Рис 1

Блок - схема узла формирователей показана на Рис 2.

 
Рис 2

      Принципиальная схема ВЧ - формирователя показана на Рис 3. Формирователь собран на микросхеме К500ЛП116 (рекомендую К500ЛП216). Схема взята от частотомера конструкции С. Бирюкова опубликованной в журнале Радио №10 за 1981г.

 
Рис 3

Элемент DD1.2 не задействован, но поскольку выходы микросхем 500-ой серии нельзя оставлять неподключёнными, то они соединены со входами. Каких либо особенностей формирователь не имеет. Диоды VD1, VD2 защитные.

     Формирователь НЧ показан на Рис 4. Формирователь собран по прилагаемой к набору схеме на компараторе DA1 К554СА3 с некоторыми доработками. В частности добавлены защитные диоды VD1, VD2 и узел автоматической коммутации собранный на элементах VT1, VT2, VD3, VD4, C4, R5, R8, R9 и реле типа РЭС55 (на схеме не показано). 


Рис 4

Узел коммутации работает следующим образом. При появлении на выходе компаратора импульсов положительной полярности через диод VD4 и резистор R8 заряжается конденсатор C4. Напряжение с этого конденсатора через эммитерный повторитель VT2 открывает транзистор VT1, в коллекторную цепь которого включено реле. Реле своими контактами переключает вход платы частотомера с ВЧ - формирователя на выход НЧ - формирователя. Таким образом при появлении сигнала на входе формирователя вход платы частотомера автоматически переключится с ВЧ - формирователя на НЧ - формирователь. Подстроечным резистором R1 регулируют чувствительность формирователя (порог срабатывания компаратора).

    Конструктивно формирователи собраны в отдельном отсеке на двух печатных платах. Обе платы из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Фольга со стороны деталей используется в качестве экрана и должна соединяться с общим проводом. Отверстия зенкуются. Реле РЭС55 крепится непосредственно на шасси. Питание (+5В) на формирователи подаётся через проходной конденсатор. Внешний вид формирователей показан на следующей фотографии.

Частота входящего в набор кварцевого резонатора оказалась сильно зависящей от температуры окружающей среды. Поэтому следует либо заменить кварц на более качественный (отечественный в большом корпусе, лучше стеклянном), либо применить термостатирование. Схема термостатированного кварцевого генератора показана на рисунке Рис 5. Его выход подключается к выв. 16 микроконтроллера DD1 в замен штатного генератора на кварцевом резонаторе BQ1. В данной конструкции термостабилизируется только кварцевый резонатор. Этого оказывается вполне достаточно для получения неплохой стабильности выходной частоты генератора.

 
Рис 5

Кварцевый генератор собран на микросхеме DD1 типа 133ЛА3. В некоторых пределах частоту генератора можно регулировать подбором конденсатора C2, более точно - подстроечным конденсатором C1. 

    Система термостабилизации кварцевого резонатора собрана на операционном усилителе DA1 К140УД608. Операционный усилитель включён по схеме компаратора. На один вход компаратора подаётся опорное напряжение с делителя R4 - R6. Это напряжение, а соответственно и температуру нагрева можно регулировать при помощи подстроечного резистора R6. На другой вход компаратора подаётся напряжение с делителя R1, R7. Датчиком температуры является терморезистор R1. В качестве нагревательного элемента используется резистор R3 типа МЛТ мощностью 1Вт. Конструктивно резисторы R1 и R3 находятся в непосредственной близости от кварцевого резонатора ZQ1. Кроме того, между этими элементами следует обеспечить надёжный термоконтакт. Для этого корпус кварцевого резонатора следует хорошенько обмазать термопроводной пастой и в неё вдавить резисторы R1, R3. Генератор вместе с системой термостабилизации собран на одной печатной плате. Микросхема DD1 располагается на плате со стороны проводников (снизу). Та часть платы, на которой собран генератор (на схеме обведена пунктиром) сверху закрывается коробкой из любого материала с низкой теплопроводностью. В коробке имеется отверстие для доступа к подстроечному конденсатору. После подгона частоты кварцевого генератора это отверстие следует заклеить, например, бумагой.
     Вид "сверху" собранного частотомера показан на следующем фото.

Входное устройство частотомера

https://radioclon14.500mb.net/vxodnoe%20ustroystvo%20VCH%20chastotomera-2.htm

В последнее время разрабатывается много схемных решений на PIC-контроллерах. К их числу относятся и частотомеры. Однако в большинстве разработок частотомеров на PIC-контроллерах входные усилители имеют простое схемное решение, поэтому, как правило, подвержены внешним помехам. Такие входные усилители имеют верхнюю полосу пропускания входного сигнала 30...50 МГц. Во входных усилителях с полосой пропускания выше 100 МГц... 1 ГГц используется делитель на микросхеме К193ИЕЗ, SAB6456 или U664b. Все эти микросхемы достаточно дороги для большинства радиолюбителей. А если радиолюбителю нужен частотомер для измерения сигнала до 80... 130 МГц? На помощь пришла распространенная и дешевая микросхема К500ЛП116. Лет двадцать назад ее уже применяли во входных цепях частотомеров. На рис.1 показана электрическая схема входного усилителя сигнала для частотомера, содержащего микросхему К500ЛП116.

Отличительной особенностью данного входного усилителя также является входной аттенюатор (рис.2).

С его помощью можно погасить входные шумы измеряемого сигнала.   (Входной   сигнал  может  содержать  множество шумовых либо гармонических помех, которые способствуют нестабильному отражению показаний на дисплее либо неточности измерения.)

Технические характеристики предварительного

усилителя-делителя

Входное сопротивление                   1 МОм/50 пФ

Входное напряжение:

20 Гц... З0 МГц                                    27 мВ

10Гц...120МГц                                     50 мВ

Диапазон измерения частоты         0...100 МГц

Принцип действия. Диоды VD1 и VD2 ограничивают амплитуду входного сигнала. Транзисторы VT1 и VT2 образуют усилитель с единичным усилением, с высоким входным сопротивлением и низким выходным. Сигнал с эмиттера транзистора VT2 через цепочку L1C4 подается вывод 13 DD1.1. Вывод 12 DD1.1 соединен с общей шиной через конденсатор С7. С вывода 14DD1.1 сигнал поступает на триггер Шмитта, собранный на DD1.3. С помощью резистора R8 можно симметрировать сигнал и улучшить чувствительность предварительного усилителя. Транзисторы VT3 и VT4 представляют собой дифференциальный усилитель, который согласует TTL-вход с выходом предварительного усилителя.

Наладка. Если устройство собрано правильно из исправных деталей, усилитель начинает работать сразу. Нужно только симметрировать сигнал. Делают это следующим образом. На вход усилителя подают синусоидальный сигнал с частотой 1 МГц и напряжением 30 мВ. Резистором R8 осуществляют симметрирование выходного сигнала. Если уровень сигнала не соответствует  TTL-уровню, подбирают сопротивление резистора R15. Входной аттенюатор особенностей не имеет, в настройке не нуждается, и его устанавливают непосредственно на контактах переключателя SW1 навесным монтажом. Предварительный усилитель собран на двусторонней печатной плате размерами 90x30 мм. На стороне деталей фольга оставлена полностью, а отверстия под детали раззенкованы, кроме отверстий, показанных кружочками, - это места пайки непосредственно к фольге. Верхний слой фольги - общая шина. Транзисторы VT2-VT4 можно заменить транзисторами с граничной частотой F rp не ниже 250...300 МГц. Например, КТ3108А - Frp=250 МГц, КТ3108В - Frp=300 МГц, КТ357Г - Frp=300 МГц. Измерения   выше   100   МГц  не   производились   по техническим причинам: не было сигнал - генератора с диапазоном выше 100 МГц. 

Радиоаматор №6 2006г стр. 27

Цифровой частотомер

С. БИРЮКОВ, г. Москва (Радио №10, 1981г.)

Описываемый в статье прибор позволяет измерять частоту электрических колебаний до 180 МГц, период колебаний и длительность импульсов от 1 мкс до 107 с, может работать как счетчик импульсов. Точность измерений - 3*10-6 от измеряемой величины ±1 знак младшего разряда. Минимальная цена младшего разряда составляет 0.1 Гц при измерении частоты и 0,1 мкс при измерении периода и длительности. Частотомер можно использовать при градуировании приборов, в качестве отсчетного устройства в генераторах и любительских передатчиках, при налаживании различных радиоэлектронных устройств. Чувствительность при измерении частоты на частотах до 20 МГц - около 20 мВ, на частоте 180 МГц - 100 мВ.

В режиме измерения частоты эталонная частота, выбранная переключателем S4.1 («Диапазон»), через инвертор D4 и переключатель S1.3 («Режим») поступает на вход Т БУ, а на вход F - сигнал, частоту которого необходимо измерить. Этот сигнал усиливается и ограничивается дифференциальным каскадом на транзисторах V2, V3 и поступает на инвертор на транзисторе V6. Диоды V4 и V5 исключают насыщение транзистора V6, за счет чего верхняя частота формирователя составляет 40 МГц. Положительная обратная связь (через резистор R8) придает усилителю триггерные характеристики. Выходной сигнал формирователя через элементы D1.1 и D1.2 поступает на вход счетчика. Второй вход элемента D1.1 подключен к выходу формирователя эталонного интервала времени, выполненного на двух триггерах микросхемы D5. Принцип действия этого формирователя удобно рассматривать с момента генерации импульса установки нуля. Этот импульс вырабатывает мультивибратор, собранный на элементах D3.1 и D3.2. В момент генерации импульса (он может быть вызван, например, кратковременным замыканием контактов кнопки «Пуск») триггеры D5, все декады счетчика и делителя, за исключением D13 и D14, устанавливаются в нуль. На входе 1 элемента D1.1 будет уровень логического 0, и импульсы измеряемой частоты на вход счетчика не проходят.

По окончании импульса установки нуля на выходах делителя кварцевого генератора появляются импульсы соответствующей частоты. Фронт первого импульса эталонной частоты, пройдя со входа Т БУ через формирователь на транзисторе V8 и триггере Шмитта (D1.3, D1.4), поступает на счётные входы триггеров микросхемы D5. Он устанавливает их в состояние 1, так как на вход D триггера D5.1 поступает сигнал 1 с инверсного выхода D5.2, а на вход D D5.2 — с резистора R29. Так, на вход 1 элемента D1.1 приходит сигнал 1 и на счетчик начинают поступать импульсы измеряемой частоты. Тем временем на вход D триггера D5.1 с инверсного выхода триггера D5.2 поступает сигнал логического 0, поэтому фронт второго импульса эталонной частоты устанавливает триггер D5.1 в 0 и на вход счетчика импульсы измеряемой частоты перестают поступать. Фронт импульса с инверсного выхода триггера D5.1, формируемый в момент прихода второго импульса эталонной частоты, продифференцированный цепью C9R21, поступает на вход элемента D2.1. Этот элемент совместно с транзистором V9 образует ждущий мультивибратор, определяющий время индикации измеренной частоты. При поступлении импульса запуска на входы 9 и 10 элемента D2.1 он включается, а спад с его выхода через конденсатор C8 попадает на базу транзистора V9 и закрывает его. Конденсатор С8 перезаряжается через резистор R17 и один из резисторов R37—R40, выбранный переключателем S2 (Т-инд). В момент, когда напряжение на левой обкладке конденсатора С8 достигает порога открывания V9, он включается, а элемент D2.1 выключается. Его выходной сигнал, инвертированный элементом D2.2 и продифференцированный цепью C10R23R24, запускает ждущий мультивибратор D3.1, 03.2, и процесс измерения повторяется.
Если переключатель S2 находится в положеиии «оо» транзистор V9 постоянно закрыт, поэтому для каждого измерения необходимо нажать кнопку «Пуск», а время индикации ограничено лишь временем включения прибора.
В зависимости от положения переключателя S4 зажигается одна из десятичных точек индикаторов счетчика (управляются секцией S4.2). В самом нижнем по схеме положении S4 (частота эталонных импульсов 0,1 Гц, время счета 10 с) зажигается вторая справа точка, индицируется частота в герцах с точностью до 0,1 Гц. В трех других положениях S4, используемых для измерения частоты, положение десятичной точки соответствует измерению в килогерцах (точность 0,001 кГц, 0,01 кГц, 0,1 кГц).
Предельная частота работы счетчика на микросхемах К155ИЕ2 — около 20 МГц, поэтому для измерения более высоких частот использован высокочастотный делитель СТ10 на микросхемах серии К500* (рис. 4). Для повышения устойчивости работы делителя из его формирователя исключен один каскад усиления. Для защиты входного каскада на элементе D1.1 от перегрузок в схему формирователя введен ограничитель R7, V1, V2, а для сохранения достаточно высокой чувствительности номинал резистора R10 увеличен в 10 раз. В связи с тем, что у неиспользуемых дифференциальных каскадов микросхемы К500ЛП116 входы не должны оставаться свободными, входы элемента D1.2 соединены с его выходами.

В положении «ВЧ» переключателя S1 сигнал со входа частотомера поступает на вход высокочастотного делителя, а с его выхода на вход F БУ. Положение запятой в этом режиме определяется секцией S4.3 переключателя «Режим», частота индицируется в мегагерцах.

В положении, «К» (контроль) переключателя S1 вход высокочастотного делителя через цепочку C22R36 подключается к выходу 10 МГц кварцевого генератора. Положение запятой определяется секцией S4.2. поэтому на индикаторах индицируется частота 1000 кГц.
В положении «Т» (период) измеряемая и эталонная частоты меняются местами — эталонная частота в пределах 10 МГц... 0,1 Гц поступает на вход F БУ и далее на счетчик, а сигнал, период которого нужно измерить, — через формирователь V8, D1.3, D1.4 — на вход формирователя интервала D5.1, D5.2. Формирователь V8, D1.3, 01.4 имеет, в отличие от формирователя на транзисторах V2, V3, V6, открытый вход, что позволяет измерять длительность практически любых импульсов. Порог его включения — около 0,75 В, выключения — около 0,7 В, поэтому частотомер можно непосредственно применять для измерения периода и длительности импульсов на выходах ТТЛ-микросхем. В положении «т» (длительность) фронт входного импульса, как и при измерении периода, устанавливает триггер D5.1 в 1, а спад импульса, продифференцированный цепью C13R27R28, переключает этот триггер в 0, в результате чего время прохождения эталонной частоты через элементы D1.1, D1.2 соответствует длительности измеряемых импульсов.

За формирователь импульсов я взял схему, изображенную на рисунке.

https://www.cyberforum.ru/electronics/thread555859.html

О нем:Используемый формирователь имеет повышенную помехоустойчивость, обусловленную применением триггера Шмидта [4]. Он выполнен на ЭСЛ-микросхеме К500ЛП116. Резистор R1 и диоды Д1, Д2 образуют двусторонний ограничитель напряжения, предохраняющий микросхему К500ЛП116 от повреждения при входном напряжении больше 1В. На элементах D1.1 и D1.2 выполнен усилитель-ограничитель с коэффициентом усиления =100, а на элементе D1.3 – триггер Шмидта, повышающий устойчивость работы формирователя импульсов. Чувствительность формирователя не хуже 0,1 В.

Стабильный, точный кварцевый генератор на К555ЛА3 – Радио №9 1992 стр 42

<предыдущая страница