XNUMX つのアナログ周波数カウンター。スキーム、説明

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XNUMX つのアナログ周波数カウンター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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LFジェネレーター[1]では、出力信号の周波数は、ダイヤルゲージ付きの単純な周波数計の読み取り値を使用して設定されます。このような発電機の経験から、周波数の設定で十分な精度が得られることが確認されています。ただし、場合によっては、寄生接続を介して、周波数計自体が発生器信号に重大な干渉を引き起こす可能性があります。結局のところ、「蛇行」の入力シェーパーには高次高調波がすでに現れており、単一のバイブレーターからの干渉が追加されているため、いくつかの仮定がある場合にのみ「アナログ」として認識できます。したがって、ほとんどのアナログ周波数計および「アナログ周波数計とデジタル読み出し」または「デジタルとポインタデバイス」の組み合わせは、純粋にアナログとはほとんど見なされません。

XNUMXつのアナログカウンター
図。 1

感度が向上したアナログデバイスでは、パルス信号を完全に回避することが望ましい。最も簡単な解決策の1つは、AC電圧計を使用してRC分周器を介して印加される信号を測定することです。アナログ周波数計の回路は非常にシンプルです（図1）。コンデンサの静電容量Xcは、信号周波数の増加とともに減少します：Xc = 2 /ωС（ω=XNUMXπF）、電圧計の入力の電圧は、信号Ucの周波数と電圧にのみ依存します。一定の振幅を持つ信号の場合、電圧計の読み取り値はその周波数の変化に比例して変化します。通常、出力信号の振幅を安定させるためにジェネレータで常に対策が講じられており、その周波数を決定するのに問題はありません。

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図。 2

図に図2は、ジェネレータ信号に干渉（高調波）を追加しない、単純な純粋なアナログ周波数カウンタの図を示しています[1]。その特徴は、必ずしも不利ではありませんが、周波数に依存する入力インピーダンスであり、高周波サブレンジで20kHzの10kΩから2kHzの100kΩに減少します。電圧計は、157チャンネルの検出器/整流器K1DAXNUMXのチップ上に作られています。 XNUMX番目のチャネルは、ジェネレータの出力信号電圧計として使用されます。

DA1チップは少なくとも10Vの出力電圧を提供し、マイクロアンメータの選択は難しくありません。したがって、この図はさまざまなタイプ、つまり販売されていたタイプを示しています。可変抵抗器R1とOOS回路を備えたDA2.1チップは、図19の図に示す発電機の出力段のR5.1とDA2に対応します。 1[17,5]。その電源は、バイポーラ電圧源+/-XNUMXVから供給されます。

発電機の最も単純なケースまたは小さな寸法では、周波数を設定したり、発電機の出力電圧を測定したりするために、目的の出力にスイッチで接続することにより、12つのマイクロアンメータを省くことができます。電圧計回路は同じです。トリマー抵抗器 R13 および RXNUMX は、マイクロ回路の出力での初期電圧を補償し、計器スケールの初期セクションを線形化するために使用されます。

マイクロアンメータでは、スケールを交換する必要があります。そのためには、慎重にケースを開く必要があります。スケール自体は、FrontDesigner 3.0 を使用して非常に高速に描画できます。このロシア化されたプログラムは、フロントインストルメントパネルのデザインに使用されています。好評のLayout（PCBレイアウト用）やSPIan（回路描画用）と同じシリーズに属します。非営利目的であれば無料で配布されており、インターネット上で簡単に見つけることができます。もちろん、その機能の点では、CorelDRAW プログラムよりも劣っていますが、習得して操作するのは比類のないほど簡単で高速です。

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図。 3

ミリボルトメータを使用して高調波係数を測定する際に、周波数計が 100 分割ではなく 110 分割の目盛を持つことがより便利であることが判明しました。 . 図の例については。図1は、測定限界の自動選択を備えたアナログ周波数計スケールを備えたフロントパネルのスケッチを示しています。

ただし、アナログ周波数計をスタンドアロンデバイスとして使用する必要がある場合、または電圧計に組み込む必要がある場合は、スイッチを使用して発電機の周波数範囲を選択することはできません。また、測定信号について事前に何かがわかっているとは限らないため、測定限界を自動的に選択することが望ましい。今回は記事が3つしか見つかりませんでした[XNUMX]。そこで提案されている周波数計は、設計が複雑であるだけでなく、パルス信号からの顕著な干渉を引き起こす可能性があります。

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図。 4

自動レンジスイッチでRC分周器を使用する場合、ここでも大幅な簡略化を実現し、パルス信号でノードを排除することができます。このような周波数計のスキームを図4に示します。 100.ここで、RC回路は、「1 Hz」、「10 kHz」、「157 kHz」のスイッチング制限を確実に設定するために、より広い周波数範囲で動作するように設計する必要があります。 RC回路の出力から、信号はK1DA1（DA3）チップの整流器を介してDA324（LM30N）チップのコンパレータに供給されます。コンパレータのしきい値は、トリマーR100（最大32 kHzのサブレンジ）、R10（最大33 kHz）、およびR1（最大100 kHz）を使用して設定されます。非常に低い周波数または低い信号レベルでは、すべてのコンパレータがオフになり、LEDが点灯しません。周波数が50Hz未満で、電圧が70〜4 mVを超える信号では、赤色のHL100 LED（「15Hz」）が点灯します。供給電圧-+/-XNUMXV。

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図。 5

図上。図 5 に、アナログ自動周波数計のプリント回路基板の図面を示します。 PCB 導体の配線には、Sprint Layout 3.0 プログラムが使用されました。多くの PCB メーカーは、この形式の電子図面を受け入れています。

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図。 6

アナログ周波数計アセンブリの外観を写真の図に示します。 6。

製造されたデバイスは次のように設定されます。チューニングする前に、PA1マイクロアンメータからワイヤの28つをはんだ付け解除して、誤って無効にしないようにすることをお勧めします。トリマ抵抗RXNUMXは最大抵抗位置に設定する必要があります。

調整時には、1Vの電圧の発電機からの信号が使用されます.100kHzの周波数で、トリミング抵抗R12はDA8検出器の出力10に2Vの電圧を設定します。次に、10 kHzの周波数で、コンパレータDA3.1の応答しきい値が抵抗R30によって正確に設定され、HL2 LEDが消灯し、HL1（ "100 kHz"）が点灯します。 LEDの種類は関係ありません。 HL100 LEDを最低周波数範囲（「4Hz」）の赤、最大1 kHz（HL3）の周波数-黄色、最大10 kHz（HL2）-緑に配置することをお勧めします。最高周波数（最大100 kHz）のサブレンジには、HL1青色LEDを設定できます。

コンパレータDA3.1の出力から、制御信号は電子キーVT3に送られ、電子キーVT11は、RC分周器（C13R14R1）のサブレンジに対応する抵抗を接続します。次に、100kHzおよび3.2Hzの周波数で、コンパレータDA32（抵抗R3.3）およびDA33（R3.4）の動作しきい値が設定されます。 DA4コンパレータは、産業用INI C6-11で行われているように、非常に低い入力信号レベルでHL34LEDをオフにします。その動作のしきい値は、抵抗R3102を選択することで設定できます。 KTXNUMXGは電子キーとして十分に機能しますが、他のシリコントランジスタも使用できます。

最低周波数サブレンジでは、すべての電子スイッチが開いているとき、RC 分圧器の抵抗は抵抗 R22、R23 によって決まります。 90 Hz の周波数で、トリマー抵抗 R23 は DA12 チップのピン 2 の電圧を 2,5 V に設定します。コンパレータ DA3.3 がトリガーされると、VT5 電子キーは R22、R23 からの追加回路を抵抗と並列に接続します。 R20、R21。次に、周波数 900 Hz で、同調抵抗 R90 を使用して 21 Hz と同じ電圧に設定します。次のサブレンジ (最大 10 kHz) では、トリミング抵抗 R17 が 9 kHz の周波数で同じ電圧を達成し、最後に、14 kHz の周波数で抵抗 R90 を使用して同じ調整が実行されます。自動レンジ切り替えが発生しないように、制御周波数は最大値より低く選択されます。

次に、測定ヘッドが接続され、500 Hzの周波数の信号で、デバイスの読み取り値が調整抵抗R28で正確に設定されます。それらの適合性は200Hzの周波数でチェックされ、必要に応じて、調整抵抗R18を使用して補正が行われます。次に、すべての範囲でスケールの精度を確認する必要があります。

周波数計の入力での電圧の変化は、その読み取り値に比例誤差を導入するため、一定電圧の信号を周波数計「A」の入力 (コンデンサ C10 および C11) に適用する必要があります。自動ゲイン制御なしでは、ここで行うことはできません。電圧計 [2] には、非線形ひずみ計の自動校正用の非常に優れた自動調整器 (ARUR) が既にあります。それ以外の場合は、入力に慣性 ARUR を取り付ける必要があります。オートレギュレータや特定の動特性 [4] によって導入される非常に低い歪みを達成する必要はありませんが、レベル安定化特性は、測定された電圧の全範囲にわたって水平でなければなりません。

図に示すものでは、信号電圧が 4 ～ 100 V の範囲にある場合、低周波周波数計回路 (最大 0,1 kHz) の 10 つである入力の単純な自動調整器は、アマチュア無線の練習に十分な精度を提供します。
自動調整器によって生じる歪みにより、音楽の録音および再生機器で使用することはできませんが、そのような測定装置での AGC タスクにはうまく対処できます。高周波数 (50 ～ 100 kHz) での測定値を過小評価しないために、高周波数オペアンプ K544UD2A (DA1) を ARUR で使用する必要がありました。トリミング抵抗 R2 はレベル安定しきい値を設定し、1 ～ 0,1 V の入力電圧で約 10 V の出力電圧を実現します。この値からの偏差が主に測定誤差を決定します。

デジタルオシロスコープを使用してこのようなデバイスをセットアップすると非常に便利であり、その利点はよく知られています。以前は、アマチュア無線家は価格の高さに怯えていましたが、現在では比較的安価なデジタルストレージオシロスコープが販売されています。したがって、大型カラーディスプレイ (5022 インチ) を備えた Owon の 20 チャンネルオシロスコープ PDS 7,8S (最大 2525 MHz) または同様の ASK-1 オシロスコープは、よく知られたシングルチャンネル S94-XNUMX よりも安価です。もちろん、これらのデバイスは誰でも利用できるわけではありませんが、このようなオシロスコープの助けを借りて、たとえば周波数カウンタなどのいくつかのデバイスをセットアップすることは、特に両方の周波数の読み取り値をすぐに確認できるため、楽しみになります。そして信号の振幅。 XNUMX つのオシログラムを保存し、必要に応じてモニタ上で呼び出したり、コンピュータに記録したりできます。

文学

1.KuznetsovE.アナログ周波数計を備えた低周波測定ジェネレーター。 -ラジオ、2008年、第1号、p。 19-21。
2. Kuznetsov E. Voltmeter - INI with
測定限界の自動選択。 -ラジオ、2008年、第5号、p。 19-22、No。6、p。 19-21。
3. Griev Yu。測定限界の自動選択を備えたアナログ周波数計。：土。「アマチュア無線を助けるために」、vol。 108、p。 40-51。 -M .: Patriot、1990。
4.E.Kuznetsov。音声信号のレベルの自動調整器。 -ラジオ、1998年、第9号、p。 16-19。

著者: E. クズネツォフ、モスクワ。出版物: radioradar.net

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