Попередній підсилювач-формувач для частотоміра FC250. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Частотомір, виготовлений із набору FC250 [1], непогано показав себе у роботі. Але бажання автора запропонованої статті отримати обіцяну в описі приладу максимальну частоту, що вимірюється, 250 МГц змусило його шукати схему потрібного для цього попереднього підсилювача-формувача (ПУФ). Але схеми ПуФ, знайдені в Інтернеті, або не підходили до FC250, або були надто складними. У статті наведено опис двох розроблених автором варіантів ПУФ, а також виносного щупа для частотоміра FC250.

В описуваних ПУФ застосовані КМОП-компаратори МАХ999ЕіКілі ADCMP600BRJZ-R2 у корпусі SOT-23-5 з одним виходом сигналу рівня ТТЛ та ADCMP604BKSZ-R2 у корпусі SOT-323-6 з двома протифазними виходами стандарту LVDS [2]. З такими ПУФ частотомір на базі набору FC250 здатний вимірювати частоту сигналів від 50 Гц до 110...250 МГц за їх мінімальної амплітуди 0,25...0,65 В. Від додаткових підсилювачів на вході компараторів довелося відмовитися. Вони призводили до самозбудження, заходи боротьби з яким ще більше знижували чутливість.

При роботі з частотоміром FC250 було помічено, що він створює сильні імпульсні перешкоди, що розповсюджуються по загальному дроту та ланцюгу живлення. Для усунення впливу цих перешкод на об'єкт вимірювання входи ПУФ та виносного щупа виконані за диференціальною схемою.

На рис. 1 наведена схема найпростішого варіанту ПУФ, що дозволяє вимірювати частоту від 50 Гц до 140 МГц при використанні компаратора ADCMP600BRJZ-R2 [3] або до 170 МГц з компаратором MAX999EUK [4]. Амплітуда вимірюваного сигналу на частоті нижче 70 МГц повинна бути не менше 0,3 і не менше 0,65 на граничній частоті.

Мал. 1. Схема найпростішого варіанта попереднього підсилювача-формувача

З вхідних щупів вимірюваний сигнал ланцюгів R2C1 і R3C2 надходить на входи компаратора DA1. Діоди VD1 і VD2 не так захищають ці входи від навантаження за напругою (у компараторах обох згаданих вище типів є внутрішні захисні діоди), скільки зменшують ймовірність самозбудження компаратора, що має великий коефіцієнт посилення.

Напруга живлення +5 на компаратор надходить від частотоміра. Інвертуючий вхід компаратора (висновок 4) через резистор R4 з'єднаний з джерелом напруги +5, при цьому відсутність вимірюваного сигналу на виході компаратора (висновку 1), який повинен бути з'єднаний з виведенням 2 мікросхеми DD2 частотоміра, напруга має низький логічний рівень.

При такому включенні робоча точка компараторів MAX999 і ADCMP600 встановлюється автоматично, а перемикання має петлю гістерезису. Діоди VD1, VD2 та резистор R1 дозволяють зменшити ширину цієї петлі до значення, при якому не виникає самозбудження, а чутливість досить велика. Цей варіант ПВФ добре працює і на низькій частоті, аж до 50 Гц.

Для розглянутого ПУФ розроблено два варіанти друкованої плати. Обидві вони виготовлені з фольгованого з двох сторін склотекстоліту завтовшки 1...1,5 мм методом прорізання фольги та механічного видалення її зайвих ділянок. Одна з плат (рис. 2,а) розрахована на встановлення вивідних діодів та резисторів потужністю 0,0б2 Вт. Конденсатори можуть бути для поверхневого монтажу або вивідними дисковими. Розташування елементів цієї платі показано на рис. 3. Плата менших розмірів, зображена на рис. 2,б розрахована на елементи для поверхневого монтажу, в тому числі на діоди 1N4148W. Розташування елементів – на рис. 4.

Рис. 2. Варіанту друкованої плати для ПУФ

Рис. 3. Розташування елементів на платі

Рис. 4. Розташування елементів на платі

Перехідні отвори, що з'єднують друкарські провідники на протилежних сторонах плат, обох випадках показані залитими. Резистори R1 та R2 - вивідні потужністю 0,125 Вт. Їх вставляють одним висновком у відповідні отвори плат і припаюють до фольги. До вільних висновків резисторів припаюють відрізки гнучких ізольованих дротів довжиною 15 см зі щупами.

Впаяні в отвори плат відрізки жорсткого дроту, призначені для з'єднання ПУФ із частотоміром, служать одночасно стійками для кріплення плати ПУФ на платі частотоміра.

На рис. 5 наведена схема ПУФ з виносним пробником, зібраного на трьох компараторах, послідовно з'єднаних. У пробнику та на вході власне ПУФ застосовані компаратори ADCMP604BKSZ-R2 [5]. При виходах компаратора DA2, з'єднаних безпосередньо з входами компаратора DA3, останній у статичному режимі перебуває у стані обмеження, що запобігає самозбудженню. Збільшення напруги "розгойдування" входів компаратора DA3 підвищило швидкість його перемикання, яка визначає максимальну частоту роботи ПУФ. Напруга зміщення на вході компаратора DA2, що інвертує, і ширина петлі гістерезису в його характеристиці перемикання встановлюються так само, як у попередньому ПУФ.

Мал. 5. Схема ПУФ із виносним пробником, зібраного на трьох компараторах, з'єднаних послідовно (натисніть для збільшення)

Після підключення до другого варіанту ПУФ виносного пробника (за допомогою неекранованого джгута гнучких ізольованих проводів довжиною 50 см) гранична частота FC250, що вимірюється, перевищила 250 МГц. Це ілюструє фотографію на рис. 6. Мікросхема ADCMP604BKSZ-R2 не схильна до самозбудження, тому для зменшення вхідної ємності зустрічно-паралельні діоди на вході пробника відсутні. Високий вхідний опір та мала вхідна ємність пробника дозволили вимірювати частоту гетеродина таких мікросхем, як TDA7021T та її аналоги.

Рис. 6. Підключення до другого варіанта ПУФ виносного пробника

Цей ПУФ та його пробник зібрані на друкованих платах, виготовлених із того самого матеріалу і тим самим методом, що й попередній. Креслення друкованих провідників основної плати ПУФ зображено на рис. 7, а розташування елементів у ньому - на рис. 8. Друкована плата виносного пробника показано на рис. 9. Деталі на ній розташовані відповідно до рис. 10. Конденсатори C1 та C2 – керамічні дискові. Їх мають на різних сторонах плати.

Рис. 7. Креслення друкованих провідників основної плати ПУФ

Рис. 8. Розташування елементів на платі

Рис. 9. Друкована плата виносного пробника

Рис. 10. Розташування елементів на платі

Особливість плати пробника – два ряди перехідних отворів уздовж її довгих граней. Вони "прошити" тонким лудженим проводом, який потім припаяний до фольги по всій довжині плати з двох її сторін. Це дозволяє брати пробник рукою, не впливаючи на його працездатність. Довжина вимірювальних щупів пробника - З...4 см. Провід 1-4 сполучного джгута припаюють до відповідних контактних майданчиків з різних боків плати.

При перевірці частотоміра з описаними ПУФ як джерело сигналу використовувався генератор, зібраний за схемою, зображеною на рис. 11. Котушка L1 у ньому змінна. Вона безкаркасна з кількістю витків, що підбирається залежно від необхідного діапазону перебудови генератора.

Мал. 11. Схема генератора

Незважаючи на отримані результати, нормальна робота частотоміра, зібраного з набору FC250, на частотах більше 180...190 МГц таки неможлива. Максимальна робоча частота застосованих у ньому мікросхем серії К1554 (аналог 74AC) вбирається у 130 МГц. На вищій частоті вони швидко перегріваються, і показання частотоміра вже за кілька хвилин зменшуються на 2...5 МГц. Неточність і нестабільність показань частотоміра на цих частотах пояснюється тим, що не всі імпульси, що йдуть з частотою вище граничної, що прийшли на входи мікросхеми К1554ЛА3 (74АС00) і D-тригера К1554ТМ2 (74АС74), змушених перемикатися з недопустимою частотою, коректно . З цієї причини не рекомендую застосовувати частотомір на базі набору FC250 для вимірювання частоти, що перевищує 110 МГц (з ПУФ за схемою рис. 1 на компараторі ADCMP600), 120 МГц (з таким же ПУФ на компараторі МАХ999) і 180 5 з виносним пробником).

Для роботи з описаними ПВФ цей частотомір необхідно доопрацювати. На його платі не встановлюють (або видаляють вже встановлені) транзистор VT1 з усіма деталями, що відносяться до нього, конденсатори С3 і С5. Обидва отвори для висновків конденсатора C5 і в отвір для виведення конденсатора С3, що з'єднувався з резистором R4, або R2 (див. рис. 5) монтують змінний резистор номіналом 100.150 кОм. При включеному частотомірі, не торкаючись руками до входів ПВФ, опір цього змінного резистора поступово зменшують, поки ПВФ не припинить самозбуджуватися. Потім випаюють змінний резистор, вимірюють його опір і припаюють замість нього постійний резистор найближчого більшого номіналу. Аналогічно підбирають резистор R5 у виносному пробнику, вже підключеному до налагодженої основної плати ПВФ.

література

1. Комплект деталей FC250. Частотомір-конструктор до 250 МГц. - URL: 5v.ru/pdf/fc250.pdf.
2. Введення у LVDS. - URL: aw. u/html.cgi/txt/publ/_rtcs/lvds.htm.
3. Rail-to-Rail, Very Fast, 2.5 V to 5.5 V, Single-Supply TTL/CMOS Comparators ADCMP600/ADCMP601/ADCMP602. - URL: analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADCMP600_601_602.pdf.
4. MAX961-MAX964/MAX997/MAX999 Single/Dual/Quad, Ultra-High-Speed, +3V/+5V, Beyond-the-Rails Comparators. - URL: datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX961-MAX999.pdf.
5. Rail-to-Rail, Very Fast, 2.5 V to 5.5 V, Single-Supply LVDS Comparators ADCMP604/ADCMP605. - URL: analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADCMP604_605.pdf.

Автор: А. Паньшин

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 Водоблок Phanteks Glacier Radeon VII 17.06.2019 Асортименти Phanteks поповнив водоблок серії Glacier, призначений для 3D-карт AMD Radeon VII. Він відноситься до водоблоків з повним покриттям. Водоблок Phanteks Glacier Radeon VII прикрашений повнокольоровим підсвічуванням. Керувати підсвічуванням можна за допомогою окремого контролера або програмного забезпечення для системної плати. Підсвічування підтримує всі поширені системи керування. Водоблок розмірами 267 х 133 х 19 мм важить 980 г. Його основа виготовлена ​​з міді та нікельована, а кришка - з прозорого акрилового пластику. Частково кришку перекрито хромованими або чорними накладками. Ціна новинки – 150 доларів. За цю суму покупець отримує водоблок, порцію термопасти, пару фітингів, світлодіодну стрічку та провід для її підключення, теплопровідні прокладки для відведення тепла від мікросхем пам'яті та інших гарячих компонентів та елементи кріплення.

Інші цікаві новини:

▪ Підвищуючі DC/DC LED-драйвери Mean Well LDH-25/65

▪ Шматок нейрона для обробки зразків

▪ Паркування та чисте повітря

▪ Стародавні люди використовували татуювання для лікування

▪ Наночастинки та лід перетворюють целюлозу на провідник

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електротехнічні матеріали. Добірка статей

▪ стаття Надзвичайні ситуації природного та техногенного характеру, їх можливі наслідки. Основи безпечної життєдіяльності

▪ статья Який корабель, що затонув, став джерелом металу для космічних супутників? Детальна відповідь

▪ стаття Той, що біжить. Поради туристу

▪ стаття Прилад для перевірки зору. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Стабілізоване джерело живлення для налаштування модулів малої потужності. 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