ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР – ЧАСТЬ 1

Н. Тычино, К. Тычино

В частотомере использован метод измерения частоты, заключающийся в определении количества периодов измеряемого сигнала за эталонный интервал времени. С помощью частотомера кроме частоты могут быть измерены период синусоидальных и импульсных сигналов, интервал времени, длительность импульсов обеих полярностей, отношение частот, а также число импульсов. Переход от одного вида измерения к другому осуществляется переключением функциональных узлов.

Прибор имеет режим контроля и в этом режиме может служить генератором стандартных частот, изменяемых декадно в пределах от 1 Гц до 10 МГц.

Результат измерения воспроизводится на шестиразрядном индикаторе и может быть выражен в герцах, килогерцах, мегагерцах, микросекундах или миллисекундах. Целая часть числа отделяется от дробной запятой, положение которой зависит от выбранного предела измерения и размерности результата.

В приборе предусмотрено автоматическое, ручное и дистаи- ционное управление. В автоматическом режиме циклы измерений периодически повторяются. Их продолжительность зависит от выбранного времени измерения и времени индикации (последнее может регулироваться в пределах от 0,1 до 5 с). При ручном управлении измерение производится однократно. Для сброса предшествующих показаний и пуска прибора предусмотрена кнопка «Пуск». Аналогичным образом осуществляется измерение при дистанционном управлении. Кнопка «Пуск» установлена также и на выносном пульте.

Диапазон измеряемых частотомером частот 0—30 МГц, действующее значение входного напряжения может лежать в пределах 0,1 —10 В. Время измерения 0,01; 0,1; 1 или 10 с. Нестабильность частоты кварцевого генератора zt 3-10~⁷ (за 8 ч), погрешность измерения + 3- 10~⁷ztl разряд.

В диапазоне 0,1 Гц — 100 кГц при действующем значении входного напряжения 0,5—10 В возможно измерение длительности одного либо десяти периодов колебаний. Метки времени (период частоты заполнения) имеют длительность 0,1; 1; 10; 10²; 10³; 10⁴; 10⁵ или 10⁶ мкс.

Прибор позволяет измерять интервалы времени от 10 мкс до 10² с (между фронтами импульсов). Полярность импульсов положительная, амплитуда 2—10 В, длительность фронта не более 0,1 *мкс.

Длительность импульсов обеих полярностей может быть измерена в пределах 10 мкс— 10² с при амплитуде 0,5—10 В. Погрешность измерений параметров импульсов равна ±3-10~⁷±1 период частоты заполнения (при крутизне фронта измеряемого импульса не менее 10 В/мкс).

Пределы измерения отношений частот от 1:1 до 10^е: 1.

Входное сопротивление прибора 100 кОм, входная емкость 50 пФ. Потребляемая мощность около 25 Вт, габариты 300Х140Х Х320 мм.

Структурная схема частотомера приведена на рис. 1. С целью некоторого упрощения прибора в нем использован метод прямого счета импульсов, принцип которого поясняется рис. 2 и 3.

Частотомер состоит из следующих узлов: входного высокочастотного устройства с аттенюатором Вх. ВЧ («Вход Аъ)\ входного низкочастотного формирующего устройства Вх. НЧ («Вход Б»); формирующего устройства ФУ; временного селектора СВр\ формирователя строб-импульса ФСт\ хропизатора Хр\ устройства сброса УСб; термостатированного кварцевого генератора; каскада умножения частоты кварца; каскадов деления частоты Д1 — Д6\ декадного делителя Дел.\ электронного счетчика с индикацией; блока питания.

Входное высокочастотное устройство усиливает (ограничивает) входной сигнал и обеспечивает надежную работу формирователя во всем диапазоне частот. Схема устройства приведена на рис. 4. Оно включает в себя входной эмиттерный повторитель (77), балансный усилитель на транзисторах 72, ТЗ, выходной эмиттерный повто-

 

Рис. 2. Принцип прямого счета импульсов, на котором основана работа частотомера

ритель (Т4). Па входе устройства включены несколько цепей: параллельная цепь R1C1 определяет входное сопротивление усилителя; кремниевые диоды Д1 и Д2 ограничивают амплитуду сигнала; последовательная цепь R3C3 корректирующая, с ее помощью выравнивается характеристика усилителя на частотах 100—400 кГц. Цепь обратной связи, которую составляют резистор R4 и конденсатор С4, обеспечивает высокое входное динамическое сопротивление.

Транзисторы Т2 и ТЗ балансного усилителя имеют общую эмит- терную нагрузку R9 и выполняют двойную роль -симметрирование и усиление напряжения. Для подъема усиления в области верхних частот в коллекторную цепь транзистора ТЗ включена катуш-

Рис. 3. Эпюры импульсных напряжений частотомера:

а – импульс сброса; б – импульсы генератора меток; в — импульсы на выходе, декадного делителя; г — строб-им пульс; д — входной сигнал; е— импульсы в

счетчике

ка LI. Цепи R7C5 и R8R10C6 служат для коррекции характеристики усилителя на низких частотах. В целях обеспечения стабильной работы выходной эмиттерный повторитель охвачен обратной связью: сигнал с эмиттерпой нагрузки (R13R14) подается на базу транзистора ТЗ через резистор /?//.

Частотный диапазон усилителя 20—32-10⁷ Гц. КоэффйЦйеит усиления на частоте 1 МГц равен примерно 30.

Рис. 6. Принципиальная схема формирования счетных импульсов

димые уровии его срабатывания обеспечиваются с помощью резисторов R11 и R17. Для выбора режима работы прибора — измерения периода или длительности импульса — применены импульсно-потен- циальные цепи совпадения на диодах. При замыкании на общий провод переключателем В1б с диодов, включенных в соответствующие цепи, снимается запирающее напряжение. Так, при измерении длительности импульса отрицательной полярности запирающее напряжение снимается с диодов Д8 и Д11 и на формирователь строб-импульса поступают импульсы «Пуск» и «Стоп»\ при измерении длительности импульса положительной полярности импульсы пуска и остановки проходят соответственно через диоды Д9 и Д10 и т. д. При измерении среднего из десяти периодов к выходу формирователя подключается декадный делитель (через диод Д/5).

Формирователь счетных импульсов (рис. 6) служит для преобразования поступающих на его вход различных по форме и амплитуде сигналов в короткие импульсы с амплитудой 5 В и длительностью фронта 7—10 не. В формирователь входят триггер Шмитта (77, Т2)_% в котором для уменьшения времени переключения использован опорный диод, и каскад усиления (ТЗ). Резистор R1 повышает входное сопротивление триггера. Двусторонний ограничитель на диодах Д1 и Д2 служит для предохранения триггера от перегрузки сигналами с большой амплитудой. За счет обратной связи (резистор R4 в цепи эмиттеров транзисторов 77 и Т2) процесс переключения триггера происходит ускоренно.

Для сохранения крутизны фронтов импульсов, сформированных триггером Шмитта, в усилителе применен высокочастотный транзистор, работающий в ключевом режиме. Необходимое напряжение смещения на его базу задается с помощью делителя (R7, Д4, R10 и R11). С помощью переменного резистора R11 устанавливается режим усилителя. Через конденсатор С4 выходные импульсы усилителя отрицательной полярности подаются на селектор.

Источник: Лучшие конструкции 27-й выставки творчества радиолюбителей. Сборник. М., ДОСААФ, 1977. 287 с. с ил. На конц. пол.: сост. А. В. Гороховский.

• Предыдущая запись: ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
• Следующая запись: ЦВЕТОМУЗЫКАЛЬНАЯ ПРИСТАВКА

Похожие посты:

• СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ (0)
• ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИП (0)
• ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИП (0)
• ЦИФРОВЫЕ ЧАСТОТОМЕРЫ (0)
• ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ постоянных напряжений и токов (0)
• ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ КОМПОНЕНТОВ (0)
• ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА (0)