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無線電子工学および電気工学の百科事典 最大 1250 MHz の周波数カウンター。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
このデバイスは、測定周波数の上限が大きいだけでなく、多くの追加機能も備えています。 初期値からの周波数偏差、パルスの持続時間とパルス間の休止時間を測定し、パルス数をカウントします。 また、分周比を広範囲に設定できる入力信号の分周器としても使用できます。 提案された周波数メータには、AD8611ARZ 電圧コンパレータ [1]、LMX2316TM 周波数シンセサイザ [2]、74HC74D D トリガ [3]、74HC151D マルチプレクサ セレクタ [4]、PIC16F873A-1 / SP マイクロコントローラ [5] の 7805 つのマイクロ回路が含まれています。 ] および統合電圧レギュレータ TL1602 。 測定結果は WH6B キャラクター LCD [XNUMX] に表示されます。 主な技術的特徴
デバイスの電源がオフになると、マイクロコントローラーは設定された動作モードを EEPROM に記憶し、電源がオンになるとそれを復元します。 周波数計の回路を図に示します。 1. マイクロコントローラ DD3 のクロック ジェネレータは水晶振動子 ZQ1 によって安定化されています。 トリマー コンデンサ C13 を使用すると、クロック周波数を正確に 4 MHz に設定できます。 +5 V 電圧レギュレータは DA2 チップ上に組み込まれています。 トリマ抵抗 R23 は、LCD 画面 HG1 のバックライトの明るさを調整します。 その上の画像の最適なコントラストは、調整抵抗器 R21 によって設定されます。
ボタン SB1 ～ SB3 はデバイスを制御します。 SB1 ボタンは、測定パラメータを選択するために使用します。 SB2 ボタンは、測定信号を適用するコネクタを選択します。 入力信号の周波数と形状に応じて、これは XW1 (周波数 0,1 Hz ～ 80 MHz の論理レベル パルス)、XW2 (周波数 1 Hz ～ 80 MHz のアナログ任意波形)、またはXW3 (周波数 20..1250 MHz の信号)。 SB3 ボタンは、パルスカウンタおよび周波数オフセット測定モードでの測定の開始と停止を行います。 このボタンを長押し（1秒以上）すると、周波数測定モードから分周モードに切り替わり、結果がXW1コネクタに出力されます。 ボタンが押されていないとき、ボタンが接続されているマイクロコントローラーの入力、抵抗 R12 ～ R14 は高レベルを維持します。 抵抗 R4 と R6 は、コンパレータ DA100 の非反転入力に約 1 mV の一定のオフセットを生成します。 抵抗 R5 と R7 はコンパレータのスイッチング特性にヒステリシスを持たせるために必要な正帰還回路です。 ダイオード VD1 および VD2 は、抵抗 R2 とともに、コンパレータの反転入力で双方向入力電圧リミッタを形成します。 DD1 マイクロ回路は、1,2 GHz 範囲の周波数シンセサイザーで動作することを主な目的としており、可変分周比を持つ 2 つの分周器を備えており、説明されているデバイスで XW3 に供給される入力信号の周波数を分周するために使用されます。およびXW19コネクタを指定された回数だけ接続します。 マイクロコントローラーは、シリアル インターフェイス (クロック、データ、LE 入力) を介してコマンドを発行することにより、このマイクロ回路の分周比と動作モードを設定します。 設定されたモードに応じて、Fo/LD 出力はこれらの分周器のいずれかの結果を受け取ります。 抵抗 R19 とコンデンサ C1 は DD3 マイクロ回路のパワー フィルタを形成し、ダイオード VD4 と VD3 は XW4.1 コネクタに直接接続されている分周器の 0,5 つの入力を過負荷から保護します。 DD17 トリガーには 10 つのバイブレーターが組み込まれており、分周器の出力信号から持続時間 XNUMX μs のパルスを形成します。 そのタイミング回路は抵抗 RXNUMX とコンデンサ CXNUMX です。 XW1 コネクタに供給されるパルスの整形器は、コレクタ負荷 - 抵抗 R1 を備えたトランジスタ VT8 に組み込まれています。 これは、マイクロコントローラーの RC5 出力が High ロジック レベルに設定されている場合に機能します。 それ以外の場合、ドライバーはオフになり、XW1 コネクタに供給される外部信号に影響を与えません。 したがって、XW1 コネクタは、ロジック信号の周波数と持続時間を測定するとき、パルスをカウントするときの入力として、また分周モードでの出力として使用できます。 抵抗 R11 は、コネクタ XW0 の高振幅信号にランダムに印加されるセレクター マルチプレクサー DD2 の入力 1 を保護するために使用されます。 マイクロコントローラーのコマンドにより、セレクターマルチプレクサーは、パルスの周波数と持続時間を測定するための入力に、XW1 コネクターからの TTL レベルのパルス、または XW2 コネクターで受信され DA1 コンパレーターによってそのようなパルスに変換された信号を供給します。または、XW3 コネクタで受信され、分周器チップ DD1 を通過した信号。 マイクロコントローラーは、パルスの周波数、持続時間、カウントを測定するという基本的な操作を実行します。 また、測定結果を HG1 の LCD に表示し、装置全体の動作を制御します。 マイクロコントローラー プログラムは、MPLAB IDEv7.5 プログラム開発環境の一部である MASM アセンブリ言語で書かれています。 周波数測定モードでは、マイクロコントローラーは、ユーザーが選択した測定間隔 (0、0,01、0,1、または 1 秒) 中に T10CKI 入力で受信したパルスをカウントします。 XW3 コネクタに印加される信号の周波数を測定する場合、その周波数は DD1000 チップの分周器の 1 つによって事前に XNUMX で分周されます。 ハイ論理レベルのパルスの持続時間を測定する場合、マイクロコントローラーは、INT 入力での測定パルスの立ち上がりエッジに基づいて、クロック周波数を分周することによって得られる 1 MHz の周波数でパルスのカウントを開始します。 測定されたパルスの立ち下がりエッジによってこのアカウントが停止します。 ローレベルパルスの継続時間を測定する場合、カウントはその立ち下がりエッジで開始され、増加エッジで終了します。 周波数ドリフト測定モードが有効になるとすぐに、マイクロコントローラーは入力信号の周波数の最初の測定を行い、その後これらの測定を定期的に繰り返します。 プログラムは、最初の測定結果を後続の各測定結果から減算し、現在の差をインジケーターに表示します。 このモードを停止すると、LCD には、最初の周波数偏差から上下に周波数偏差の測定中に記録された最大値が表示されます。 TTL レベルで論理パルスの繰り返しレートを測定するには、SB2 ボタンを使用して XW1 入力コネクタを選択します。 マイクロコントローラは出力 RC0 ～ RC2 でコード 000 を生成し、それによってセレクタ DD2 を、XW1 コネクタからの信号が周波数を測定するためにマイクロコントローラの TOSK1 入力に供給され、周波数を測定するためにそれ自身の INT 入力に供給される状態に移行します。パルス持続時間。 プログラムは測定結果を HG1 LCD (図 2) に表示し、画面上で高 (H) レベルと低 (L) レベルのパルスの持続時間が交互に表示されます。 上の行の右側のコードは、設定された計数時間を意味します: "10" - 10 s、"1" - 1 s、".1" - 0,1 s、および ".01" - 0,01 s。 一番下の行の右側には、選択した入力コネクタの記号が表示されます: TTL - XW1、VHF - XW2、UHF - XW3。
アナログ信号 (最大 80 MHz) の周波数を測定することにより、SB2 ボタンは XW2 入力を選択します。 出力 RC0 ～ RC2 でマイクロコントローラはコード 001 を生成し、DD2 マルチプレクサを、DA2 コンパレータによって方形パルスに変換された XW1 コネクタからの信号がマイクロコントローラの TOCKI 入力に供給される位置に切り替えます。 プログラムは信号の周波数を測定し、結果を LCD に表示します (図 3)。
最大 1250 MHz の RF 信号を測定するには、SB2 ボタンを使用して XW3 入力コネクタを選択します。 そこから、信号は入力 f に到着します。IN チップ DD1 分周器で使用できます。 分周比はマイクロコントローラによって 1000 に設定されます。分周器の出力からの信号は、DD0,5 トリガ上の単一バイブレータによって約 4.1 μs の持続時間のパルスに変換され、DD2 マルチプレクサを介してマイクロコントローラーの TOCKI 入力。 マルチプレクサは、マイクロコントローラの出力 RC010 ～ RC0 のコード 2 によって必要な状態に設定されます。 マイクロコントローラー プログラムは周波数を測定し、分周係数を考慮して結果を LCD に表示します (図 4)。
カウントするパルスは入力コネクタ XW1 または XW2 に入力されます。 SB2 ボタンはこれらの入力の 1 つを選択し、SB5 ボタンは COUNTER モードを選択します (図 3)。 SB3ボタンを押すとアカウントが開始され、画面上のラベルOFF（オフ）がラベルON（オン）に置き換わります。 カウントを停止するには、SBXNUMX ボタンをもう一度押すと、ON ラベルが OFF ラベルに置き換えられます。 プログラムは、開始から停止までの時間内に蓄積されたパルス数を LCD に表示します。
周波数オフセットを測定するには、信号 (信号の形状と周波数に応じて) を XW1 ～ XW3 入力コネクタの 2 つに供給し、このコネクタを SB1 ボタンで選択し、「+/-FREQUENCV」機能 (その名前はSB3 ボタンで OFF ラベル付き）を選択し、OFF ラベルが ON ラベルに切り替わりながら SB6 ボタンを押すと測定が開始され、周波数ドリフトを測定し、その現在値を LCD に表示します（図 3） ）。再度 SB7 ボタンを押すと測定が停止され、測定中に記録された最大値が LCD に表示され、元の周波数から上下にドリフトします（図 XNUMX）。
最大80MHzまでのアナログ信号を分周するには、SB2ボタンでXW2入力端子を選択し、分周したい信号を入力します。 コンパレータ DA1 の出力から、DD1 チップの分周器 R_Counter の OSCIN 入力に入力されます。 マイクロコントローラーは、シリアルインターフェイスを介してこの分周器の必要な分周比を設定し、その出力をマイクロ回路の Fo / LD 出力に接続します。 SB1ボタンを押すと分周比が小さくなり、SB2ボタンを押すと分周比が大きくなります。 ボタンを長く押すほど、係数が速く変化します。 RC5 の出力で、マイクロコントローラーはハイ レベルを設定し、XW1 コネクタを出力モードに切り替えます。 マイクロコントローラは出力 RC0 ～ RC2 でコード 000 を生成するため、コネクタへの信号出力は周波数を測定するためにマイクロコントローラの T0SKI 入力にも供給されます。 このモードではパルス持続時間は測定されません。
図上。 図 8 は、XW19,706 コネクタに印加された 2 MHz 信号を 100 で分周した結果を示しています。この場合、周波数 1 kHz の XW197,06 出力の後に、持続時間 0,5 μs の高論理レベルのパルスが続きます。 50 ～ 1200 MHz の周波数の信号が XW3 コネクタに分配されます。 これらは同様に処理されますが、唯一の違いは、操作に高周波分周器 N カウンター チップ DD1 が含まれることです。 図上。 図９は、２００．２６ＭＨｚの周波数を２０００で分周した結果を示している。出力周波数は１００．１３ｋＨｚである。
周波数計は、厚さ 1 mm の両面にラミネートされたグラスファイバー製のプリント基板に取り付けられています。 その図を図に示します。 10、および要素の配置 - 図。 11. 固定抵抗器とほとんどのコンデンサはサイズ 0805 表面実装です。 トリマー抵抗 R21 および R23 - SH-655MCL、トリマー コンデンサ C13 - TZC3P300A110R00。 酸化物コンデンサ C4 および C6 はアルミニウム製で、リード線が付いています。
コネクタ XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20/133_N [7]。 これらは、波動インピーダンス 50 オーム、長さ約 100 mm の同軸ケーブルによって基板に接続されています。 ボタン SB1 ～ SB3 ～ TS-A3PG-130。 HG1 インジケータは、M10 ネジを使用して高さ 3 mm のスタンド上のボード上に取り付けられます。 このデバイスはプラスチック ハウジング Z-28 に組み込まれています [8]。 フロントパネルには、LCD スクリーン用にサイズ 70x25 mm の長方形の穴が切り取られ、ボタン用に直径 3 mm の穴が 100 つ開けられています。 ボタン自体は 12x1,5x3 mm のグラスファイバー基板に取り付けられており、MXNUMX ネジで背面からフロント パネルに取り付けられています。 電源ソケットはケースの左側にあり、そのスイッチは右側にあります。 入力バヨネット コネクタはケースの後壁にあります。 周波数カウンターの設定は次のとおりです。 - トリミング抵抗 R21 を LCD 画面上の画像の最適なコントラストに設定します。 -トリミング抵抗R23を使用してLCDバックライトの必要な明るさを設定します。 - トリマ コンデンサ C13 をマイクロコントローラのクロック周波数 4 MHz に正確に設定します。 これを行うには、デジタル周波数計 (Ch1-3 またはその他) を XW63 コネクタに接続し、SB3 ボタンを押しながら調整するデバイスの電源を入れます (この場合、LCD に「TEST」という文字が表示されます)。そして、トリマー コンデンサ C13 のローターを回転させて、最大 100000 Hz に近い外部周波数メーターの読み取り値を達成します。 この周波数設定の誤差は、調整対象のデバイスの誤差に直接影響することを忘れないでください。 Sprint Layout 5.0 形式の PCB 図面とマイクロコントローラー プログラムは、ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/02/f_metr.zip からダウンロードできます。 文学
著者: V. トゥルチャニノフ
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