Честотен делител за схема на честотомера. Как да подобрим техническите характеристики на честотомер по схема А

Едно от направленията в развитието на любителската радиокомуникационна техника е развитието на все по-високочестотни диапазони. Пречка по този път е липсата или ограниченият обхват на измервателна апаратура. Предлаганият на вниманието на читателите честотен делител може да работи съвместно с честотомер, който има работен честотен диапазон до няколко мегахерца или дори килохерца, осигурявайки измерване на честотите на сигнала в диапазона 0,1...3,5 GHz.

Схема на делител на честотапоказано на фиг. 1. Базиран е на специализиран честотен синтезатор чип ADF4113 (DD1), работещ в обхвата до 3,7...4 GHz. Състои се от няколко функционални единици, но само част от тях се използват в тази приставка: микровълнов входен усилвател, програмируем прескалер (PD), делител с променливо съотношение на разделяне (VDC), мултиплексор и управляващо устройство. Благодарение на наличието на микровълнов входен усилвател, чувствителността на микросхемата е -15 dBm (около 40 mV при натоварване от 50 Ohm). Използвайки PD и DPKD, е възможно да се получи коефициент на разделяне от няколко десетки до няколкостотин хиляди.

Трябва да се отбележи, че при създаването на честотни делители е удобно да се използват коефициенти на разделяне, кратни на 10, което ще улесни четенето на показанията на честотомера. Коефициентите, равни на 1000 и 1000000, са особено удобни. В първия случай честота от 1 GHz ще съответства на стойност от 1 MHz, а във втория - само 1 kHz. Освен това в последния случай ще бъде възможно да се използва компютър с програма за виртуален честотомер или цифрови мултицетни честотомери (въпреки че точността няма да е много висока).

Този делител е удобен за използване във връзка с честотомера, описан в „Радио“ (Шарипов А. Икономичен многофункционален честотомер. - Радио, 2002, № 10, стр. 26, 27), тъй като това устройство има режим за умножаване показания с 1000 за случай на използване на външен честотен делител.

За управление на режимите на работа на чипа DD1 се използва микроконтролер (DD2). На D-тригера на чипа DD3.1 е монтиран делител на честота, тъй като на изхода на чипа DD1 могат да се появят кратки импулси, които честотомерът не винаги възприема правилно. На изхода на D-тригера се генерират импулси с работен цикъл 2, което прави работата на честотомера по-стабилна. Освен това, ако входният сигнал е с недостатъчно ниво, тази микросхема блокира изходните импулси. Допълнителен усилвател на чипа DA2 с усилване от около 25 dB при 1 GHz увеличава чувствителността на цялото устройство. На входа на приставката е инсталиран високочестотен филтър C1L1C2, който потиска сигнали с честоти по-малки от 80...100 MHz, резистивен атенюатор R3R4R5 съответства на входа на усилвателя, което осигурява стабилна работа на микросхемата DA2 . Диодите VD3, VD4 предпазват микросхемата от претоварване на входа.

Токоизправител е сглобен на диоди VD1, VD2, усилвател на постоянен ток е сглобен на op-amp DA1.1 и компаратор на напрежение е сглобен на op-amp DA1.2. Тези елементи, заедно с чипа DD3, осигуряват защита срещу фалшиви резултати от измерването. Факт е, че във входния усилвател на микросхемата DD1 е възможно самовъзбуждане със слаби сигнали, така че неговият изход може да съдържа сигнал, който по никакъв начин не е свързан с входа, и това ще доведе до неправилни измервания. Тези елементи блокират работата на D-тригера на чипа DD3, ако напрежението (или мощността) на сигнала на входа не достигне определена стойност.
Захранващото напрежение на всички възли се задава от интегриран стабилизатор на напрежението на чипа DA3; диод VD5 предпазва устройството от захранващо напрежение с обратна полярност, ако е свързано неправилно. Светодиодите служат за индикация на режими на работа: наличие на захранващо напрежение - HL1 (зелен) и активиране на режим на измерване - HL2 (червен).

Честотният делител работи по следния начин. След подаване на захранващо напрежение, контролерът изпраща команди за управление към чипа DD1, докато необходимите коефициенти на разделяне се задават в PD и DPKD, а мултиплексорът свързва изхода на DPKD към изхода на чипа DD1. След това чипът DD1 преминава в икономичен режим "Sleep". Входният сигнал се подава през нискочестотен филтър и атенюатор към входа на усилвателя на чипа DA1 (INA-03184). Изборът на тази микросхема се дължи на следното. Има широк честотен диапазон с високо усилване: в диапазона 0,1...2,7 GHz - 25 dB, в диапазона 2,7...5 GHz усилването плавно намалява до 15 dB. Коефициентът на шум на усилвателя е много нисък - 2,2 dB до 1 GHz и не повече от 4 dB до 3 GHz. Максималната изходна мощност е няколко миливата, което не претоварва входния усилвател на чипа DD1.

Усиленият сигнал се подава към входа на микросхемата DD1 и към токоизправителя. След токоизправителя постояннотоковото напрежение се усилва допълнително от оп-усилвател DA1.1 и се подава към компаратора. Ако напрежението на входния сигнал надвиши определена стойност, компараторът ще превключи, на изхода му ще се появи напрежение с високо логическо ниво, което ще позволи работата на честотния делител на чипа DD3 и на изхода му ще се появи импулсно напрежение с честота, наполовина по-ниска от тази на изхода на DD1 чипа. В същото време светодиодът HL2 ще започне да сигнализира, че режимът на измерване е включен.

Устройството може да реализира коефициент на деление от 100 до 1 000 000. В този случай коефициентът на деление в микросхемата DD1 трябва да бъде настроен на половината от тази стойност - от 50 до 500 000. Честотният диапазон на устройството е ограничен отдолу че PD на микросхемата DD1 работи стабилно при висока скорост на промяна на входното напрежение, при високи честоти. С намаляването на честотата скоростта на промяна на напрежението намалява, което води до намаляване на чувствителността на PD. Графика на чувствителността на цялото устройство в работната честотна лента е показана на фиг. 2.

Всички части са поставени върху печатна платка, изработена от двустранно фолио от фибростъкло, чиято скица в мащаб 2:1 е показана на фиг. 3 (вижте също снимката на фиг. 4). Втората страна е оставена метализирана и свързана към общия проводник на първата страна през отвори. Платката е монтирана в метален корпус, по стените на който има входни и изходни гнезда и отвори за светодиоди.
Платката е предназначена за инсталиране на микросхеми в корпуси за повърхностен монтаж, с изключение на DA3 (стабилизатор на напрежение) и DD2 (микроконтролер), които са инсталирани в гнездото. Чипът DD1 може да бъде заменен с ADF4112 с горна работна честота 3 GHz или ADF4111 с честота 1,2 GHz.

Микросхемите INA-54063, MSA-0204, MSA-0286 могат да се използват като усилвател DA2. Детекторните диоди VD1, VD2 могат да бъдат заменени с 2A201A, 2A202A; Светодиоди - всякакви малки в пластмасова кутия с диаметър 3...5 mm с работен ток 5...10 mA. Полярни кондензатори - танталови или алуминиеви за повърхностен монтаж, неполярни - отворена рамка К10-17в или подобни вносни. Постоянни резистори R1-12 и подобни вносни, тример - SPZ-19. В табл Фигури 1 и 2 показват разпечатки на HEX файлове за мигане на микроконтролера (файл 5105.HEX и Таблица 1 за коефициент на разделяне 500000; файл 500.HEX и Таблица 2 за коефициент на разделяне 500).

Функционалността на устройството може да бъде разширена чрез усложняване на управляващата програма и електрическата схема. Тъй като чипът DD2 има неизползвани пинове, те могат да бъдат програмирани като входове и да изпращат сигнали към тях, което ще промени командите, изпратени до чипа DD1. В този случай можете да промените коефициента на разделяне и също да използвате втория DPKD с максимален коефициент на разделяне 16383, който е предназначен да разделя честотата на генератора на модела и работи в диапазона от 5 ... 104 MHz.

Ако въведете превключвател във веригата и промените "фърмуера" на микроконтролера, тогава коефициентът на разделяне може да се промени с този превключвател. Неговата контактна двойка е свързана между пин 4 на чипа DD2 и общия проводник. В табл Фигура 3 показва разпечатка на HEX файла за флашване на микроконтролера за този случай (файл 500-5105.HEX). В едно от положенията на превключвателя коефициентът на разделяне на чипа DD1 ще бъде 500 000 (общо 1000 000), а в другото - 500 (общо 1000).

И. НЕЧАЕВ, Курск
“Радио” №9 2005г

Използването на чипа с високочестотен цифров делител на честота U664BS помогна да се опрости дизайна на устройството, което авторът използва за разширяване на обхвата на измерване на сравнително нискочестотен честотомер. Разделителят може да бъде проектиран като адаптер между входния жак и кабела към източника на сигнала или може да бъде вграден в съществуващ любителски честотомер с допълнителен високочестотен вход.

Схеми на делител на честота (например), предназначени за използване с нискочестотен честотомер, вече са публикувани в радиолюбителската литература. Разделителят, описан в, със своята относителна простота ви позволява да увеличите горната честотна граница на устройството само 10 пъти. Честотният делител има коефициент на деление 100, но според мен конструкцията му е неоправдано сложна както по отношение на набора от използвани части, така и по техническо изпълнение.
Междувременно, използвайки модерна елементна база, е възможно значително да се опрости веригата на делителя на честотата без необходимост от програмиране в случай на използване на микроконтролер. Описаният делител има коефициент на разделяне, равен на 100, и стабилен работен диапазон от 25 MHz... 1 GHz (горната граница съответства на честотата на табелката на входния делител). Чувствителността на делителя е 20 mV при входно съпротивление 50 ома.

Веригата на делителя е показана в ориз. 1. Чипът U664BS (TELEFUNKEN) е монолитен цифров делител на честота със съотношение 1:64. Тази микросхема е направена с помощта на технология ECL (smitter-coupled logic), нейните транзистори имат гранична честота frp = 4,5 GHz. Бариерните диоди на Шотки (VD1, VD2) се използват за защита на входа на микросхемата DD1 от сигнали с висока амплитуда.
Както е известно, логическите нива на ESL в стандартна връзка са в областта на напрежението с отрицателна полярност и следователно не са директно съвместими с логическите нива на TTL и CMOS микросхемите. За преобразуване на ESL нива в TTL нива при захранване на ESL микросхемата от напрежение с положителна полярност се използва съвпадащ етап на транзистора VT1.

Входният сигнал с честота, разделена на 64, се подава към следващите два делителя, направени на микросхеми DD2 (K555IE20) и DD3 (K155TLZ). Микросхемата K555IE20 съдържа два четирибитови двоично-десетични брояча, всеки от които има тригер с вход C1, изход 1 и делител на честота на 5 с вход C2 и изходи 2, 4, 8. В това устройство броячите DD2 работят в режимът на честотен делител на пет с вход C2 и изход 8. Между другото, въз основа на моята практика, горната работна честота на цялото устройство се определя от максималната честота за брояча DD2.1 (K555IE20), който за входовете C2 обикновено са най-малко 20 MHz, т.е. всъщност най-малко 1,28 GHz. Всеки от разделителите на DD2.1, DD3.1, DD3.2 и DD2 2, DD3.3. DD3.4 има коефициент на дробно делене KR = 1.25 (или 5/4).
Същността на използвания метод на дробно честотно деление е следната. Нека има последователност от импулси, следващи с честота F (фиг. 2) Ако n импулси са изключени от всеки пакет, образуван от m импулси, тогава средната честота на импулсите в новата последователност
Е o =(m-n)/м *Ф
Коефициентът на деление има формата на отношението на две числа ДА СЕ D = m/(m-n) ,: т.е. като цяло представлява неправилна дроб.
Като цяло, блоковата схема на частичен честотен делител е показана в ориз. 3. Базира се на делителя A1 по цялото число t A2създава импулс с продължителност, равна на n периода от входната импулсна последователност.: Matcher A3 избира m-n импулси от всяка последователност в n импулса.
В нашия случай m = 5 и n = 1. Тригерите на Schmitt на логическите елементи на чипа D03 позволяват използването на верига за съвпадение, за да се изберат ясно само четири импулса от всеки пет входни импулса, пристигащи на броячите на чипа DD2 . На фиг. Фигура 4 показва времеви диаграми, обясняващи работата на всеки от двата каскадни дробни делителя.
Така, ако на входа на описания честотен делител се получи сигнал с честота, например F = 1000 MHz, тогава след първия делител DD1 честотата Е 2 = F1 /64 = 15,625 MHz . След втория делител (с DD2.1) честотата ще се изравни Е 2 = F1 /1,25 = 12,5 MHz и след третия - Е 2 /1,25 = 10 MHz
Всички елементи на разделителя са поставени върху борд от фолио от фибростъкло. Чертежът на печатната платка е показан на фиг. 5. Дъската трябва да бъде поставена в метален щит. Входът и изходът на делителя са свързани към честотомера с RF кабел
Ако честотомерът е направен под формата на цялостна конструкция с малък размер, разделителят може да бъде проектиран като адаптер между входния жак и кабела към източника на сигнал. За да направите това, платката трябва да бъде поставена в правоъгълен екран, в краищата на който трябва да се монтират конекторите CP-50-75: от едната страна - мъжката част на конектора, от другата - женската част.
Честотният делител беше тестван във връзка с честотомера, описан в и показа отлични резултати.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бирюков С. А. Предварителен разделител. - Радио, 1980, № 10, с.
2. Жук В. Предварителен честотен делител за диапазона 50 - 1500 MHz. - Радио, 1992, № 10. с. 46, 47
3. Нечаев И. Обхват на делителя на честотата 0,1. .3,5 GHz. - Радио. 2005. № 9, стр. 24-26.
4. Бирюков С. Цифров честотомер - Радио, 1981, № 10, с. 44 47.

Първият цифров дизайн на IC, направен от радиолюбители през 80-те и 90-те години, обикновено беше електронен часовник или честотомер.
Такъв честотомер може да се използва и днес при калибриране на инструменти или да се използва като четящо устройство в генератори и любителски предаватели, при настройка на различни радиоелектронни устройства. Устройството може да представлява интерес за тези, които имат микросхеми от серия K155, които лежат на празен ход, или които започват да се запознават с автоматизацията и компютърните устройства.

Описаното устройство ви позволява да измервате честотата на електрическите трептения, периода и продължителността на импулсите, а също така може да работи като брояч на импулси. Работна честота от няколко херца до няколко десетки MHz с входно напрежение до 50 mV. Максималната работна честота на броячи, базирани на интегрални схеми K155IE2, е около 15 MHz. Трябва обаче да се има предвид, че действителната скорост на тригерите и броячите надвишава определената стойност с 1,5... 2 пъти, така че отделни екземпляри на TTL микросхеми позволяват работа при по-високи честоти.

Минималната цена на LSB е 0,1 Hz при измерване на честота и 0,1 μs при измерване на период и продължителност.
Принципът на работа на честотомера се основава на измерване на броя импулси, пристигащи на входа на брояча за строго определено време.

Схемата на веригата е показана на фиг. 1

Изследваният сигнал се подава през конектор X1 и кондензатор C1 към входа на правоъгълния формовчик на импулси.

Широколентовият усилвател-ограничител се сглобява с помощта на транзистори V1, V2 и V3. Полевият транзистор V1 осигурява на устройството високо входно съпротивление. Диодите V1 и V2 предпазват транзистора V1 от повреда, ако случайно влезе в контакт с входа на устройство с високо напрежение. Веригата C2-R2 извършва честотна корекция на входа на усилвателя.

Транзисторът V4, свързан като последовател на емитер, съгласува изхода на усилвателя-ограничител с входа на логическия елемент D6,1 на микросхемата D6, което осигурява по-нататъшното формиране на правоъгълни импулси, които чрез електронен ключ се изпращат към управляващо устройство на чип D9 и импулси с референтна честота, които отварят ключ за определено време. На изхода на този ключ се появява пакет от импулси. Броят на импулсите в пакета се отчита от двоично-десетичен брояч; състоянието му след затваряне на ключа се показва от цифров дисплей.

В режим на броене на импулси, управляващото устройство блокира източника на референтна честота, двоичният десетичен брояч непрекъснато брои импулсите, пристигащи на неговия вход, а цифровият дисплей показва резултатите от броенето. Показанията на брояча се нулират с натискане на бутона „Нулиране“.

Главният тактов генератор е сглобен на чип D1 (LA3) и кварцов резонатор Z1 с честота 1024 kHz. Честотният делител е сглобен на микросхеми K155IE8; K155IE5 и четири K155IE1. В режим на измерване точността на настройките “MHz”, “kHz” и “Hz” се задава от бутонни превключватели SA4 и SA5.

Захранването на честотомера (фиг. 3) се състои от трансформатор T1, от намотката II на който, след токоизправителя VDS1, стабилизатор на напрежението на микросхемата DA1 и филтър на кондензатори C4 - C11, напрежение +5V е доставени за захранване на микросхемите.

За захранване на газоразрядни цифрови индикатори H1..H6 се използва напрежение от 170V от намотка III на трансформатор Tr1 през диод VD5.

Във формовчика на импулси полевият транзистор KP303D (V3) може да бъде заменен с KP303 или KP307 с произволен буквен индекс, транзистор KT347 (V5) с KT326 и KT368 (V6, V7) с KT306.

Дросел L1 тип D-0.1 или домашно - 45 навивки от тел PEV-2 0.17, навити на рамка с диаметър 8 mm. Всички суичове са тип P2K.

Настройката на устройството се свежда до проверка на правилната инсталация и измерване на захранващите напрежения. Правилно сглобеният честотомер уверено изпълнява функциите си; единственият „капризен“ модул е ​​входният драйвер, чиято конфигурация трябва да бъде положена максимално. След като смените R3 и R4 с променливи резистори 2,2 kOhm и 100 Ohm, трябва да настроите напрежението на резистора R5 на приблизително 0,1...0,2V. След като подадете синусоидално напрежение с амплитуда около 0,5 V от генератора на сигнали към входа на формовчика и замените резистор R6 с променлив резистор с номинална стойност 2,2 kOhm, е необходимо да го регулирате така, че да се появят правоъгълни импулси на изхода на елемент D6.1. Постепенно понижавайки нивото на входа и увеличавайки честотата, е необходимо да изберете елементи R6 и SZ, за да постигнете стабилна работа на формовчика в целия работен диапазон. Може да се наложи да изберете съпротивлението на резистора R9. По време на монтажния процес всички променливи резистори трябва да имат изводи не по-дълги от 1...2 cm.

Когато инсталацията приключи, те трябва да бъдат разпоени един по един и заменени с постоянни резистори с подходяща стойност, като всеки път се проверява работата на драйвера.

В конструкцията вместо индикатори IN-17 могат да се използват газоразрядни индикатори IN-8-2, IN-12 и др.

В импулсния шейпер транзисторите KT368 могат да бъдат заменени с KT316 или GT311 вместо KT347, можете да използвате KT363, GT313 или GT328; Диоди V1, V2 и V4 могат да бъдат заменени с KD521, KD522.

Схема и платка във формат sPlan7 и Sprint Layout - schema.zip *

* Тази схема беше сглобена от мен през 1988 г. в същия корпус със звуков генератор и беше използвана като цифрова скала.

Като самостоятелно устройство, той е проектиран наскоро, така че е възможно грешка да се е промъкнала някъде в електрическата схема и дизайна на печатната платка.

Библиография:

В помощ на радиолюбител № 084, 1983 г

Цифрови устройства на интегрални схеми - © Издателство "Радио и съобщения", 1984 г.

Радиосписание: 1977, No 5, No 9, No 10; 1978, № 5; 1980, бр. 1981, № 10; 1982, № 11; номер 12.

Радиолюбителски цифрови устройства. - М.: Радио и комуникация, 1982.

Тъй като PIC контролерът отчита до 30 MHz, няма практическа необходимост да се използват специални входни драйверни схеми.
„Родната“ схема на входния драйвер на честотомера на А. Денисов е доста подходяща.
„Мързеливите“ хора не могат да променят нищо в схемата на драйвера и да оставят всичко както е, но бих посъветвал да замените транзистора VT1 (KT315) с по-висока честота, например с KT368BM или, дори по-добре, с KT399A, и също така увеличава капацитета на кондензатора C6 от 22N до 100 или до 150n.
Няма да стане по-лошо.
Забележка: в действителност PIC16F84A и PIC16F628 могат да работят на честоти над 30 MHz, така че горната граница на скоростта на броене е 30 MHz. доста условно.

Буферно устройство.

Входният драйвер има нисък входен импеданс, което естествено е неговият голям недостатък.
За да се увеличи входният импеданс на честотомера, между входа на честотомера и входа на драйвера е необходимо да се включи някакъв вид буферно устройство с висок входен и нисък изходен импеданс.
Понякога такова устройство се прави под формата на дистанционна сонда.
Тази опция може да е подходяща за тези, които не искат да правят промени в основния дизайн.
Лично аз съм по-доволен от варианта да поставя дистанционната сонда на платката на честотомера или на някаква отделна платка, но вътре в структурата на честотомера, което направих в моя честотомер.
За основа се взема веригата на буферното устройство FM/TSH.
„Трансформирах“ го малко и се получи ето какво:

https://pandia.ru/text/80/131/images/image002_129.jpg" width="622" height="389 src=">

Свържете десния извод на резистора R11 (изход на входния драйвер) към точката на свързване на 2-ри и 3-ти щифтове на PIC (броящ вход на PIC) и ще получите електрическа схема на FM/CN с входно съпротивление от около 500 kΩ.

Оптимални настройки на буферното устройство и оформителя

Разширяване на границата на работната честота до 300 MHz

Извършва се чрез въвеждане на високоскоростен делител с 10 в честотомера.
Ако е възможно да използвате внесен разделител с 10, можете да го използвате, но аз използвах домашен микровълнов делител на микросхемата K193IE3.

Ако имате транзистор KT372, можете да сглобите разделител, като използвате тази схема, без да правите промени в нея.
Аз нямах такъв и използвах транзистор KT399A.
Въпреки че не е толкова висока честота, колкото KT372, тя е до 300 MHz. няма да работи много по-зле от KT372.
Микровълновият делител работи и на честоти над 300 MHz, но ограничените възможности на PIC контролера няма да ви позволят да преминете тази граница.
Подобно на други микровълнови устройства, това устройство, ако е сглобено неправилно, е склонно към самовъзбуждане, така че трябва да се стремите електрическите връзки да са възможно най-къси, а кондензаторите C7 и C8 да са разположени възможно най-близо до микросхемата колкото е възможно.
Всички кондензатори трябва да са малки по размер и с малко утечки (използвах KM).
Препоръчително е да инсталирате друг блокиращ кондензатор с капацитет 10N, като го запоявате директно върху микросхемата между 8 и 16 крака.
Ако възникнат проблеми, можете да опитате да премахнете самовъзбуждането, като изберете капацитета на допълнителен кондензатор, свързан между 4-ия крак на микросхемата и корпуса.
Ако възникне повреда при самовъзбуждане, когато капацитетът на този кондензатор е повече от 30 pF, дизайнът на печатната платка трябва да бъде преразгледан, за да изпълни горните условия (ако капацитетът на допълнителния кондензатор е повече от 30 pF, той започва да "реже" горната граница на работните честоти).
Най-удобно е да въведете микровълнов делител в честотомера, вместо да го правите дистанционно (това направих).
В този случай е най-лесно и най-надеждно да свържете входа на микровълновия делител към отделен конектор и да превключвате между нормален режим на работа (до 30 MHz) и режим на разделяне на 10 (до 300 MHz), като използвате малък превключвател с размер, инсталиран така, че свързаните към него проводници да са с минимална дължина.
Естествено е необходимо печатната платка да се „адаптира“ към това изискване.
Схемата за превключване е много проста;
Входът на формовчика е свързан или към изхода на буферното устройство, или към изхода на микровълновия делител.
Ако използвате превключвател за 2 групи контакти, тогава можете допълнително да превключите захранването (точно това направих), което е много удобно, на първо място, за честотометри, захранвани от батерии.
Оказва се нещо като „евтино и весело“ и изглежда така:

Трябва също да обърнете внимание на факта, че честотомер, работещ с микровълнов делител, е чувствителен към електромагнитни полета, така че трябва да се обърне необходимото внимание на неговото екраниране.
Ако не е дистанционен, а се намира вътре в структурата на честотомера, тогава корпусът на честотомера трябва да е метален.
Микровълновият делител трябва да се монтира възможно най-близо до входния конектор.
Можете да намалите консумацията на енергия, като увеличите стойностите на резисторите, свързващи щифтовете на порт B към индикатора.
В моя честотомер те имат номинална стойност от 1 kohm, а яркостта на индикаторите ме устройва (това, разбира се, е моето субективно мнение, може да е различно за други).
Що се отнася до индикатора, индикаторът ALS318, посочен в диаграмата на А. Денисов, едва ли си струва да се използва: размерът на числата е малък и като цяло му е мястото за музей.
Инсталирах си 9-цифрен LED индикатор от телефон с идентификация на обаждащия се с общ катод и червено сияние, който препоръчвам на други.
В моя честотомер, освен мрежово захранване, има и захранване от батерии (NMG батерии с капацитет 1A/h), както и отделен конектор за свързване на антена от портативна радиостанция "Гранит" за безжични измервания на честоти на границата на измерване "300 MHz" (дължината му е 21 cm), което е много удобно за наблюдение на честотата на предавателите и предварителна (груба) оценка на нивата на радиоизлъчвания (включително комплексни) в местоположенията на честотомер.

Допълнително

Много хора се интересуват от: „Каква е максималната амплитуда на сигнала, подаден на входа на честотомера?“
Нека да го разберем:
На входа на буферното устройство има двупосочен диоден ограничител на диоди VD1 и VD2.
Това са силициеви диоди, следователно нивото на изрязване е плюс/минус 0,7v.
Просто казано, до нивото на амплитудите на входния сигнал плюс/минус 0,7v, буферното устройство има входно съпротивление от около 500 kohms. и ако този праг бъде превишен, неговото входно съпротивление ще намалее рязко, когато диодите започнат да провеждат ток.
Колкото по-голям е този излишък, толкова по-голям ток ще тече през диодите.
Максимално допустимият ток за KD522B е 100 mA и дори повече в импулсен режим.
При измерване на ниски честоти (реактивното съпротивление на кондензаторите C2 и C8 може да се пренебрегне), като се приеме, че реактивното съпротивление на кондензатора C1 е малко, се формира симетричен делител R1VD1 за положителната полувълна и R1VD2 за отрицателната полувълна.
За да може през него да тече ток от 100 mA, теоретично е необходимо да се приложи променливо напрежение от приблизително 20 000 ома към входа на такъв делител. x 0,1 a = 2000v. или нещо подобно, което, както сами разбирате, не е съвсем реалистично.
Следователно при ниски честоти максималната амплитуда на входния сигнал се определя от максималното разсейване на мощността на резистора R1.
Ако е 0,125 W, тогава това съответства на амплитуда на напрежението от 50 V. (U=корен квадратен от PxR), ако е 0,25 W, тогава приблизително 71 V, а ако е 0,5 W, тогава 100 V. и т.н.
При високи честоти капацитетът C2 шунтира резистора R1, което, от една страна, води до увеличаване на тока през диодите, но, от друга страна, "улеснява" термичната работа на резистора R1.
Като се има предвид, че има голям "запас" за тока, протичащ през диодите, не е необходимо да се намалява максималното ниво на сигнала, чиято честота трябва да се измерва.
И сега, за да се улесни термичната работа на резистора R1 и да се осигури „корпоралната междина“, разделяме изчислените максимални нива на входна амплитуда на 2 и получаваме:
- за резистор R1 с мощност 0,125 W: 25 V.
- за резистор R1 с мощност 0,25 W: 35 V.
- за резистор R1 с мощност 0,5 W: 50 V.
Това, разбира се, е моята субективна оценка, можете например да измерите честотата на сигнала за кратко време и с по-голяма амплитуда, това не е за всеки, просто се уверете, че резисторът R1 не прегрява.

Настройка на буферно устройство.

Като се има предвид горното, трябва да е ясно, че за входни сигнали с амплитуда по-малка от 0,7v. Входното съпротивление на буферното устройство е високо.
Какво е значението му?
В този случай, при ниски честоти, Rin. определя се от стойностите на резисторите R1, R3, R2, R5, диодните съпротивления, входното съпротивление на полевия транзистор (gate/source) и вътрешното съпротивление на +5v захранването.
Ако приемем, че предните съпротивления на диодите за амплитудни нива са по-малки от 0,7v. и входното съпротивление на полевия транзистор са 10 MΩ всеки. (приблизително тези стойности се срещат на практика), като се вземе предвид факта, че вътрешното съпротивление на източника на захранване е малко (което е така), тогава тези три съпротивления са свързани паралелно и резултатът от такова връзката ще бъде равна на 10: 3 = 3,333... Мамо.
Нека го наречем Rp и го закръглим до 3,3 Mohm. (Rп=3.3 Mohm.).
Стойността на резистора R5 може да бъде пренебрегната, тъй като е сравнително малка. По същата причина вътрешното съпротивление на +5v захранването може да бъде пренебрегнато.
За променлив ток резисторите R3, R2 и Rp са свързани паралелно и тяхното резултантно съпротивление Rres е приблизително 615 Kom.
По този начин еквивалентната верига на входната верига на буферното устройство е най-простият делител на напрежение от два резистора: R1 и Rres, следователно при ниски честоти, с входни амплитуди по-малки от 0,7v, входното съпротивление на буферното устройство (при стойности, посочени във веригата) Rin. е приблизително 615+20=635 Ком.
При високи честоти (с входни амплитуди по-малки от 0,7v), Rin. ще намалее донякъде поради шунтиращия ефект на реактивните съпротивления на диодите, полевия транзистор, кондензатора C2 и C8, но ще бъде поне 500 Kom.
Когато стойностите на входната амплитуда надвишават нивото от плюс/минус 0,7v., настъпва рязко намаляване на Rin. поради маневреното действие на диоди VD1 и VD2, които в този случай се отварят и имат ниско съпротивление.
По този начин се налага просто заключение: входното съпротивление на буферното устройство може да се регулира чрез промяна на стойностите на резисторите R1, R2, R3.
Стойността на R1 не трябва да се увеличава или намалява твърде много, тъй като в първия случай чувствителността на FM / CN се влошава, а във втория се увеличава натоварването на диодите.
Но деноминациите R2 и R3 могат да бъдат манипулирани.
Трябва да се има предвид, че за променлив ток те са свързани паралелно и когато се опитвате да промените Rin, е необходимо да се уверите, че разликата между техните оценки не е твърде голяма.
И всъщност, например, при R2 = 2,7 Mohm. и R3=100 Com., Rin ще бъде около 90 Com. и с R2=1,5 Mohm. и R3=1,5 Mohm. - около 700 Ком.
В допълнение към факта, че резисторите R2 и R3 определят Rin, те също задават режима на работа на постоянен ток не само на транзистора VT1, но и на транзистора VT2.
Това се обяснява с наличието на пряка връзка между тях, което, като се вземат предвид големите вариации в параметрите на домашните транзистори, донякъде усложнява настройката на DC буферното устройство.
Когато сглобявах моето буферно устройство, се опитах да го превключа в режим на усилване от клас А, който включва инсталиране на половината от захранващото напрежение, тоест 2,5 v, на колектора на транзистора VT2 (в режим на покой).
Успях с рейтингите на радиокомпонентите, които са посочени в диаграмата, което изобщо не означава, че радиолюбителите, които точно „копираха“ това буферно устройство, ще получат стойност на напрежението от 2,5 - 2,6v на колектора VT2.
Обяснението за това е просто: разпространението на параметрите на транзисторите VT1 и VT2, които освен това работят по двойки.
По принцип няма да има много проблеми, ако напрежението на колектора VT2 се различава леко от определената стойност, тъй като при нива на входната амплитуда, по-големи от 0,7v (което в повечето случаи е така), сигналът, поради двупосочно ограничение , се превежда в по-„непретенциозна“ импулсна форма, но ако сте сглобили буферно устройство и напрежението на колектора VT2 не ви подхожда, тогава ще трябва или да изберете двойки транзистори VT1, VT2 ( според Ucutoff и текущото усилване), или променете стойността на резистора R2, ръководейки се от информацията, представена по-горе.
Ако стойността на R2 е по-висока от посочената в диаграмата, тогава Rin ще се увеличи, което изобщо не е лошо, а ако е по-ниска, тогава Rin ще намалее, което вече не е добре.
Ако по време на настройката стойността на R2 „падне“ под 800 Kom., тогава трябва да фиксирате стойността на R2 в диапазона от 1 - 1,8 MΩ и да манипулирате стойностите на резисторите R4 или R6, докато получите резултат, който ви подхожда.
Всичко това, разбира се, е доста обезпокоително, но аналоговата технология си е аналогова технология, като нулите и единиците някак стават по-специфични и по-прости.
Забележка: високият Rin FM/CN има нива на входна амплитуда, по-малки от плюс/минус 0,7v.
При нива на входна амплитуда повече от плюс/минус 0,7v, Rin на буферното устройство е приблизително 20 Kom, т.е. в този случай неговият Rin определя стойността на резистора R1.
20 Kom, разбира се, не е 500 Kom, но все пак това е много повече от Rin на входния драйвер.
Тези, които желаят, могат чрез намаляване на чувствителността да увеличат рейтинга на R1 (в същото време Rin FM/CN ще се увеличи).
Това може да се направи, ако FM/DN ще се използва за измерване на честоти на сигнали с амплитуда, която гарантирано надвишава плюс/минус 0,7v.

Относно шумоустойчивостта.

При производството на FM / CS на А. Денисов (без буферно устройство) практически не възникват проблеми с шумоустойчивостта: ниският входен импеданс на входния драйвер „нарязва“ амплитудата на шума и „не позволява“ да достигне нивото на задействане на входа за броене на PIC.
Но веднага щом в FM/CS се въведе буферно устройство, възникват проблеми с шумоустойчивостта.
И всъщност, в идеалния случай, например, индукцията на фиксирана мощност при Rin = 500Kom., при равни други условия, ще има амплитуда 500 пъти по-голяма, отколкото при Rin = 1Kom.
Приблизително за тази разлика говорим при въвеждането на буферно устройство в състава на FM/TSH.
След това FM/CN може да "реагира" на смущения (шум) под формата на радиосигнали от близки източници на радиоизлъчване, от които сега има голямо разнообразие (особено в градовете).
Ако след извършване на оптималната настройка (вижте по-горе) с късо съединен вход всичко е наред и след отстраняване на късото съединение FM/CN „улавя” смущения, тогава нивото на радиоизлъчванията на мястото на FM/CN е висок и трябва или да се примирите с този факт, или да направите оптимална настройка, без да свързвате входа му към тялото, като намалите чувствителността на FM/CN.
Как се прави това е описано по-горе.
Ако вашият FM/CN, преди да свържете източника на сигнал, чиято честота трябва да се измери, все още „улавя“ смущения, тогава в повечето случаи (с изключение на много мощни смущения) няма нужда да се страхувате, че това ще повлияе на точност на измерванията, тъй като изходното съпротивление на по-голямата част от източниците на сигнал, чиито честоти ще измервате, е много по-малко от 500 Kom., което при свързване на изхода на източника на сигнал към входа FM/DN (към входа на буферното устройство), е еквивалентно на значително намаляване на Rin и, следователно, значително увеличаване на устойчивостта на шум.
Например, успях да постигна настройка на знака на честотомера при границата на измерване от „30 MHz“, но при границата на измерване от „300 MHz“ (с микровълнов делител на 10), не можах да направя това, тъй като в Липецк, в диапазона от 30 до 300 MHz., Има много голям брой различни работещи предаватели, чието излъчване може да се „бори“ само чрез значително намаляване на чувствителността на FM/CN при тази граница на измерване.

Повечето домашни аматьорски радиочестотни измерватели са изградени на микросхеми от логическа серия K155 или K555 TTL, които не могат надеждно да работят при честоти над 15-20 MHz. Следователно горната честота на измерване на такива устройства рядко надвишава 10 MHz, въпреки че трябва да се отбележи, че някои копия на микросхемите K555 и K133 могат да работят на честоти до 30 MHz. За да се разшири обхватът на измерване на такива устройства до 100-300 MHz (в зависимост от горната граница на честотомера 10-30 MHz), е необходимо да се включи високочестотен делител с десет на входа им.

Диаграмата на един от вариантите на такъв разделител е показана на фигурата в текста. Входният импеданс на приемника е 75 ома, входната чувствителност е 0,5 V. Диодите VD1 и VD2 заедно с R1 представляват ограничител на входното напрежение, който предпазва входа на приемника от повреда поради пренапрежение. Следва високочестотен диференциален усилвател, изграден върху един от елементите на чипа D1 (D1.1). Този усилвател повишава нивото на входното напрежение до логическо ниво и го ограничава. Това е последвано от задействане на Schmitt на втория елемент D1 - D1.2. Тригер на Schmidt генерира импулси на логическо ниво от произволен входен сигнал.

Декадният делител е сглобен на четири D-тригера, които са част от две микросхеми D2 и D3.
Особеността на микросхемите от серията K500 е, че всичките им изходи са направени в отворена верига и за тяхната работа са необходими товарни резистори, върху които ще се формират логически нива. Следователно на изходите на всички тези микросхеми са включени товарни резистори със съпротивление от 510 ома. Без тези резистори веригата няма да функционира.

Set-top box се захранва от източник 5V, като консумира ток при работа на честоти до 100 MHz, приблизително 100 mA, а при честоти до 300 MHz консумацията може да достигне 200-500 mA. В тази връзка не се препоръчва да работите с такава висока честота за дълго време, тъй като това причинява прегряване на микросхемите. Обявената чувствителност от 0,5 V също е валидна само при честоти до 100-150 MHz, при максимални честоти (до 300 MHz) чувствителността пада до 1-2 V.

Приставката е монтирана полуобемно в кутия с форма на кутия, запоена от плочи от фолио от фибростъкло. В единия край има коаксиален високочестотен входен конектор, а в противоположния край има коаксиален кабел с щепсел, предназначен за включване във входния конектор на честотомера, както и отделен проводник, през който се захранва +5V захранван (минусът се захранва през оплетката на изходния кабел).

Ролята на съгласуващото устройство се изпълнява от входния усилвател-форматор на оригиналния честотомер.