถี่ของการสั่นฟ้องที่แคบ จะทำให้มีค่า Q factor มีค่าสูง ซึ่งหมายถึงว่า ขดขดลวดชนิดนั้นมีคุณภาพที่ดี

Q=f0/f2-f1

f0 อ่านความถี่เข็มเต็มสเกล( 100ua.)

f2 ,f1 อ่านความถี่ที่เข็มประมาณ 70% (70ua.)

เรโซแนนซ์ในวงจรRLCแบบอนุกรมและขนานและQfactor

เรโซแนนซ์เป็นปรากฏการณ์ที่เราพบในหลายสาขาของฟิสิกส์ ในวงจรไฟฟ้า เรโซแนนซ์หมายถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น ณ ความถี่เฉพาะค่าหนึ่ง ที่ค่าโวลเตจ หรือค่ากระแส หรือค่าความต้านทานอย่างใดอย่างหนึ่งมีค่ามากที่สุดหรือน้อยที่สุด ในวงจรเรโซแนนซ์ทางซ้ายมือ เป็นวงจร LC ต่อแบบขนาน อิมพีแดนซ์มีค่ามากสุดที่เรโซแนนซ์ และสำหรับวงจร LC ที่ต่อแบบอนุกรม อิมพีแดนซ์มีค่าน้อยสุดที่เรโซแนนซ์ ค่าที่มากสุดหรือน้อยสุดของอิมพีแดนซ์ขึ้นกับคุณภาพของชิ้นส่วนประกอบย่อย แต่ในวงจรอุดมคติอิมพีแดนซ์จะมีค่าเป็นอนันต์หรือเป็นศูนย์โอห์ม ตามลำดับ

ถ้าเรามีวงจรดังในตัวอย่างข้างบนค่าอิมพีแดนซ์สุทธิจะเปลี่ยน กับความถี่ดังกราฟในรูปทางขวา ค่าน้อยที่สุดของอิมพีแดนซ์คือ 50 โอห์ม เนื่องมาจากตัวต้านทาน 50 โอห์ม อิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุรวมกันเป็นศูนย์ที่เรโซแนนซ์

ใช้แบบจำลองข้างล่างนี้ดูว่า เรโซแนนซ์เปลี่ยนแปลงอย่างไรกับค่าของ R, L และ C

	ถ้าเราเปลี่ยนค่าของตัวต้านทาน ค่าของกระแสที่ไหลในวงจรจะเปลี่ยนกับความถี่ดังแสดงในรูปทางซ้าย ที่เรโซแนนซ์กระแสจะมีค่าสูงสุดเพราะอิมพีแดนซ์มีค่าน้อยที่สุด
สำหรับกรณีวงจร RLC ต่อแบบขนานกัน อิมพีแดนซ์มีค่าสูงสุดที่เรโซแนนซ์ ค่าอิมพีแดนซ์ของวงจรนี้จะเป็น 50 โอห์ม เนื่องจากผลรวมของอิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุมีค่าเป็นอนันต์ ที่เรโซแนนซ์
	ถ้าเราเปลี่ยนค่าของตัวต้านทาน ค่ากระแสที่เรโซแนนซ์ซึ่งมีค่าน้อยสุดจะเพิ่มขึ้นเมื่อค่าความต้านทานลดลง

กรณี R L และ C ต่อกันแบบอนุกรม

จะเห็นว่า ที่ความถี่เรโซแนนซ์ f_rขนาดของอิมพีแดนซ์จะน้อยที่สุดเมื่อ

กรณี R L และ C ต่อกันแบบขนาน

จะเห็นว่า ที่ความถี่เรโซแนนซ์ f_rขนาดของอิมพีแดนซ์จะมากที่สุดเมื่อ

ปริมาณที่ใช้บอกความคมของเรโซแนนซ์ (ยอดของเรโซแนนซ์แคบหรือกว้าง) ซึ่งเป็นตัวชี้บอกคุณภาพของวงจรว่าสามารถทำงานได้ดีในช่วงความถี่แคบเพียงไร คือ แฟกเตอร์คุณภาพ (quality factor) หรือค่า Q ของวงจร ซึ่งทั้งในกรณีต่อแบบอนุกรมและขนานจะมีค่า Q = X_L/R = w_LL/R

วงจรที่มีค่า Q สูงจะมียอดเรโซแนนซ์ที่คมหรือแคบ