Каталог радиолюбительских схем

В. Скрыпник

Прибор предназначен для измерения частоты периодических сигналов частотой до 40 МГц при входном напряжении 50 мВ и выше. Его особенностью является пофрагментная индикация измеряемой частоты на четырехразрядном индикаторе. В зависимости от требуемой точности измерение производится в три этапа.

Для грубой оценки частоты обычно достаточно знать целое число мегагерц и сотни и десятки килогерц. При этом внимание измеряющего не рассеивается на прочтение всего восьмиразрядного числа — ему важны только числа в старших разрядах. С другой стороны, встречаются измерения, когда важны значения частоты в младших разрядах, например, при подготовке частоты кварцевых резонаторов, исследовании узкополосных фильтров и т. д. Допустим, измеряемая частота равна 28152,658 кГц. Если нужна только грубая оценка частоты, выраженная в мегагерцах, то нажимаем кнопку “МГц”. На индикаторе при этом будет число 28,15. В том же случае, когда требуется большая точность, нажимаем кнопку “кГц” — на индикаторе будет индицироваться число 152,6. В данном случае число 28, соответствующее целому числу мегагерц, “уходит” в переполнение и не индицируется. Если снова необходимо уточнение значения частоты, то нажимаем кнопку “Гц”. При этом на индикаторе будет высвечиваться число 2658, представляющее собой остаток измеряемой частоты в герцах. Это очень удобно при измерении большого числа близких частот. Кроме того, такое построение частотомера позволяет сократить число микросхем и знаковых индикаторов по сравнению с обычным восьмиразрядным частотомером.

Принципиальная схема частотомера изображена на рис. 1. Напряжение измеряемой частоты поступает через разъем XI и конденсатор С1 на вход формирователя прямоугольных импульсов. На транзисторах V3, V5 и V6 собран широкополосный усилитель-ограничитель. Полевой транзистор V3 обеспечивает прибору высокое входное сопротивление. Диоды VI и V2 предохраняют транзистор V3 от повреждения при случайном попадании на вход прибора высокого напряжения. Цепочкой C2R2 осуществляют частотную коррекцию входа усилителя.

Транзистор V7, включенный эмиттерным повторителем, согласует выход усилителя-ограничителя со входом логического элемента D1.1 микросхемы D1, обеспечивающей дальнейшее формирование прямоугольных импульсов. Сигнал проходит последовательно через четыре элемента 2И-НЕ D1.1...D1.4. С выхода элемента D1.4 сформированные импульсы поступают на счетный вход (<) - триггера D2. Входная частота делится на 2 и не превышает 20 МГц, что позволяет последующие ступени деления выполнить на микросхемах серии К133.

Рис. 1. Принципиальная схема малогабаритного частотомера
Щелкани мЫшей для посмотрения

С выхода триггера D2 измеряемая частота подается на вход 4 элемента запрета D23.4. На вход 5 этого элемента поступают импульсы разрешения счета с узла управления, а с его выхода 6 импульсы идут на первый декадный делитель частоты D12. С выходов этой микросхемы число в двоично-десятичной форме поступает на триггеры памяти D13, которые предотвращают мелькание цифр на индикаторе в процессе счета. С выходов микросхемы D13 двоично-десятичное число подается на входы дешифратора D14, к выходам которого подключен десятичный знаковый индикатор Н4, индицирующий младший разряд числа.

С выхода 11 декадного счетчика D9 импульс переноса поступает на вход счетчика старшего разряда. На входы 3 и 12 триггеров памяти D4, D7, D10, D13 поступают импульсы перезаписи с узла управления, а на вход 3 декадных делителей D3, D6, D9, D12 — импульсы сброса.

Датчик временного интервала собран на микросхемах D15...D21. Задающий тактовый генератор собран на микросхеме D15 и кварцевом резонаторе Z1 на частоту 5 МГц. Коррекция частоты осуществляется конденсаторами С6 и С7. Декадные делители частоты собраны на микросхемах D16...D21. Нижние (по схеме) секции кнопочных переключателей S1 и S2, а также переключатель S3 служат для установки точности измерения частоты, а верхние секции переключателей S1 и S2 для переключения соответствующей запятой. Индикация запятых осуществляется светодио-дами V8 и V9. С выхода 11 декадного делителя D21 на вход узла управления поступают тактовые импульсы частотой следования 50 кГц при нажатой кнопке S1 “МГц”, 500 Гц — при нажатой кнопке S2 “кГц” и 5 Гц — если нажата кнопка S3 “Гц”.

Узел управления собран на микросхемах D22...D25. Он вырабатывает импульсы разрешения счета, перезаписи числа в триггерах памяти и импульсы сброса декадных счетчиков. Весь цикл счета происходит в течение двенадцати тактовых импульсов и составляет 240 мкс, 24 мс или 2,4 с на пределах измерения “МГц”, “кГц” и “Гц” соответственно. Причем в течение первых десяти тактовых импульсов разрешено прохождение импульсов измеряемой частоты на вход декадных счетчиков. В течение одиннадцатого тактового импульса вырабатывается импульс перезаписи, а в течение двенадцатого — импульс сброса.

На микросхеме D22 собран делитель на 12. В течение первых десяти тактов на ее выводах 9 я 11 действует логический 0, а на выводе 3 элемента D23.1—логическая 1, разрешающая прохождение сигнала через элемент D23.4.

Рис. 2. Принципиальная схема блока питания малогабаритного частотомера

Импульсы перезаписи вырабатываются на выходе элемента ЗИ-НЕ D24.2, а импульсы сброса — элементом D24.3. Через соответствующие инверторы микросхемы D25 и D24.1 эти импульсы поступают к триггерам памяти и декадным счетчикам.

Схема блока питания, обеспечивающего частотомеру напряжение +5 В для питания микросхем и +200 — для питания знаковых индикаторов Н1...Н4, показана на рис. 2. Стабилизатор напряжения +5 В собран на микросхеме А1 и транзисторе V10. Переменным резистором R20 устанавливают выходное напряжение 5В. Для уменьшения мощности, рассеиваемой транзистором V10, в его эмиттерную цепь включен проволочный резистор R23. Цепочка R22C11 снижает пульсации напряжения на выходе стабилизатора.

Без изменения параметров частотомера вместо микросхем К130ЛАЗ (D1) и К130ТВ1 (D2) можно использовать аналогичные им микросхемы серии К131, а вместо микросхем D3...D25 соответствующие им из серии К155. В формирователе импульсов полевой транзистор КПЗОЗД (V3) можно заменить на КПЗОЗ или КП307 с любым буквенным индексом, транзистор КТ347 (V5) — на КТ326, а КТ368 (V6, V7) —на КТ306.

Дроссель L1 типа Д-0,1 или самодельный — 45 витков провода ПЭВ-2 0,17, намотанных на каркасе диаметром 8 мм. Все переключатели типа П2К.

Знаковые индикаторы Н1...Н4 могут быть любого другого типа. Причем, если они имеют встроенную “запятую”, то светодиоды V8, V9 и резисторы R18, R19 можно исключить и переключать соответствующие катоды “запятых”.

Рис. 3. Внешний вид частотомера

Рис. 4. Схема размещения деталей и блоков прибоа в футляре

В стабилизаторе напряжения блока питания можно применить микросхему К142ЕН1 с любым буквенным индексом. Транзистор П202 можно заменить любым другим из серий П213...П217. Для выпрямителя пригодны другие диоды, рассчитанные на прямой ток не менее 1 А, Диод КД105В можно заменить на Д226Б или Д7Ж.

Трансформатор блока питания выполнен на магнито-проводе Ш16Х32. Обмотка I содержит 1830 витков провода ПЭВ-1 0,15, обмотка II—1800 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка III — 90 витков провода ПЭВ-1 0,8.

Внешний вид частотомера показан на рис. 3, а расположение плат внутри корпуса — на рис. 4. Цифровые индикаторы и кнопочные переключатели S1...S4 расположены на верхней панели. Входной разъем установлен на боковой стенке рядом с платой формирователя импульсов. На боковых стенках корпуса установлена откидывающаяся металлическая ручка для переноски частотомера и установки его в наклонном положении. На рис. 5 приведен рисунок токонесущих проводников и расположение деталей на печатной плате формирователя импульсов. Чертеж основной, платы здесь не дается, так как он зависит от используемых в частотомере микросхем.

Рис. 5. Плата формирователя импульсов:
а - печатный монтаж; 6 — расположение элементов (зеркально)

Правильно собранная цифровая часть частотомера регулировки обычно не требует. В незначительной коррекции частоты нуждается задающий кварцевый генератор. Это осуществляется подстроечным конденсатором С7. Контроль частоты ведется по какому-либо промышленному частотомеру или по KB приемнику, настроенному на частоту 5, 10 или 15 МГц, где работают станции точной частоты, и времени. Установку частоты задающего генератора производят по нулевым биениям с сигналом образцовой частоты.

Для регулировки формирователя прямоугольных импульсов надо к разъему XI подключить генератор сигналов типа Г4-102, а к эмиттеру транзистора V7 — высокочастотный осциллограф, например типа С1-65. Подбором резисторов R3 и R4 надо добиться, чтобы в диапазоне частот до 40 МГц происходило формирование прямоугольных импульсов. Эти операции повторяют несколько раз, постепенно снижая уровень входного напряжения.

В заключение регулировки надо проверить работу частотомера, наблюдая за показаниями индикатора.

ВРЛ84: Сост. В. Г. Борисов. — М.: ДОСААФ, 1983, — 79 с, ил. 35 к.
Источник материала