Частотомір до 1250 МГц. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Цей прилад має не тільки велику верхню межу вимірюваної частоти, але й низку додаткових функцій. Він вимірює відхід частоти від початкового значення, тривалість імпульсів і пауз між ними, підраховує кількість імпульсів. Його можна використовувати і як дільник частоти вхідного сигналу з задається в широких межах коефіцієнтом розподілу.

Пропонований частотомір містить шість мікросхем - компаратор напруги AD8611ARZ [1], синтезатор частоти LMX2316TM [2], D-тригер 74HC74D [3], селектор-мультиплексор 74HC151D [4], мікроконтролер PIC16F873A-1/SP5 . Результати виміру він виводить на символьний РКІ WH7805B [1602].

Основні технічні характеристики

• Інтервал вимірюваної частоти імпульсів з рівнями ТТЛ, Гц.......0,1...8·10⁷
• аналогових періодичних сигналів довільної форми напругою більше 100 мВефф, Гц.......1...8·10⁷
• синусоїдальних ВЧ-сигналів напругою більше 100 мВефф, МГц .......20...1250
• Тривалість рахунку при вимірі частоти, мс ......10⁴, 10³, 100, 10
• Інтервал вимірюваної тривалості імпульсів, мкс.....10...10⁶
• Максимальна частота прямування імпульсів, що підраховуються, кГц .......100
• Максимальна кількість підрахованих імпульсів .....100 000 000
• Вимірюваний догляд частоти імпульсів на вході ТТЛ або сигналу на аналоговому вході, Гц.......±1...±10⁶
• сигналу на вході ВЧ, кГц .......±1...±10⁵
• Коефіцієнт поділу частоти сигналу поданого на аналоговий вхід.......3 - 16383
• поданого на вхід ВЧ .......1000 - 65535
• Рівні вихідних імпульсів дільника частоти.......ТТЛ
• Тривалість вихідних імпульсів дільника частоти, мкс.......0,5
• Напруга живлення (постійне), В.......9.16
• Споживаний струм, ма ......100...150

У разі вимкнення приладу встановлені режими його роботи мікроконтролер запам'ятовує у своєму EEPROM і відновлює при увімкненні.

Схема частотоміра зображена на рис. 1. Тактовий генератор мікроконтролера DD3 стабілізовано кварцовим резонатором ZQ1. Підстроювальний конденсатор C13 дозволяє встановити тактову частоту точності дорівнює 4 МГц. Стабілізатор напруги +5 зібраний на мікросхемі DA2. Підстроювальним резистором R23 регулюють яскравість підсвічування екрану РКІ HG1. Оптимальну контрастність зображення на ньому встановлюють підстроювальним резистором R21.

Рис. 1. Схема частотоміра (натисніть , щоб збільшити)

Кнопками SB1-SB3 керують приладом. Кнопка SB1 служить для вибору параметра вимірювання. Кнопкою SB2 вибирають роз'єм, на який подають сигнал, що вимірюється. Залежно від частоти і форми вхідного сигналу може бути XW1 (імпульси логічних рівнів частотою 0,1 Гц...80 МГц), XW2 (аналогові сигнали довільної форми частотою 1 Гц...80 МГц) або XW3 (сигнали частотою 20). ..1250 МГц). Кнопкою SB3 запускають та зупиняють вимірювання в режимах лічильника імпульсів та вимірювання догляду частоти. Тривалим (більше 1 с) натисканням на цю кнопку переходять з режиму вимірювання частоти в режим її поділу та виведення результату на роз'єм XW1. Коли кнопки не натиснуті, на входах мікроконтролера, з якими з'єднані, резистори R12-R14 підтримують високі рівні.

Резистори R4 і R6 створюють постійне зміщення близько 100 мВ на вході, що не інвертує, компаратора DA1. Резистори R5 і R7 - ланцюг позитивного зворотного зв'язку, необхідної для отримання гістерези в характеристиці перемикання компаратора. Діоди VD1 і VD2 разом з резистором R2 утворюють двосторонній обмежувач вхідної напруги на вході, що інвертує компаратора.

Мікросхема DD1, основне призначення якої - робота в синтезаторах частоти діапазону 1,2 ГГц, містить два дільники частоти зі змінним коефіцієнтом поділу, які і використовуються в описуваному приладі для поділу частоти вхідних сигналів, що подаються на роз'єм XW2 і XW3, в задане число разів. Мікроконтролер встановлює коефіцієнти поділу та режим роботи цієї мікросхеми, подаючи команди за її послідовним інтерфейсом (входи Clock, Data, LE). Залежно від встановленого режиму вихід Fo/LD надходить результат роботи однієї з цих дільників. Резистор R19 і конденсатор C19 утворюють фільтр живлення мікросхеми DD1, а діоди VD3 і VD4 захищають від навантаження вхід одного з дільників частоти, безпосередньо пов'язаний з роз'ємом XW3. На тригері DD4.1 зібрано одновібратор, що формує вихідних сигналів дільників частоти імпульси тривалістю 0,5 мкс. Його час, що задає ланцюг - резистор R17 і конденсатор C10.

Формувач імпульсів, що подаються на роз'єм XW1, зібраний на транзисторі VT1 з колекторним навантаженням – резистором R8. Він працює, коли на виході мікроконтролера RC5 встановлений високий логічний рівень. В іншому випадку формувач вимкнений і не впливає на зовнішні сигнали, що подаються на роз'єм XW1. Тому роз'єм XW1 може бути як вхідним при вимірі частоти та тривалості логічних сигналів, а також за рахунку імпульсів, так і вихідним у режимах поділу частоти. Резистор R11 служить захисту входу 0 селектора-мультиплексора DD2 від випадково поданих на роз'єм XW1 сигналів великої амплітуди.

Селектор-мультиплексор по командах мікроконтролера подає на його призначені для вимірювання частоти і тривалості імпульсів входи або імпульси рівнів ТТЛ з роз'єму XW1, або сигнали, що надійшли на роз'єм XW2 і перетворені в такі імпульси компаратором DA1, або сигнали, що надійшли на роз'єм X дільник частоти мікросхеми DD3. Мікроконтролер виконує основні операції вимірювання частоти, тривалості та рахунки імпульсів. Він же виводить результати вимірювань на РКІ HG1 та керує роботою всього приладу. Програма мікроконтролера написана мовою асемблера MASM, що входить до складу середовища розробки програм MPLAB IDEv1.

У режимах вимірювання частоти мікроконтролер підраховує імпульси, що надійшли на вхід T0CKI протягом вибраного вимірювального інтервалу (0,01, 0,1, 1 або 10 с). При вимірі частоти сигналу, поданого на роз'єм XW3, його частоту попередньо ділить на 1000 один із дільників мікросхеми DD1.

При вимірі тривалості імпульсів високого логічного рівня мікроконтролер по наростаючому перепаду вимірюваного імпульсу на вході INT починає рахунок імпульсів частотою 1 МГц, отриманих розподілом тактової частоти. Він припиняє цей рахунок за спадаючим перепадом вимірюваного імпульсу. У разі вимірювання тривалості імпульсу низького рівня рахунок починається за його спадаючим перепадом, а завершується по наростаючому.

Як тільки увімкнено режим вимірювання догляду частоти, мікроконтролер виконує перший вимір частоти вхідного сигналу, потім періодично повторює ці вимірювання. Програма віднімає результат першого вимірювання кожного наступного і виводить поточну різницю на індикатор. Після зупинки цього режиму на РКІ відображаються максимальні зафіксовані завчасні вимірювання відхилення частоти вниз і вгору від початкової.

Для вимірювання частоти проходження логічних імпульсів з рівнями ТТЛ кнопкою SB2 вибирають вхідний роз'єм XW1. Мікроконтролер формує на виходах RC0-RC2 код 000, переводячи цим селектор DD2 в стан, при якому сигнал з роз'єму XW1 надходить на вхід ТОСК1 мікроконтролера для вимірювання частоти і на його вхід INT для вимірювання тривалості імпульсів. Результати вимірювань програма виводить на РКІ HG1 (рис. 2), причому тривалості імпульсів високого (H) та низького (L) рівнів на екрані чергуються. Код у правій частині верхнього рядка означає заданий час рахунку: "10" - 10 с, "1" - 1 с, "1" - 0,1 с і "01" - 0,01 с. У правій частині нижнього рядка виводиться умовне позначення обраного вхідного роз'єму: TTL – XW1, VHF – XW2, UHF – XW3.

Рис. 2. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Вимірюючи частоту аналогових сигналів (до 80 МГц), кнопкою SB2 вибирають вхід XW2. На виходах RC0-RC2 мікроконтролер формує код 001, переводячи мультиплексор DD2 в положення, в якому сигнал роз'єму XW2, перетворений в прямокутні імпульси компаратором DA1, надходить на вхід TOCKI мікроконтролера. Програма вимірює частоту сигналу та виводить результат на РКІ (рис. 3).

Рис. 3. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Для вимірювання ВЧ сигналів частотою до 1250 МГц кнопкою SB2 вибирають вхідний роз'єм XW3. З нього сигнал надходить на вхід f_IN наявного в мікросхемі DD1 дільника частоти. Коефіцієнт розподілу заданий мікроконтролером рівним 1000. Сигнал з виходу дільника частоти, перетворений імпульси тривалістю близько 0,5 мкс одновібратором на тригері DD4.1, надходить через мультиплексор DD2 на вхід TOCKI мікроконтролера. Мультиплексор встановлений в необхідний стан кодом 010 на виходах RC0-RC2 мікроконтролера. Програма мікроконтролера вимірює частоту і з урахуванням коефіцієнта поділу виводить результат на РКІ (рис. 4).

Рис. 4. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Імпульси, що підлягають рахунку, подають на вхідний роз'єм XW1 або XW2. Кнопкою SB2 вибирають один із цих входів, а кнопкою SB1 - режим COUNTER (рис. 5). Рахунок запускають натисканням на кнопку SB3, що супроводжується заміною на екрані мітки OFF (вимкнено) міткою ON (включено). Для зупинки рахунку на кнопку SB3 натискають повторно, при цьому позначку ON змінює позначку OFF. Накопичене за час від запуску до зупинки кількість імпульсів програма вказує на РКІ.

Рис. 5. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Щоб виміряти догляд частоти, сигнал (залежно від його форми та частоти) подають на один із вхідних роз'ємів XW1-XW3, вибирають кнопкою SB2 цей роз'єм, а кнопкою SB1 - функцію "+/-FREQUENCV (її назва супроводжується позначкою OFF). запускають натисканням на кнопку SB3, при цьому мітку OFF змінює мітка ON.Прилад вимірює догляд частоти і виводить його поточне значення на РКІ (мал. 6). догляду частоти вгору та вниз від вихідної (рис. 3).

Рис. 6. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Рис. 7. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Для поділу частоти аналогового сигналу частотою до 80 МГц кнопкою SB2 вибирають вхідний роз'єм XW2 і подають на нього сигнал, частота якого підлягає поділу. З виходу компаратора DA1 він надходить на вхід дільника OSCIN частоти R_Counter мікросхеми DD1. Мікроконтролер задає по послідовному інтерфейсу необхідний коефіцієнт розподілу цього дільника та підключає його вихід до виходу Fo/LD мікросхеми. Натисканнями на кнопку SB1 коефіцієнт поділу зменшують, а на кнопку SB2 - збільшують. Чим довше утримують кнопку натиснутою, тим швидше змінюється коефіцієнт.

На виході RC5 мікроконтролер встановлює високий рівень, перемикаючи роз'єм XW1 режим виходу. На своїх виходах RC0-RC2 мікроконтролер формує код 000, тому сигнал, виведений на роз'єм, надходить і на вход Т0СКI мікроконтролера для вимірювання частоти. Тривалість імпульсів у цьому режимі не вимірюється.

Рис. 8. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

На рис. 8 показаний результат поділу частоти 19,706 МГц поданого на роз'єм XW2 сигналу на 100. У цьому випадку на виході XW1 з частотою 197,06 кГц випливають імпульси високого рівня логічного тривалістю 0,5 мкс. Сигнали частотою від 50 до 1200 МГц подають для поділу на роз'єм XW3. Вони обробляються аналогічно, відмінність лише тому, що у операції бере участь високочастотний дільник частоти N-Counter мікросхеми DD1. На рис. 9 показаний результат розподілу частоти 200,26 МГц на 2000. Частота на виході – 100,13 кГц.

Рис. 9. Результати вимірювань, що виводяться програмою на РКІ HG1

Частотомір змонтований на друкованій платі із фольгованого з двох сторін склотекстоліту товщиною 1 мм. Її креслення показано на рис. 10, а розміщення елементів – на рис. 11. Постійні резистори та більшість конденсаторів мають типорозмір 0805 для поверхневого монтажу. Підстроювальні резистори R21 і R23 - SH-655MCL, підстроювальний конденсатор C13 - TZC3P300A110R00. Оксидні конденсатори С4 та C6 – алюмінієві з дротяними висновками.

Рис. 10. Друкована плата частотоміра

Рис. 11. Розміщення елементів на платі

Рознімання XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20/133_N [7]. Вони з'єднані з платою відрізками коаксіального кабелю з хвильовим опором 50 Ом завдовжки близько 100 мм. Кнопки SB1-SB3-TS-A3PG-130. Індикатор HG1 укріплений над платою на стійках висотою 10 мм гвинтами М3.

Прилад зібраний у пластмасовому корпусі Z-28 [8]. На його передній панелі вирізаний прямокутний отвір розмірами 70x25 мм для екрана РКІ та просвердлені три отвори діаметром 3 мм під кнопки. Самі кнопки встановлені на склотекстолітовій платі розмірами 100x12x1,5 мм, що прикріплена до передньої панелі зі зворотного боку гвинтами M3. З лівого боку корпусу встановлено гніздо живлення, а з правого – його вимикач. Вхідні байонетні роз'єми розміщені на задній стінці корпусу.

Налагодження частотоміра полягає в наступному:

- встановіть підстроювальним резистором R21 оптимальну контрастність зображення на екрані РКІ;

- встановіть підстроювальним резистором R23 необхідну яскравість підсвічування РКІ;

- Встановіть підстроювальним конденсатором C13 тактову частоту мікроконтролера в точності, що дорівнює 4 МГц. Для цього до роз'єму XW1 підключіть цифровий частотомір (Ч3-63 або будь-який інший), увімкніть прилад, що налагоджується, при натиснутій кнопці SB3 (при цьому на РКІ повинен з'явитися напис "TEST") і, обертаючи ротор підстроювального конденсатора C13, досягніть показань зовнішнього частотоміра, максимально близьких до 100000 XNUMX Гц. Не забувайте, що похибка установки цієї частоти безпосередньо впливає на похибку приладу, що налагоджується.

Креслення друкованої плати у форматі Sprint Layout 5.0 та програму мікроконтролера можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/02/f_metr.zip.

література

1. Ultrafast, 4 ns Single-Supply Comparators AD8611/AD8612. - URL: analog. com/media/en/technical-documentation/ data-sheets/AD8611_8612.pdf.
2. PLLatinum™ LowPower Frequency Synthesizer для RF Personal Communications LMX2306 550 MHz, LMX2316 1.2 GHz, LMX2326 2.8 GHz. - URL: ti.com/lit/ds/symlink/lmx2326.pdf.
3. 74HC74, 74HCT74 Dual D-type flip-flop with set and reset; positive edge-trigger. - URL: nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT74.pdf.
4. 74HC151, 74HCT151 8-input multiplexer. - URL: nxp.com/documents/data_ sheet/74HC_HCT151.pdf.
5. PIC16F87XA Data Sheet 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers. - URL: akizukidenshi.com/download/PIC16F 87XA.pdf.
6. WH1602B character 16x2. - URL: winstar.com.tw/download.php?ProID=22.
7. Coaxial Cable Connector: 24_BNC-50-2-20/133_N. - URL: electroncom. ru/pdf/hs/bnc/24bnc50-2-20_133n.pdf.
8. Корпус Z-28. - URL: files.rct.ru/pdf/kradex/z-28.pdf.

Автор: В. Турчанінов

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву L7987 - асинхронний 61V 3A DC/DC регулятор з обмежувачем струму 20.06.2015 Компанія STMicrolectronics представляє знижувальні DC/DC перетворювачі з вбудованим ключем – L7987 та L7987L. Особливістю цих мікросхем є вбудований обмежувач вихідного струму, що регулюється. Діапазон вихідної напруги може бути в межах від 0,8 до 61 В, вихідний струм до 3 А (L7987) і до 2 А (L7987L), а широкий діапазон вхідних напруг від 4,5 до 61 В дозволяє використовувати дану мікросхему в індустріальних системах, автомобільної промисловості та системах безпеки. Для підвищення ефективності роботи запроваджено спеціальне управління (VBIAS), яке дозволяє ефективно працювати перетворювачу при малих навантаженнях. Мікросхеми також мають входи управління: ENABLE – відключення мікросхеми та SoftStart (SS) – м'яке включення. Додаткове керування внутрішнім генератором мікросхеми через входи FSW та SYNCH дозволяє створювати системи з мінімальним шумом та пульсацією вихідної напруги. Технічні характеристики: Вихідний струм: до 2 А для L7987L; до 3 А для L7987; Широкий вхідний діапазон напруги: 4,5...61 В; Опір вбудованого ключа Rdc(on): 300 мОм (L7987L) та 250 мОм (L7987); Підстроювання частоти перемикання Fsw: 250 кГц...1,5 МГц; Низьке споживання в режимі SHD: 11 мкА; Низьке власне споживання без навантаження: 1 мА; Регульована вихідна напруга в діапазоні: 0,8...61; Можливість зовнішньої синхронізації; Регульований час SoftStart; Регулювання вихідного струму (режим обмеження); Управління ККД при малих струмах споживання навантаженням; Сигналізуючий вихід PGood; Сканування вихідної напруги; Вбудований захист від короткого замикання; Вбудований температурний захист.

Інші цікаві новини:

▪ Штучна шкіра проти наркотиків

▪ Графеновий аерогель легший за повітря

▪ Геймерський OLED-телевізор LG OLED 48CX TV

▪ Сервіс спільних поїздок на самоврядних транспортних засобах

▪ Дротовий відеодомофон Logitech Circle View Doorbell

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори. Добірка статей

▪ стаття Ковалевська Софія Василівна. Знамениті афоризми

▪ стаття Як роблять віскі? Детальна відповідь

▪ стаття Робота на термозбіжному апараті типу ТПЦ-370 і т.п.. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Геліостат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Детекторний радіоприймач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024