複合周波数カウンター。スキーム、説明

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複合周波数カウンタ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案された周波数計の特徴は、主な機能に加えて、さまざまなコイルのインダクタンス、回路の共振周波数、およびコンデンサの静電容量を決定できることです。このため、周波数計は複合型と呼ばれます。

アマチュア無線設計者の優れたアシスタントは、図1に概略図が示されている複合機器です。その製造には希少な部品が必要なく、セットアップと操作が簡単です。このデバイスは、0,1 Hz ～ 5 kHz の範囲の正弦波または長方形の振幅 50 ～ 500 V の信号の周波数と、4 μH ～ 1 H のインダクタンスを測定できます。

測定値を読みやすいように、値の動作範囲は 500 つのサブ範囲に分割されています。最初の設定は、最大 500 Hz の周波数を測定するときに設定されます。 5 つ目は、40 Hz ～ 1 kHz の周波数または 5 mH ～ 50 H のインダクタンスを測定する場合です。 0,4番目 - 信号周波数40〜50 kHz、インダクタンス値500 ... 4 mH。そして、400番目のサブレンジは2〜1 kHzの信号周波数と5 ... XNUMX μHのインダクタンス値です。必要なサブレンジは SAXNUMX スイッチで設定され、測定モード (周波数またはインダクタンス) は SAXNUMX です。周波数測定誤差は XNUMX% を超えません。

周波数計の動作原理は、入力信号を持続時間と振幅が安定した一連の方形パルスに変換し、このシーケンスの平均電流値をマイクロ電流計で測定することに基づいています。周波数計の簡単な動作を図3に示します。調査対象の信号（図3、a）は、トランジスタVT1で作成されるバッファノードの入力に供給されます。ノードの目的は、周波数メーターの大きな入力インピーダンスと最小の入力容量を提供することです。ノードの出力から、信号はスイッチSA1.1のセクションSA1を通って、要素DD4.1、DD4.2で作られたコンバータに送られます。これは、任意の形状の入力信号から一連の矩形パルスを形成する役割を果たします。これらのパルスは、DD4.2 要素 (図 3、b) の出力から、トランジスタ VT2 (図 1、b) のインバータの入力に直接供給されます。最初のサブレンジを設定する場合）、または分周器の入力に（他のサブレンジでの作業を伴う）カウンタ DD3 ～ DD10 で実行されます。各カウンタは入力信号周波数を 500 で分周するため、どのサブレンジが設定されていても、トランジスタインバータの入力におけるパルス列の周波数は XNUMX Hz 以下になります。

インバータ DD4.3 と素子 DD4.4 により、パルスの振幅と持続時間が安定したジェネレータが作成されます。トランジスタＶＴ２（図３、ｃ）のコレクタからの高レベル電圧は、インバータＤＤ４．３の入力および積分回路Ｒ８Ｒ９Ｃ６に供給される。

回路によると、DD4.4素子の上部入力では低レベル電圧が設定され（図3、d）、下部入力では高レベル電圧（図3、e）に設定されますが、時間遅延があります。それは積分回路の時定数の符号に依存します。遅延の持続時間は調整抵抗器 R8 によって調整され、その値は要素 DD4.4 の出力におけるパルスの持続時間 t を決定します (図 3、e)。

これらの一連のパルスの電流の平均値は、RA1 微小電流計を使用して測定されます。電流値は入力信号の周波数に比例します。

米。 1（クリックで拡大）

複合周波数カウンター
図。 2

インダクタンスメーターはどのように機能するのでしょうか? このモードでは、スイッチ SA1 を「L」位置に動かします。要素DD4.1、DD4.2のコンバータは発電機になり、その周波数はコンデンサC2の静電容量とコイルLxのインダクタンスの値によって決まります。ソケットX2、X3に接続されています。。

周波数値は周波数計で測定され（その動作は上で説明されています）、インダクタンスは次の式で計算されます：Lx \u1d 2 / f ^ XNUMX、ここで、Lxの単位はμH、afはMHzです。

読み取りを容易にするために、デバイスのスケールをインダクタンス値でさらに校正したり、サブレンジごとに変換スケールを個別に作成して、スケールをデバイスの本体に接着したりすることができます。

複合周波数カウンター
Pic.3

測定精度は、比較要素 DD4.4 の出力におけるパルス振幅の安定性に依存します。振幅は、電源電圧の安定性に依存します。そのため、デバイスには、トランジスタ VT3、VT4 で作られたパラメトリック電圧レギュレータを通じて電力が供給されます。 VT4 トランジスタのエミッタ接合はツェナーダイオードとして使用され、Krona バッテリーが主電源として使用されます (コランダムまたは 7D-0,115 バッテリーが適しています)。

デバイスの機能は、最大 561 MHz の周波数で動作する 14IE2 チップの能力を考慮し、別の分周器 (図 1 には示されていません) を取り付けることによって拡張できます。その後、周波数計の測定上限は 1,5 ... 2 MHz に増加し、それに応じてインダクタンス測定の範囲も最大 1 μH まで拡大します。サブレンジの数は XNUMX つに増加します。

未知の回路の共振周波数やコンデンサの静電容量値を測定する可能性を提供することも簡単です。これを行うには、SA1 スイッチを 1 ポジションのものに交換し、追加の入力ジャックを取り付ける必要があります (図 4 では、これらの追加は破線で示されています)。回路をソケット X5、X25,33 に接続すると、周波数計の測定値に従ってその共振周波数がわかります。コイルの既知の（または事前に測定された）インダクタンスに従って、静電容量値は次の式で計算されます：Cx \u2d XNUMX / f ^ XNUMX * L、ここで、fはkHz、LはmH、CxはμFです。

本装置では以下の部品が使用可能です。トランジスタ: VT1-KP303A-KP303V; VT2-VT4-KT315A-KT315I または KT312A-KT312V。コンデンサ C2-K73MBM (入手可能なコンデンサの中からそのような容量のコンデンサを選択できない場合は、さまざまな容量の複数のコンデンサを並列接続して構成されます)。抵抗器 R8 - SP3-3 を調整しました。 SA2 - PG-2 または P2K を切り替えます。

微小電流計がない場合は、Ts20 または TL-4 などのアボメータの磁気電気測定ヘッドを使用できます (アボメータの測定モードは直流です)。この場合、デバイス自体をプレフィックスの形式で作成できます。接続ワイヤをできるだけ短くすることのみが必要です。ワニ口クリップはインダクタの接続に使用できます。

デバイスの部品は、(スイッチ SA1、SA2、コンデンサ C2、および入力ノードを除く) フォイルグラスファイバー製のプリント基板 (図 2) 上に実装されています。入力ノードの詳細はリモートプローブの本体に配置されます。これは、デバイスが被測定回路に導入する静電容量の値を減らすために行われます。プローブはシールド線でデバイスに接続されます。プローブを接続するためのソケット - マイクロ電話から。コンデンサ C2 はソケット X2、X3 の端子間に直接取り付けられています。

デバイスの調整は、抵抗器R8のスライダーを図に従って最も低い位置に設定することから始まり、その後電源がオンになります。電圧計はコンデンサ C5 の両端の電圧を制御します。この値は 5,5 ～ 7 V 以内であり、デバイスの電源電圧が 9 V から 12 V に増加しても変化しないはずです。その後、リモートプローブがオフになり、SA1 スイッチが「F」位置に切り替わります。周波数測定。デバイスの矢印がゼロマークから著しく逸脱している場合、これはコンバータの励起を示します（要素DD4.1、DD4.2）。その理由は、スイッチ SA1、SA2 の密集した接続ワイヤによる寄生干渉である可能性があります。励起を排除するには、導体を分離するか、DD4.2 エレメントの出力とコモン線の間に最大 100 pF の静電容量を持つコンデンサを取り付けます。

次に、測定プローブが接続され、お互いの結論を閉じた後、コンバータの動作が再び制御されます。励起がないことを確認してから、周波数計の校正を開始します。

スイッチ SA2 が最初のサブレンジに切り替えられ、振幅 1 ～ 2 V、周波数 500 Hz の正弦波信号が測定プローブの入力に供給されます。トリマー抵抗器 R8 は、微小電流計の指針をスケールのエンドマークに設定します。入力信号の振幅を 0,2 から 5 V に変更することにより、周波数メーターの測定値の安定性が確認されました。それ以外の場合、入力ノードの感度は抵抗 R2 を選択することによって等化されます。

インダクタンスメーターを確立するには、スイッチSA1を「L」位置に切り替え、SA2を2番目のサブレンジに切り替えます。コイルはソケット X3、X4 に接続されており、そのインダクタンスは既知です (10 ... 2 μH)。上記の式の最初の式に従って、周波数値が計算され、次にコンデンサ CXNUMX を選択することにより、周波数計の測定値がこの値に対応することが保証されます。

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