Схема делителя напряжения для китайского частотомера. Входной делитель частоты. Цифровые микросхемы и их применение

Сразу оговорюсь, что схемотехника построения делителей частоты на ТТЛ и КМОП практически ничем не отличается (единственным отличием может быть существование того или иного счетчика в каждой из серий). Таким образом схемы, приведенные в статье, могут быть использованы для построения делителей как на КМОП, так и на ТТЛ логике.

Проще и нагляднее всего реализовать делитель частоты с помощью счетных триггеров (D-триггеров). Именно такие триггеры являются основой для построения счетчиков. Они работают в широком диапазоне частот (от 0 до граничной частоты переключения элементов серии), достаточно помехоустойчивы, не требуют дополнительных навесных элементов и просты в повторении. Еще один вариант – использование в качестве делителя JK-триггер. Поскольку такой триггер поистине универсальный, его несложно включить в счетном режиме. Ниже представлено две схемы-делителя на 2. Один из них собран на счетном триггере (1 элемент микросхемы ТМ2), второй на JK-триггере (рис.1).

Рис.1. Делитель на D и JK триггере

Соединив несколько делителей на 2 можно получить линейку с выходными частотами f/2, f/4, f/8, f/16 (выходы Q1, Q2, Q3, Q4 соответственно (рис.2).

Рис.2

Поскольку в одном корпусе ТМ2 находится 2 D-триггера, то на одной микросхеме несложно собрать делитель частоты на 3 (рис.3).

Рис.3

Для построения делителя на 5 на JK-триггерах в схему придется добавить логический элемент 2И-НЕ (рис.4).

Рис.4

Еще один корпус ТМ2 понадобится чтобы построить делитель частоты на 10 (рис.5).

Рис.5

Для большего коэффициента деления удобнее использовать микросхемы счетчиков:

Делитель на 60

Делитель на 1000

Особый интерес представляет микросхема серии ТТЛ – К155ИЕ2. Состоит она из двух блоков — делителя на 2 (вход С1) и делителя на 5 (C2). При соединении выхода первого делителя (вывод 12) с входом второго, легко получить делитель на 10 (рис.6 а). Еще один полезный узел микросхемы — 2 входа сброса, соединенных по «И» (выводы 2,3). Благодаря этому узлу и выводам выхода с каждого триггера счетчика (выводы 12,9,8,11) несложно собрать делитель с числом от 2 до 10 без использования дополнительных элементов. Для примера на рисунке 6 б изображен делитель на 6, а на рис. 6 в – делитель на 8.

ЗОНД НА ПОЛЕВОМ МОП ТРАНЗИСТОРЕ ДЛЯ ЧАСТОТОМЕРА

Рис. 24.1

Зонд может работать на частоте до 100 МГц с усилением, по меньшей мере равным 1. Транзистор BF981 используется благодаря своей ма­лой входной емкости (2,1 пФ). Защита полевого транзистора T1 обес­печивается большими сопротивлениями резисторов в его входной цепи. При необходимости следует подобрать сопротивление резистора в цепи истока таким образом, чтобы получить напряжение 7-8 В на стоке транзистора Т1.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ 40 МГЦ ДЛЯ ЧАСТОТОМЕРА

В этом устройстве за двумя каскадами усиления установлен триггер. С помощью переменного резистора сопротивлением 470 Ом удается оптимизировать смещение в режиме холостого хода.

M. Perner, Funkamateur, Berlin, No. 4/98, p. 417 Рис. 24.2

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА МИКРОСХЕМЕ NE952

Funkamateur, Berlin, No. 10/98, p. 1152 Рис. 24.3

Предварительный усилитель, соответствующий приведенной схеме, имеет полосу пропускания 50 МГц, коэффициент усиления пример­но 40 и может быть использован в милливольтметре или в качестве входного каскада частотомера. Резистор сопротивлением 10 Ом, под­ключенный между выводами 4 и 11 микросхемы, позволяет получить коэффициент усиления 100 при немного уменьшенной ширине по­лосы пропускания. Устраняя связь между выводами 3 и 12, а также с резистором сопротивлением 100 Ом, включенным между вывода­ми 4 и 11, можно достичь коэффициента усиления, равного 10. Вы­ходной импеданс составляет примерно 20 Ом.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ 64/1000 ДЛЯ ЧАСТОТОМЕРА

F. Sichla, Funkamateur, Berlin, No. 1 /96, p. 44, 45 Рис. 24.4

Предварительный делитель U813 может применяться для работы на частотах в диапазоне от 80 до 1000 МГц. Он делит частоту входного сигнала на 64, если вывод 5 никуда не подключен, на 128, если послед­ний соединен с положительным выводом источника питания, и на 256, если вывод связан с общей шйной. Также можно использовать предварительный делитель U664B, устаревший по сравнению с U813 и предназначенный только для деления на 64. Три декады 74LS90 соединены таким образом, чтобы каждая обеспечивала деление на 2,5. На частотах 100 МГц – 1 ГГц чувствительность составляет 10 мВ.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ 140-1000 МГЦ НА МИКРОСХЕМЕ РМВ2312

Documentation Siemens Рис. 24.5

Ток потребления устройства не превышает 6 мА при напряжении пи­тания 5 В или 0,3 мА в дежурном режиме. Вывод 8 можно использо­вать как симметричный вход совместно с выводом 1. Микросхема РМВ 2312 применяется также в цифровой радиотелефонии.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ НА 256 НА МИКРОСХЕМАХ U816 И U847

Область входных частот соответствует 70 МГц – 1,1 ГГц и 70 МГц – 1,3 ГГц для микросхем U816 и U847.

CD-ROM TEMIC Рис. 24.6 CD-ROM TEMIC Рис. 24.7

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ 70 МГЦ – 1,3 ГГЦ НА МИКРОСХЕМЕ U833BS

CD-ROM TEMIC Рис. 24.8 CD-ROM TEMIC Рис. 24.9

Микросхема U833BS представляет собой вариант с корпусом DIL. На схеме (рис. 24.8) виден симметричный выход (выводы 6 и 7), в версии SIP (рис. 24.9) выход один (вывод 3). В обоих случаях уро­вень сигнала на выходах составляет 0,8 В (размах) под нагрузкой сопротивлением 500 Ом.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ 3-6 ГГЦ

Микросхемы U6024 и U6028, используемые в устройстве такого рода, делят частоту входного сигнала соответственно на 4 и 8. Второй каскад

CD-ROM TEMIC Рис. 24.10

на микросхеме U893 может использоваться на частотах до 1,3 ГГц. Его делительное отношение программируется через вывод 5. Если он остается неподключенным, делительное отношение – 1 /64, если вы­вод 5 соединен с положительным выводом питания, отношение ста­новится 1/128 и, если он подключен к общей шине, – 1/256. При от­ключении резистора от вывода 3 первой микросхемы входной каскад первого делителя становится автоколеблющимся. Это увеличивает чувствительность, особенно на частотах между 5 и 6 ГГц.

УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ НА КМОП СХЕМАХ

Рис. 24.11

Цифровое измерение частоты может идти в два раза быстрее, если вдвое увеличить частоту входного сигнала. В синусоидальном и тре­угольном режимах переменные резисторы позволяют получить на вы­ходах формирования циклические отношения 1/4 и 4/1. Третий эле­мент «ИЛИ» микросхемы выдает двойную входную частоту, которая может достигать по меньшей мере 25 МГц. Постоянная составляю­щая на выходе зависит от входной амплитуды, следовательно, ее можно использовать для управления усилением предыдущего уси­лителя.

• 20.09.2014

  Общие сведения об электропроводках Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями. Скрытая электропроводка имеет ряд преимуществ перед открытой: она более безопасна и долговечна, защищена от механических повреждений, гигиенична, не загромождает стен и потолков. Но она дороже, и ее труднее заменить при необходимости. …

• 27.09.2014

  На основе К174УН7 можно собрать не сложный генератор с 3 под диапазонами: 20…200, 200…2000 и 2000…20000Гц. ПОС определяет частоту генерируемых колебаний, она построена на элементах R1-R4 и С1-С6. Цепь отрицательной ОС уменьшающая нелинейные искажения сигнала и стабилизирующая его амплитуду образована резистором R6 и лампой накаливания Н1. При указных номиналах схемы …

• 23.09.2014

  Назначение: на основе предложенной схемы можно собрать уст-во которое будет считать прохожих, включать свет при проходе через дверь, охранную сигнализацию и тому подобное. Излучатель ИК VD4 на АЛ147А (он установлен в пультах ДУ ТВ типа 4-УСЦТ) излучает сигнал промодулированный импульсами 1000Гц. Генератор — источник импульсов выполнен на VT2 VT3. Частота …

• 05.10.2014

  Источник вырабатывает двух полярное напряжение от 5 до 17В при токе нагрузке до 20А, при этом уровень пульсации 1 В при 17В установленном напряжении и токе на нагрузке 20А. Напряжение с трансформатора поступает на однополупериодные выпрямители на VD1-VD3 и С1-С3. Параллельное включение 3-х диодов необходимо для уменьшения рассеивающей мощности. Конденсаторы …

• 27.01.2017

  KA78RXXC — линейка стабилизаторов с выходными напряжениями 3,3В, 5В, 9В, 12В и 15В и выходным током до 1 А. Стабилизаторы имеют малое падение напряжения 0,5 В и функцию отключения. Технические характеристики: Выходное напряжение (мин. / номин. / макс.): KA78R33C — 3.22 / 3.3 / 3.38 В KA78R05C — 4.88 / …

При использовании программного частотомера и осциллографа измерение частот сигналов ограничено, как правило, границами частотного диапазона звуковой карты компьютера. Чтобы иметь возможность измерить частоты выше 20 кГц, а также посмотреть их форму и спектр на осциллографе, можно применить простейший делитель частоты. Проще всего его можно реализовать с помощью цифровых микросхем – десятичных счетчиков. Каждый такой счетчик выдает на соответствующем выходе сигнал, меньший входного по частоте в 10 раз. На рис.1 представлена схема такого делителя частоты. При использовании двух микросхем-счетчиков входной сигнал можно разделить на 10 два раза, то есть получить на выходе сигнал, частота которого будет меньше входного в 10 и 100 раз. Коммутация кратности деления частоты производится при помощи простого переключателя S1 на два положения.

В качестве счетчиков можно применить любые МС (десятичные счетчики), желательно КМОП-технологии, так как такие микросхемы некритичны к питающему напряжению и хорошо работают с разными уровнями сигналов, как цифровых, так и аналоговых. В приведенной схеме применены микросхемы К164ИЕ2, можно использовать и другие, функционально аналогичные, например К561ИЕ4, К 176ИЕ4……… Неиспользуемые входные и управляющие выводы микросхем следует соединить с общим проводом, как показано на схеме (выводы 1,4,5,6,7,9), чтобы исключить возможность появления на них наведенного напряжения помех.

Конструкция делителя показана на фото ниже (прошу извинить за низкое разрешение картинки, в данный момент нет лучшего фото!). Схема собрана на печатной плате, на которой протравлены только контактные площадки под ножки микросхем. Все соединения сделаны одножильным проводом в изоляции, поскольку схема простая и соединений минимум.

Щуп делителя сделан из отрезка провода в экране. В качестве наконечника щупа можно использовать, например, тонкий гвоздь длиной 4 – 5 см. Провод паяется к гвоздю любым обычным припоем на таблетке аспирина (простого «советского»). Аспирин хорошо заменяет паяльную кислоту при пайке железа. Затем провод с наконечником-гвоздем можно вставить, например, в корпус пустой шариковой ручки.

Экран входного провода нужно соединить с общим проводником делителя (минус питания). Питание на делитель можно подавать с устройства, частоту которого мы измеряем. Для этого концы проводов питания можно снабдить небольшими зажимами типа «крокодил». Выходной шнур с разъемом для входа звуковой карты компьютера также экранированный. Схема распайки разъема показана на рисунке.

Если брать питание с измеряемой схемы, то соединение с общим проводом обеспечится через минусовой питающий провод. Если же питание делителя отдельное, например от батареи типа «Крона», то следует соединить общий провод делителя с общим проводом измеряемой схемы отдельным проводником.

Для лучшего согласования входа делителя с измеряемой схемой и для уменьшения взаимного влияния можно на входе данного делителя добавить какой-либо простой согласующий каскад с как можно более высоким входным сопротивлением. Например такой:

Подстроечным резистором VR1 выставляют режим работы транзистора, чтобы не было ограничения («срезки») входного сигнала по амплитуде снизу и сверху (можно контролировать форму сигнала с помощью программного осциллографа на выходе делителя частоты). Транзистор – любой маломощный, например КТ315, КТ342, КТ3102….

Для наглядной демонстрации работы делителя ниже приводится скриншот, где измеряется ВЧ сигнал с частотой порядка 900 кГц (переключатель S1 в положении «1/100»). Показания частотомера в этом случае, естественно, нужно умножить на 100 .