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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 최대 1250MHz의 주파수 카운터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 장치는 측정된 주파수의 상한이 클 뿐만 아니라 다양한 추가 기능도 갖추고 있습니다. 초기값으로부터의 주파수 이탈, 펄스의 지속 시간 및 그 사이의 휴지 시간을 측정하고 펄스 수를 계산합니다. 넓은 범위 내에서 분할 계수를 설정할 수 있어 입력 신호의 주파수 분할기로도 사용할 수 있습니다. 제안된 주파수 측정기는 AD8611ARZ 전압 비교기[1], LMX2316TM 주파수 합성기[2], 74HC74D D-트리거[3], 74HC151D 선택기-멀티플렉서[4], PIC16F873A-1/SP 마이크로 컨트롤러 등 5개의 마이크로 회로를 포함합니다. 7805] 및 통합 전압 조정기 TL1602. 이는 기호 LCD WH6B [XNUMX]에 측정 결과를 표시합니다. 주요 기술 특성
장치가 꺼지면 마이크로 컨트롤러는 EEPROM에 설정된 작동 모드를 기억하고 켜면 이를 복원합니다. 주파수 측정기 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 3. DD1 마이크로컨트롤러의 클록 생성기는 ZQ13 석영 공진기에 의해 안정화됩니다. 트리머 커패시터 C4을 사용하면 클록 주파수를 정확히 5MHz로 설정할 수 있습니다. +2V 전압 조정기는 DA23 칩에 조립됩니다. 트리머 저항 R1은 LCD 화면 HG21의 백라이트 밝기를 조정합니다. 이미지의 최적 대비는 트리밍 저항 RXNUMX을 사용하여 설정됩니다.
SB1-SB3 버튼은 장치를 제어합니다. 버튼 SB1은 측정된 매개변수를 선택하는 데 사용됩니다. SB2 버튼을 사용하여 측정된 신호가 공급되는 커넥터를 선택합니다. 입력 신호의 주파수 및 모양에 따라 XW1(주파수 0,1Hz~80MHz의 로직 레벨 펄스), XW2(주파수 1Hz~80MHz의 아날로그 임의 파형 신호)가 될 수 있습니다. 또는 XW3(20..1250MHz 주파수의 신호). SB3 버튼은 펄스 카운터 및 주파수 드리프트 측정 모드에서 측정을 시작하고 중지합니다. 이 버튼을 길게(1초 이상) 누르면 주파수 측정 모드에서 주파수 분할 모드로 전환되고 결과가 XW1 커넥터로 출력됩니다. 버튼을 누르지 않으면 저항 R12-R14가 연결된 마이크로컨트롤러 입력에서 높은 레벨을 유지합니다. 저항 R4 및 R6은 비교기 DA100의 비반전 입력에서 약 1mV의 일정한 오프셋을 생성합니다. 저항 R5, R7은 비교기의 스위칭 특성에서 히스테리시스를 얻기 위해 필요한 포지티브 피드백 회로입니다. 다이오드 VD1 및 VD2는 저항 R2와 함께 비교기의 반전 입력에서 양방향 입력 전압 제한기를 형성합니다. 1GHz 범위의 주파수 합성기에서 작동하는 것이 주요 목적인 DD1,2 칩에는 커넥터 XW2에 공급되는 입력 신호의 주파수를 나누기 위해 설명된 장치에서 사용되는 가변 분배 계수를 가진 두 개의 주파수 분배기가 포함되어 있습니다. 그리고 XW3을 지정된 횟수만큼 반복합니다. 마이크로컨트롤러는 직렬 인터페이스(시계, 데이터, LE 입력)를 통해 명령을 전송하여 이 마이크로 회로의 분할 계수와 작동 모드를 설정합니다. 설정 모드에 따라 Fo/LD 출력은 이러한 분배기 중 하나의 결과를 수신합니다. 저항 R19와 커패시터 C19는 마이크로 회로 DD1의 전원 필터를 형성하고 다이오드 VD3 및 VD4는 커넥터 XW3에 직접 연결된 주파수 분배기 중 하나의 입력을 과부하로부터 보호합니다. DD4.1 트리거에는 주파수 분배기의 출력 신호에서 0,5μs 지속 시간의 펄스를 생성하는 단일 진동기가 조립됩니다. 타이밍 회로는 저항 R17과 커패시터 C10입니다. 커넥터 XW1에 공급되는 펄스 형성기는 콜렉터 부하-저항 R1을 사용하여 트랜지스터 VT8에 조립됩니다. 마이크로 컨트롤러의 RC5 출력이 높은 논리 레벨로 설정되면 작동합니다. 그렇지 않으면 드라이버가 꺼지고 XW1 커넥터에 공급되는 외부 신호에 영향을 주지 않습니다. 따라서 커넥터 XW1은 논리 신호의 주파수와 지속 시간을 측정할 때뿐만 아니라 펄스를 계산할 때 입력이 될 수도 있고 주파수 분할 모드에서 출력이 될 수도 있습니다. 저항 R11은 실수로 커넥터 XW0에 적용되는 높은 진폭 신호로부터 선택기 멀티플렉서 DD2의 입력 1을 보호하는 역할을 합니다. 선택기 멀티플렉서는 마이크로 컨트롤러의 명령에 따라 커넥터 XW1의 TTL 레벨 펄스 또는 커넥터 XW2에서 수신되어 비교기 DA1에 의해 이러한 펄스로 변환되는 신호를 펄스의 주파수 및 지속 시간 측정용 입력에 공급합니다. 또는 커넥터 XW3에서 수신되어 DD1 칩의 주파수 분배기를 통과한 신호입니다. 마이크로 컨트롤러는 주파수, 지속 시간 측정 및 펄스 계산과 같은 기본 작업을 수행합니다. 또한 측정 결과를 HG1 LCD에 표시하고 전체 장치의 작동을 제어합니다. 마이크로컨트롤러 프로그램은 MPLAB IDEv7.5 프로그램 개발 환경의 일부인 MASM 어셈블리 언어로 작성되었습니다. 주파수 측정 모드에서 마이크로컨트롤러는 사용자가 선택한 측정 간격(0, 0,01, 0,1 또는 1초) 동안 T10CKI 입력에서 수신된 펄스를 계산합니다. 커넥터 XW3에 공급되는 신호의 주파수를 측정할 때 해당 주파수는 먼저 DD1000 칩의 분배기 중 하나에 의해 1으로 나뉩니다. 하이 로직 레벨 펄스의 지속 시간을 측정할 때 마이크로컨트롤러는 INT 입력에서 측정된 펄스의 상승 에지를 기반으로 클록 주파수를 나누어 얻은 1MHz의 주파수로 펄스 카운트를 시작합니다. 측정된 펄스의 하강 에지에서 이 카운트를 중지합니다. 낮은 레벨 펄스의 지속 시간을 측정하는 경우 카운트는 하강 에지를 따라 시작하고 상승 에지를 따라 끝납니다. 주파수 드리프트 측정 모드가 활성화되면 마이크로컨트롤러는 입력 신호의 주파수를 처음 측정한 다음 주기적으로 이러한 측정을 반복합니다. 프로그램은 각 후속 측정에서 첫 번째 측정 결과를 빼고 표시기에 현재 차이를 표시합니다. 이 모드를 중지하면 LCD는 측정 중에 기록된 초기 주파수 편차에서 위아래로 기록된 최대 주파수 편차를 표시합니다. TTL 레벨로 논리 펄스의 반복 속도를 측정하려면 SB2 버튼을 사용하여 XW1 입력 커넥터를 선택하십시오. 마이크로컨트롤러는 출력 RC0-RC2에서 코드 000을 생성하여 선택기 DD2를 커넥터 XW1의 신호가 주파수 측정을 위해 마이크로컨트롤러의 TOSK1 입력으로 전송되고 펄스 지속 시간 측정을 위해 INT 입력으로 전송되는 상태로 설정합니다. 프로그램은 측정 결과를 HG1 LCD(그림 2)에 표시하고 높은(H) 레벨과 낮은(L) 레벨 펄스의 지속 시간이 화면에 교대로 표시됩니다. 맨 윗줄 오른쪽에 있는 코드는 지정된 계산 시간을 의미합니다: "10" - 10초, "1" - 1초, ".1" - 0,1초 및 ".01" - 0,01초. 선택한 입력 커넥터의 기호는 하단 라인 오른쪽에 표시됩니다: TTL - XW1, VHF - XW2, UHF - XW3.
아날로그 신호(최대 80MHz)의 주파수를 측정하는 경우 SB2 버튼을 사용하여 입력 XW2를 선택합니다. RC0-RC2 출력에서 마이크로 컨트롤러는 코드 001을 생성하여 DA2 비교기에 의해 직사각형 펄스로 변환된 XW2 커넥터의 신호가 마이크로 컨트롤러의 TOCKI 입력에 공급되는 위치로 DD1 멀티플렉서를 이동합니다. 프로그램은 신호 주파수를 측정하고 그 결과를 LCD에 표시합니다(그림 3).
최대 1250MHz 주파수의 RF 신호를 측정하려면 SB2 버튼을 사용하여 XW3 입력 커넥터를 선택하십시오. 그것의 신호는 입력 f로 이동합니다.IN DD1 칩에 주파수 분배기가 있습니다. 분할 계수는 마이크로컨트롤러에 의해 1000으로 설정됩니다. DD0,5 트리거의 원샷에 의해 약 4.1μs 지속 시간의 펄스로 변환된 주파수 분배기 출력의 신호는 DD2 멀티플렉서를 통해 공급됩니다. 마이크로 컨트롤러의 TOCKI 입력. 멀티플렉서는 마이크로 컨트롤러의 출력 RC010-RC0에서 코드 2에 의해 이에 필요한 상태로 설정됩니다. 마이크로 컨트롤러 프로그램은 주파수를 측정하고 분할 계수를 고려하여 결과를 LCD에 표시합니다(그림 4).
카운트할 펄스는 입력 커넥터 XW1 또는 XW2에 공급됩니다. SB2 버튼을 사용하여 이러한 입력 중 하나를 선택하고 SB1 버튼을 사용하여 COUNTER 모드를 선택합니다(그림 5). SB3 버튼을 누르면 카운트가 시작되며 화면의 OFF 표시가 ON 표시로 대체됩니다. 카운트를 중지하려면 버튼 SB3을 다시 누르면 ON 라벨이 OFF 라벨로 대체됩니다. 프로그램은 시작부터 정지까지의 시간 동안 누적된 펄스 수를 LCD에 표시합니다.
주파수 드리프트를 측정하기 위해 신호(모양과 주파수에 따라)가 입력 커넥터 XW1-XW3 중 하나에 공급되고 이 커넥터는 SB2 버튼으로 선택되며 "+/-FREQUENCV" 기능(이름은 OFF 라벨과 함께)를 SB1 버튼으로 선택합니다. SB3 버튼을 눌러 시작하고 OFF 라벨은 ON 라벨로 대체됩니다. 장치는 주파수 드리프트를 측정하고 LCD에 현재 값을 표시합니다(그림 6). SB3 버튼을 다시 눌러 측정을 중지하면 측정 중에 기록된 최대값이 원본에서 위아래로 이동하는 LCD 주파수에 나타납니다(그림 7).
최대 80MHz의 주파수로 아날로그 신호의 주파수를 분할하려면 SB2 버튼을 사용하여 XW2 입력 커넥터를 선택하고 분할할 주파수에 신호를 적용하십시오. 비교기 DA1의 출력에서 DD1 칩의 주파수 분배기 R_Counter의 OSCIN 입력으로 이동합니다. 마이크로컨트롤러는 직렬 인터페이스를 통해 이 분배기의 필요한 분할 계수를 설정하고 해당 출력을 마이크로 회로의 Fo/LD 출력에 연결합니다. SB1 버튼을 누르면 분주계수가 감소하고, SB2 버튼을 누르면 증가합니다. 버튼을 오래 누를수록 계수가 더 빨리 변합니다. 마이크로컨트롤러는 RC5 출력을 높게 설정하여 XW1 커넥터를 출력 모드로 전환합니다. 출력 RC0-RC2에서 마이크로 컨트롤러는 코드 000을 생성하므로 커넥터로 출력되는 신호는 주파수 측정을 위해 마이크로 컨트롤러의 T0SCI 입력으로도 이동합니다. 이 모드에서는 펄스 지속 시간이 측정되지 않습니다.
그림에서. 그림 8은 XW19,706 커넥터에 공급되는 2MHz 신호의 주파수를 100으로 나눈 결과를 보여줍니다. 이 경우 지속 시간이 1μs인 하이 로직 레벨 펄스가 XW197,06 출력에서 0,5kHz의 주파수를 따릅니다. 50~1200MHz 주파수의 신호는 분할을 위해 XW3 커넥터에 공급됩니다. 유사한 방식으로 처리되지만 유일한 차이점은 작업에 DD1 칩의 더 높은 주파수 N-카운터 주파수 분배기가 포함된다는 것입니다. 그림에서. 그림 9는 200,26MHz의 주파수를 2000으로 나눈 결과를 보여줍니다. 출력 주파수는 100,13kHz입니다.
주파수 측정기는 양면이 1mm 두께의 유리 섬유 호일로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 그 그림은 그림 10에 나와 있습니다. 그림 11에 요소의 배치가 나와 있습니다. 0805. 고정 저항기와 대부분의 커패시터는 표면 장착용 크기 21입니다. 트리머 저항 R23 및 R655 - SH-13MCL, 트리머 커패시터 C3 - TZC300P110A00R4. 산화물 커패시터 C6 및 CXNUMX은 와이어 리드가 있는 알루미늄입니다.
커넥터 XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20/133_N [7]. 이들은 길이가 약 50mm이고 특성 임피던스가 100Ω인 동축 케이블 조각으로 보드에 연결됩니다. 버튼 SB1-SB3 - TS-A3PG-130. HG1 표시기는 M10 나사를 사용하여 보드 위의 3mm 높이 스탠드에 장착됩니다. 장치는 플라스틱 하우징 Z-28[8]에 조립됩니다. 전면 패널에는 LCD 화면용으로 70x25mm 크기의 직사각형 구멍이 잘려져 있고 버튼용으로 직경 3mm의 구멍 100개가 뚫려 있습니다. 버튼 자체는 12x1,5x3mm 크기의 유리 섬유 보드에 설치되며 MXNUMX 나사로 뒷면의 전면 패널에 부착됩니다. 케이스 왼쪽에는 전원 소켓이 있고, 오른쪽에는 전원 스위치가 있습니다. 입력 총검 커넥터는 케이스 후면 벽에 있습니다. 주파수 카운터를 설정하는 방법은 다음과 같습니다. - 튜닝 저항기 R21을 LCD 화면의 최적 이미지 대비로 설정합니다. -트리밍 저항 R23으로 LCD 백라이트의 필요한 밝기를 설정하십시오. - 튜닝 커패시터 C13을 사용하여 마이크로컨트롤러 클록 주파수를 정확히 4MHz와 동일하게 설정합니다. 이렇게 하려면 디지털 주파수 측정기(Ch1-3 또는 기타)를 XW63 커넥터에 연결하고 SB3 버튼을 누른 상태에서 조정 중인 장치를 켜고(이 경우 LCD에 "TEST"라는 문구가 표시되어야 함) 튜닝 커패시터 C13의 회전자를 회전시켜 외부 주파수 측정기에서 최대 100000Hz에 가까운 판독값을 얻습니다. 이 주파수 설정 오류는 조정 중인 장치의 오류에 직접적인 영향을 미친다는 점을 잊지 마십시오. Sprint Layout 5.0 형식의 인쇄 회로 기판 도면과 마이크로 컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/02/f_metr.zip에서 다운로드할 수 있습니다. 문학
저자: V. Turchaninov
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