Целью данной разработки было создание малогабаритного частотомера средней
точности, пригодного для большинства радиолюбительских измерений.
Благодаря оптимальному использованию различных серий ИМС он содержит
небольшое количество микросхем при относительно широком диапазоне
измеряемых
частот. Прибором можно
измерять частоту сигналов на трех пределах- 1,10 и 100 МГц. В нем
использован пятиразрядный индикатор, что достаточно для приборов
этого класса. При работе на любом из пределов измеряемой частоты
токи, потребляемые от источника питания, не превысят 200 мА по шине
+5 В и 2 мА по шине +9 В (высвечены все "восьмерки" на индикаторах),
что тоже стало возможным благодаря сочетанию различных серий
микросхем. Принципиальная
схема частотомера приведена на рисунке. Входное напряжение
измеряемой частоты поступает на вход С триггера DD2 КР1531ТВ9.
Триггеры этой серии могут работать на частотах до 110 МГц при
потребляемом токе не более 18 мА. После деления на 4 на выходе
триггера DD2 (вывод 9) частота сигнала не превысит 25 МГц на верхнем
пределе измерений, что допустимо для счетчиков маломощных ТТЛШ серий
КР1533 и К555. В частотомере использован сдвоенный десятичный
счетчик К555ИЕ20 [1]. При используемой здесь схеме его включения на
выводах 7 и 9 частота понижена еще в 10 и 100 раз соответственно. На
входе Т счетчика - индикатора младшего разряда (микросхемы DD6)
действуют импульсы с частотой не выше 250 кГц (Тсч=4 мкс), что ниже предельного для них значения 1
МГц.
Для максимального заполнения пятиразрядного десятичного счетчика требуется 99999
импульсов с периодом Тсч=4 мкс. Следовательно,
в приборе должен вырабатываться интервал счета импульсов Тинт=100000Тсч=0,4 с, во время
которого открыто поступление входного сигнала на вход Т DD6. Для
получения необходимой стабильности временного интервала применен
генератор микросхемы DD1 с кварцевой стабилизацией. На выводе 5 DD1
действуют импульсы с периодом в 2 раз больше периода импульсов
задающего генератора, т.е. 640 мкс. Интервал счета в 0,4 с
формируется после момента сброса счетчика DD3 в процессе его счета
логическим элементом И из диодов VD1-VD5 и резистора R6, на выходе
которого через 0,4 с появляется лог.1, устанавливая триггер DD5.1 в
единичное состояние. Дифференцирующая цепочка C7R15 образует импульс
длительностью около 1 мкс, который через ключи микросхемы OD11
переводит счетчики частотомера в нулевое состояние. По окончании
этого импульса начнется новый счет импульсов действующего на входе
напряжения и отсчет нового интервала длительностью 0,4
с. После окончания счетного
интервала пришедший на вход С DD5.1 фронт установит выход триггера в
состояние лог.0. Появившаяся на инверсном выходе лог.1 через
дифференцирующую цепочку C5R10 запускает одновибратор DD5.2
[2]. Импульс с выхода DD5.2
запрещает на время индикации работу DD5.1 (на R-входе лог.1). Время
индикации можно регулировать переменным резистором R13 в диапазоне
2... 10 с. Совмещенный с резистором выключатель 82 позволяет
перевести частотомер в однократный режим работы. Повторный пуск
тогда осуществляется нажатием кнопки S1. По окончании запрета на
входе R DD5.1 очередной фронт сигнала с диодов VD1-VD5 "запишет"
лог.1 в триггер DD5.1 и цикл работы прибора
повторится. Включение
микросхемы DD11 (К561КТЗ) имеет свои особенности, так как на ней
выполнено согласование КМОП-ТТЛ уровней сигналов. Первый ключ служит
для формирования импульса обнуления в КМОП-уровнях. Второй ключ,
открываясь, дает импульс амплитудой 5 В на R-входы DD4, а третий
ключ инвертирует этот импульс для обнуления триггеров DD2. Когда
ключи закрыты, соответствующие рабочие потенциалы входов обеспечены
резисторами R4, R5 и R7. Необходимую привязку входов DD4 к уровню
лог.0 дает включение на общую шину резистора R4 сопротивлением 1
кОм, допустимым для ТТЛШ-входа микросхем серии К555 [3]. Четвертый
ключ DD11 разрешает прохождение сигнала от входа прибора на счетный
вход DD6 в интервале 0,4 с. Включение управляющего сигнала с выхода
DD5.1 на вход Х4 DD11 (а не на вход Е4) сделано специально, чтобы
избежать отрицательного рабочего фронта на входе Т DD6 при
закрывании ключа. Малое число
элементов позволяет скомпоновать прибор в удобном корпусе в виде
щупа. В предлагаемой конструкции применены микросхемы как ТТЛ,
так и КМОП-логики. Выбор их, в частности, счетчиков-индикаторов
К490ИП1, определялся наименьшими габаритами прибора. В частотомере
могут быть использованы микросхемы К531ТВ9 (DD2), К176ТМ2 (DD5), а
К555ИЕ20 можно заменить двумя микросхемами К555ИЕ6. Конденсатор С4 -
К50-35 на 16 В, остальные - К10-17. Резисторы постоянные - МЛТ,
переменный R13 - СПЗ-Зб. Кнопка S1 - любая на замыкание.
Переключатели S3 и S4 - П2К с зависимой фиксацией. Возможно
применение кварцевого резонатора другой частоты, однако необходимо
набрать на выходах DD3 тот же интервал 0,4
с. Налаживание состоит в
точной установке периода импульсов, равного 640 мкс, на выводе 5 DD1
с помощью подстроечных конденсаторов С1 и С2. Контроль вести по
образцовому частотомеру.
ЛИТЕРАТУРА 1. С. Алексеев. Применение микросхем
серии К555. - Радио, 1990, № 8, с.58. 2. С. Алексеев.
Формирователи и генераторы на микросхемах структуры КМОП. - Радио,
1985, № 8, с.31. 3. Зельдин Е. А. Импульсные устройства на
микросхемах. - М.: Радио и связь, 1991, с.49
