Простой частотомер. Схема

 Частотомеры, построенные по “медленной” схеме популярны среди радиолюбителей потому, что их схема проще и не требует применения регистров или триггеров для запоминания данных предыдущего измерения. Но, недостаток таких частотомеров в их медленности. Многоразрядный частотомер без переключателя пределов на процесс измерения тратит не менее секунды, плюс ещё несколько секунд на время индикации. Такое продолжительное время измерения не только неудобно тем, что если вы устанавливаете частоту генератора подстройкой контуров или резисторов и одновременно измеряете частоту, то на показание прибора оказывает влияние так же и сам процесс регулировки частоты, поскольку, если во время измерения частота изменяется, то оказания частотомера вообще непредсказуемы. То есть, нужно подстроить частоту и ждать как минимум два цикла измерения чтобы посмотреть результат. А можно просто забыть об этом и получить неправильный результат.
Будет удобнее, если процессом измерения управлять вручную, – при помощи кнопки “ПУСК”, после нажатия которой начинается измерение. Таким образом, каждый раз, желая измерить частоту нужно нажимать эту кнопку.
Принципиальная схема частотомера по такой схеме показана на Рис.1. Это низкочастотный шестиразрядный частотомер, измеряющий частоту до 999999 Гц. Конечно, используя входной делитель можно измерять и более высокие частоты.


Чувствительность прибора около 50 mV. Входной сигнал подаётся на разъём Х1. На микросхеме D1 выполнен усилитель-ограничитель и управляемый формирователь логических импульсов. Блокировка прохождения импульсов производится подачей единицы на вывод 13 D1.4. При этом триггер Шмитта фиксируется.Измерительный счётчик выполнен на шести счётчиках – дешифраторах D4-D9 и шести семисегментных индикаторах Н1-Н6.

Устройство управления и генератор образцовой частоты выполнено на D2 и D3. Микросхема D2 – К176ИЕ12, она предназначена для часов и имеет множество функций. Но здесь работает только кварцевый мультивибратор ( на резонаторе Q1 ) и счётчик – формирователь импульсов частотой 1 Гц. Вход обнуления этого счётчика ( вывод 5 ) служит для его блокировки по завершению цикла измерения. Триггер D3.1 делит частоту 1 Гц на два, а триггер D3.2 управляет запуском и остановкой измерения.
В исходном состоянии на выходе D3.2 будет логическая единица. В этом положении входной триггер Шмитта закрыт и схема находится в режиме индикации результата предыдущего измерения.
Нажав на кнопку S1 мы устанавливаем D3.2 в обратное положение. Цепь C10-R8 формирует коротенький импульс, который быстро обнуляет счётчики. Импульс короткий, но всё же на частоте измерения около 1 МГц он может дать некоторую погрешность ( порядка 1-2 младших разрядов ), поэтому, открывание триггера Шмитта задержано на более длительный период при помощи цепи R10-R7-C9.
Далее происходит запуск D2 и на его выводе формируется один импульс периодом 1 Гц. В течении этого времени идёт измерение так как триггер Шмитта открыт. После завершения импульса триггер D3.1 переходит в единичное состояние, которое длится недолго, так как единица с прямого выхода D3.1 поступает на вход S D3.2 блокирует и переключает его в единичное состояние. Единица, возникшая на выходе выводе 13 D3.2 блокирует триггер Шмитта, возвращает D3.1 в нулевое положение и обнуляет и фиксирует счётчик D2. Диод VD5 ускоряет этот процесс.
В результате, подсчёт импульсов прекращается и на индикаторах Н1-Н6 отображается результат измерения.
Питается прибор от сетевого адаптера для “Денди“ или подобных. L1 – 50 витков ПЭВ – 0,53 на ферритовом кольце диаметром 10 мм.
Печатная плата не приводится, так как устройство собиралось на макете.
Налаживание практически не требуется. Если будут сбои в обнулении D4-D9 нужно немного увеличить ёмкость С10. Установка точности – конденсаторами С6 и С7.

источник: ” РАДИОКОНСТРУКТОР “, 01 – 2005, стр.21-22.

Схемы делителей частоты

 

     Схема пробника-делителя частоты для частотомера.

Схема пробника-делителя ( Рис.1 ) хорошо подходит для измерения высокочастотных сигналов в схемах, где требуется малое вмешательство из-за возможного ухода частоты. Предлагаемый пробник-делитель к частотомеру предназначен для измерения частоты в диапазоне 60 – 2300 МГц. Входной сигнал через ФВЧ С2L1 с частотой среза Fc = 55 МГц поступает на вход СВЧ усилителя на VT1. Его исток заземлён по переменному току конденсаторами С7, С8.

  Диоды VD1, VD2 защищают вход VT1 от перегрузки по напряжению. Усиленный сигнал подаётся на первый счётчик-делитель DD1 (коэффициент деления 4), второй делитель DD2 (4) и на третий делитель DD3 (10). Далее сигнал через преобразователь ЭСЛ/ТТЛ на транзисторах VT2, VT3 поступает на выход (ХР2).

  Катушка L1 – бескаркасная, имеет 8 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм и наматывается на оправке 5 мм. В качестве DD2 можно применить микросхему К193ИЕ7. Если в качестве DD1 использовать К193ИЕ5, верхний диапазон измеряемых частот снизится до 1,5 – 1,7 ГГц.

   Отдельные экземпляры ИМС К193ИЕ7 устойчиво работают на частотах 2,7 – 2,9 ГГц. Делитель выполнен поверхностным монтажом и заключён в латунный экран, однако возможно применение обычного монтажа. При использовании фольгированного текстолита (е = 4,7) ширина печатных дорожек входных сигнальных цепей (сток-исток VT1, вход DD1) должна быть примерно 1,5 мм, а для фольгированного фторопласта (е = 2,9) – 3 мм (при толщине материала подложки 1 мм).

  Делитель рассчитан на низкоомную нагрузку и имеет низкое входное сопротивление (50 ом). Для измерения сигналов высокоомных источников элементы R1, R2, C1, VD1, VD2 необходимо исключить, а ёмкость С2 – уменьшить до 1 пФ. При этом во избежание пробоя  VT1 не рекомендуется измерять СВЧ колебания большой амплитуды. Делитель для удобства работы можно оснастить съёмными низкоомным и высокоомным зондами.

  Данная схема хорошо демонстрирует построение высокочастотного делителя. В ней можно применять в качестве первых делителей микросхемы:

   *К193ИЕ5 ( на 4 с максимальной частотой 1 – 1,5 ГГц );

                   *SP8610 ( на 4 предел 1 ГГц );

                  *К193ИЕ7 ( на 4 предел 2 – 2,5 ГГц );

                  *К193ИЕ2 ( на 10 предел 500 МГц );

                  *SP8685 ( на 10 предел 600 МГц ).

  В качестве последующих делителей могут быть применены следующие микросхемы:

 *К500ИЕ137 ( на 10 предел 125 МГц );

                *К500ИЕ136 ( на 16 предел 125 МГц );

                *К531ИЕ14 ( на 10 предел 80 МГц ).

  Их следует компоновать для получения требуемого коэффициента деления и максимальной частоты счёта. Только необходимо при соединении каскадов на ЭСЛ микросхемах с каскадами на ТТЛ и КМОП после ЭСЛ включить буферный каскад, подобный каскаду на VT2 ( Рис.1 ) для согласования логических уровней.

      Схема высококачественного пробника-делителя.

   Ещё лучшим вариантом для высокочастотного делителя будет применение специализированной микросхемы фирмы Phillips SAB6456 (Рис.2).

   Этот делитель имеет следующие параметры:

                  *  коэффициент деления  …………………………………….  64/256;

                *  напряжение питания  ……………………………….….  4,5 – 5,5В;

                *  ток потребления  ……………………………………………… 21 мА;

                *  входная частота  ……………………………………  70 – 1000 МГц;

                *  чувствительность  ………………………………………………  1 В;

    Если оставить вывод 5 микросхемы SAB6456 свободным, её коэффициент деления будет 64, при заземлённом выводе – 256.

  Делитель обладает очень высокой чувствительностью, частотомер с этим делителем можно также использовать как индикатор частоты для обнаружения ВЧ передатчиков, принимая сигнал на телескопическую антенну.

В. Г.  Белолапотков, А. П. Семьян  «500 схем для радиолюбителей  ШПИОНСКИЕ ШТУЧКИ И НЕ ТОЛЬКО» Наука и техника, Санкт-Петербург, 2007г, стр. 240 – 243.