周波数計 - PIC16CE625 のデジタルスケール。スキーム、説明

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周波数メーター - PIC16CE625 のデジタルスケール。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスは、マイクロプロセッサに関する多くのアマチュア開発を継続しており、家庭実験室の周波数計またはあらゆる種類の通信および無線受信装置のデジタルスケールとして使用できます。シンプルなスキームにもかかわらず、このデバイスは、マイクロ波範囲までの周波数を測定できる機能、高分解能、およびいくつかの中間周波数の値をコントローラーのメモリに入力できる機能によって、以前に公開された設計とは異なります。

このデバイスを使用すると、0,1 Hz ～ 40 MHz の範囲の信号周波数を測定できます。入力信号レベルは 100 ～ 200 mV の範囲になります。デバイスの分解能は 100,1、0,1 Hz で、測定時間はそれぞれ 0,1、1、10 秒です。インジケータの桁数は 8 です。デバイスの供給電圧は 7,5 ～ 14 V で、消費電流は動作セグメントの数によって異なりますが、130 mA を超えません。

1 ～ 255 の範囲の分周係数を持つ外部マイクロ波分周器を使用すると、40 MHz を超える周波数を測定できます。

周波数メーターの動作原理は古典的なもので、一定の時間間隔における入力信号のパルス数を測定します。 10 秒の制限は、正確な低周波測定のためのものです。デジタルスケールモードでは、デバイスの測定時間は 0,1 秒または 1 秒です。

15 ～ 0 Hz の範囲の中間周波数の値を最大 99 個、デジタルスケールの不揮発性メモリに保存できます。この場合、インジケーターの読み取り値は次の式によって決定されます。

ここで、Fin - 入力周波数。 Kd - 外部分周器の分周係数。 Fp - 中間周波数。減算は絶対値で実行されます。つまり、小さい値が大きい値から減算されます。

中間周波数、使用する外部分周器の分周率、および校正定数は、追加のデバイスを使用せずにユーザーが設定および変更できます。このすべてのデータは、PIC コントローラーの不揮発性メモリに保存されます。

また、ソフトウェア周波数校正の可能性も提供され、3,9 ～ 4,1 MHz の周波数範囲でデバイス内の基準水晶共振器を使用できるようになります。

デバイスの概略図を図 1 に示します。

（クリックして拡大）

測定された周波数の信号は、トランジスタ VT1 とチップ素子 DD1 で作られた入力整形器に供給されます。ダイオード VD1 および VD2 は、入力信号の振幅を 0,7 V に制限します。正弦波入力信号の場合、測定周波数の下限はコンデンサ C4 および C5 の静電容量によって決まり、指定された値になります。図では 10 Hz です。 DDI チップの出力から、生成されたパルスが PIC コントローラー DD2 に送信されます。出力の負荷容量が十分に大きいため、HG1 インジケータのカソードを直接接続することができました。インジケータのアノードは、トランジスタ VT2 ～ VT17 の複合エミッタフォロアを介して、ビットをスキャンするカウンタ DD3 の出力に接続されています。このようなスキームにより、不安定な電圧でインジケーターに電力を供給することができ、DA1マイクロ回路の熱レジームが大幅に促進され、入力ドライバーの動作に対するインジケーター放電の切り替え中の電流サージの影響が実質的に排除されます。

シェーパの入力インピーダンスは低いため、デバイスの機能を拡張し、ケーブル容量の影響を排除するために、外部プローブがシェーパに接続されます。そのスキームを図に示します。 2.

周波数計-PIC16CE625のデジタルスケール

プローブの入力インピーダンスは約 500 kOhm、出力抵抗は 50 ～ 100 Ohm です。ゲインは約 2、帯域幅の上限は 100 ～ 150 MHz です。ダイオード VD1、VD2 は、高電圧が入力に入力されたときに電界効果トランジスタを故障から保護します。

このデバイスは、フロントパネルに表示される 1 つのボタンと 2 つのスイッチによって制御されます。ボタン SB3、SB0,1、SB1 はそれぞれ 10、XNUMX、または XNUMX 秒の測定時間を選択します。ボタンを放した後、選択した間隔が経過すると、インジケーターの新しい周波数値がインジケーターに表示されます。これらのボタンのいずれかを押し続けると、現在の周波数値がインジケーターに固定されます。

外部分周器を使用する場合、周波数計の最下位桁の価格が変わります。分割係数が 3 ～ 20 の範囲にある場合、排出価格は 10 分の 20 に減少し、Kd が 100 を超える場合は、どの測定時間でも 2 分の XNUMX に減少します。 Kd = XNUMX の場合、排出価格は変わりません。

スイッチ SA1 の閉状態は、外部マイクロ波分割器を備えたデバイスの動作に対応し、開状態は外部マイクロ波分割器なしでの動作に対応します。スイッチ SA2 ～ SA5 は、事前にプログラムされた 15 個の IF 値の 1 つを選択するために使用されます。対応する IF 番号はバイナリコード (2-4-8-2) でダイヤルされます。スイッチ SA5 ～ SA0 が開いている場合、IF = 1 (周波数カウンタモード)。スイッチ SA2 の出力は、マイクロ波分配器を含むコネクタの自由接点に接続できます。コネクタの嵌合部分のこれらの接点の間にジャンパを取り付ける必要があります。これにより、分配器の接続が自動的に決定されます。受信範囲を切り替える場合など、FC 番号をリモートで変更する必要がある場合は、電磁リレーを SA5 ～ SAXNUMX として使用できます。

周波数計は、片面フォイルグラスファイバー製の寸法 107x46 mm のプリント基板上に組み立てられます。導体のレイアウトと基板上の部品の位置を図に示します。 3.

（クリックして拡大）

すべての固定抵抗器 MLT 0,125、トリマー - SPZ-19a。永久コンデンサ - KM、チューニング - KT4-21、酸化物 - K50-35。

トランジスタ VT1 少なくとも 600 MHz のカットオフ周波数を持つ任意の npn。許容電流が少なくとも 10 mA のトランジスタ VT17 ～ VT300。インジケータ HG1 - 1 桁の LED、数字の右側に小数点が付いています。その設計は任意であり、たとえば、共通の陽極を備えた 1554 桁のインジケーターで構成することができます。チップ DD2 KR1554TL5 を KR10TLZ に置き換えることもできますが、プリント基板パターンの調整が必要になります。マイクロ回路要素の未使用の出力は +60 V 電源バスに接続する必要がありますが、この回路で TTL アナログを使用すると、デバイスの動作周波数の上限が XNUMX ～ XNUMX MHz に低下します。

リモートプローブのトランジスタVT1 - 絶縁ゲート、n型チャネル、および0 mAのドレイン電流で2 ... 5 Vのゲート-ソース電圧を備えたフィールドトランジスタ - KP305A、B、V。 KP313A、B; VT2 - 少なくとも 600 MHz のカットオフ周波数。 XP1 コネクタのピン部分に抵抗 R1 が直接取り付けられています。

プローブ PCB の図面と部品の位置を図 4 に示します。四。

周波数計-PIC16CE625のデジタルスケール

プローブは金属ケースに取り付けられています。特にデバイスをデジタルスケールとして使用する場合は、周波数計をシールドすることも望ましいです。

電源は、出力電圧 7,5 ～ 14 V、負荷電流 150 mA までの非安定化電源を使用できます。

抵抗器 R2 を調整して周波数メーターを調整すると、高周波でのデバイスの最大感度が達成されます。トランジスタ VT1 のコレクタの電圧は約 2,5 V である必要があります。リモートプローブを設定するには、各トランジスタの電流を約 5 mA に設定します。 R3を拾うことで暴露される。 VT2 コレクタの電圧は 4 V である必要があります。

次に、SB1～SB3ボタンを使用して、サービスモードで周波数計パラメータの必要な値を設定する必要があります。このモードに入るには、1 つのボタンを同時に押します。この場合、インジケーターには測定時間の値が表示されます。これは、デバイスの電源が入ったときにデフォルトで選択されます。ボタン SB2 または SB0,1 を押すと、1 秒、10 秒、または 3 秒の 1 つの値のいずれかを選択できます。その後、SB2ボタンを押してください。この場合、選択した値は不揮発性メモリに保存され、インジケータはデバイスで使用されるマイクロ波分周器の分周係数の値を示します。 SB3 または SB2 を押して値を変更し、SB5 を押して選択を確定します。スイッチ SA1 ～ SA2 の 3 つ以上が閉じている場合、有効になっているインバーターの番号とその符号 (様式化された + または -) がインジケーターに表示されます。 SB1 または SB2 ボタンを押して符号を選択し、SB1 を押して選択を確定します。IF 値がインジケーターに表示され、再度 SB3 または SB3 を押すと変更できます。ボタンを押す時間とともに変化率が増加します。つまり、ボタンを長く押すほど、測定値の変化が速くなります。最下位ビットの価格は XNUMX Hz です。選択の確認は前のモードと同様で、SBXNUMX を押します。その後、インジケーターに「SETUP」の文字が表示されます。どのボタンも押さないと、約 XNUMX 秒後にデバイスは新しく選択したパラメータでの測定モードに切り替わります。

「SETUP」に入るには、SB3 を押します。このモードでは、特定の使用済み共振器に対するデバイスのソフトウェアキャリブレーションが実行されます。この回路では並列共振周波数で励起され、通常、共振器は直列周波数で示され、数キロヘルツ異なる可能性があるため、これが必要になる場合があります。校正は、測定間隔の期間を決定する 1 つの定数を選択することによって実行されます。定数 C2、C3、および C0,1 は 4 秒の間隔を決定します。 C5、C6、C1 - 7 秒、および C8、C9、C10 - XNUMX 秒。

C1、C4、C7 は正確なスパン校正用です。 C2、C5、C8 - 中間用。 C3、C6、C9 - ラフ用。

C1、C4、および C7 は 0 ～ 17 の範囲で変化します。これらを 1 つ増加または減少させると、対応する間隔が 2 µs (5 マシンサイクル) ずつ増加または減少します。 C8、C0、C255 は 18 ～ 3 の値をとり、6 ずつ変更すると間隔が 9 µs ずつ変更されます。 C0、C255、および C9 も XNUMX ～ XNUMX で、より粗い間隔の変更を行うことができます。前のモードと同様に、すべての定数の値が順番に入力されます。 CXNUMX に入ると、デバイスは測定モードに切り替わります。

水晶振動子の発振周波数が正確に 4 MHz の場合、定数は次の値になります。

С1=9, С2=99, C3=2, С4=13, С5=17, С6=199, С7=17, С8=215, С9=117.

著者のバージョンでは、クォーツ周波数は 4 001 120 Hz で、定数は多少異なります。

С1=1, С2=101, C3=2, С4=5, С5=33, С6=199, С7=5, С8=117, С9=118.

デバイスを校正するには、基準周波数計と発生器が必要です。まず、基準器を使用して、器内の水晶振動子の発生周波数を測定します。この場合、コンデンサ C7 の回転子は中間の位置にある必要があります。周波数計はポイント X1 に接続されています。測定値は、40 Hz の最も近い倍数に四捨五入されます (例: 4、000、000 など)。次に、デバイスのリモートプローブがポイント X4 に接続され、000 つの限界値すべてで測定値が記録されます。測定値が測定値と異なる場合は、サービスモードに入り、「SETUP」をクリックして定数の値を変更する必要があります。この場合、040 秒の間隔を 4 μs ずつ変更し、000 秒の間隔を 080 μs に、1 秒を 0,1 μs に変更するというルールに従う必要があります。そうしないと、異なる限界値でのデバイスの読み取り値が互いに対応しない可能性があります。試行錯誤を繰り返すと、定数が測定値に与える影響が明らかになります。このようにして、真の発生周波数の読み取り値が得られます。前述したように、必ず 1 Hz の倍数にする必要があります。著者のバージョンでは、測定間隔 1 秒のデバイスの読み取り値は 10 です。 10秒間隔 - 100; 間隔は 40 秒 - 10 です。

校正後、このデバイスと基準周波数計を周波数 20 ～ 40 MHz、振幅 0,2 ～ 0,5 V の信号発生器に接続し、すべての限界値での読み取り値を比較します。異なる限界値で読み取り値が互いに一致しない場合は、定数の入力時にエラーが発生したことを意味するため、この操作を繰り返す必要があります。測定値と周波数の最終的な正確な対応は、コンデンサ C7 を調整することによって達成されます。変更範囲が十分でない場合には、上記のように定数を修正する必要があります。

校正プロセスは非常に複雑ですが、その必要が生じるのはデバイスの製造後に一度だけです。不揮発性メモリ内のすべての定数とパラメータの作成者の値は、必要に応じて、3 ～ 128 の範囲で C255 値を入力することで復元できます。

マイクロ波を 10 で分周する可能な方式の 4 つが、著者の Web サイトに掲載されています。。

マイクロコントローラの制御プログラムのコード

著者: N. クリューピン

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