两个模拟频率计数器。方案、说明

两个模拟频率计数器。无线电电子电气工程百科全书

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在 LF 发生器 [1] 中，输出信号的频率使用带有百分表的简单频率计的读数来设置。使用这种发生器的经验已经证实，在设置频率时可以获得足够的精度。然而，在某些情况下，通过寄生连接，频率计本身可能会对发生器信号产生显着干扰。毕竟，它只能在一些假设下被识别为“模拟”，因为高次谐波已经出现在“曲折”的输入整形器中，并且添加了来自单个振动器的干扰。因此，大多数模拟频率计和“模拟频率计带数字读数”或“数字带指针仪表”的组合很难被认为是纯模拟的。

两个模拟计数器
图。 1

在灵敏度提高的模拟设备中，希望完全避免脉冲信号。最简单的解决方案之一是使用交流电压表测量通过 RC 分压器施加的信号。模拟频率计电路非常简单（图 1）。电容器的电容 Xc 随着信号频率的增加而减小：Xc = 1/ωС (ω= 2πF)，电压表输入端的电压只取决于信号 Uc 的频率和电压。对于具有恒定幅度的信号，电压表读数将与其频率的变化成比例地变化。通常，在发生器中，总是采取措施来稳定输出信号的幅度，在确定其频率时不会出现困难。

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图。 2

图上。图 2 显示了一个简单的纯模拟频率计数器的示意图，它不会向发生器信号 [1] 添加任何干扰（谐波）。它的特性并不总是一个缺点，它是与频率相关的输入阻抗，它在高频子范围内从 20 kHz 的 10 kΩ 降低到 2 kHz 的 100 kΩ。电压表是在一个两通道检测器/整流器 K157DA1 的芯片上制作的。第二个通道用作发生器中的输出信号电压表。

DA1芯片提供至少10V的输出电压，微安表的选择并不难。因此，该图显示了不同的类型 - 那些在售的。可变电阻R1和带有OOS电路的DA2.1芯片对应于图19所示发生器输出级的R5.1和DA2。 1 [17,5]。它的电源来自一个双极电压源 +/-XNUMX V。

在最简单的情况下或发电机尺寸较小的情况下，通过将一个微安表与一个开关连接到所需的输出端来设置频率或测量发电机的输出电压，就可以省去一个微安表。电压表电路是一样的。微调电阻 R12 和 R13 用于补偿微电路输出端的初始电压，并使仪器刻度的初始部分线性化。

在微安计中，需要更换刻度，为此需要小心地打开其外壳。使用 FrontDesigner 3.0 可以非常快速地绘制比例尺本身。这个 Russified 程序用于前仪表板的设计。它与流行的Layout（用于PCB布局）和SPIan（用于绘制电路）属于同一系列。对于非商业用途，它是免费分发的，并且在 Internet 上很容易找到。当然，就其功能而言，它不如 CorelDRAW 程序，但掌握和使用它却无比轻松和快捷。

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图。 3

事实证明，频率计的刻度不是 100 格，而是 110 格，这在使用毫伏表测量谐波系数时极大地方便了将发生器微调到 1 kHz 的频率 [2] . 对于图中的示例。图 3 显示了带有自动选择测量限值的模拟频率计刻度的前面板示意图。

但是，如果您需要将模拟频率计用作独立设备或将其构建为例如电压表，那么您将无法使用开关来选择发生器的频率范围。并且由于并不总是事先知道关于测量信号的某些事情，因此需要自动选择测量限值。这一次，只找到一篇文章[3]。那里提出的频率计不仅设计复杂，而且脉冲信号也会产生明显的干扰。

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图。 4

如果在自动量程切换中使用 RC 分频器，那么这里也可以实现显着的简化并消除具有脉冲信号的节点。这种频率计的方案如图 4 所示。 100. 在这里，RC 电路必须设计为在更宽的频率范围内工作，以便自信地设置开关限制 - “1 Hz”、“10 kHz”和“157 kHz”。从 RC 电路的输出端，信号通过 K1DA1 (DA3) 芯片上的整流器馈送到 DA324 (LM30N) 芯片的比较器。比较器阈值使用微调器 R100（最高 32 kHz）、R10（最高 33 kHz）和 R1（最高 100 kHz）设置。在非常低的频率或低信号电平下，所有比较器都关闭，LED 不亮。对于频率低于 50 Hz 且电压高于 70 ... 4 mV 的信号，红色 HL100 LED（“15 Hz”）亮起。电源电压 - +/-XNUMX V。

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图。 5

图上。图 5 显示了模拟自动频率计的印刷电路板图。布线 PCB 导体时，使用了 Sprint Layout 3.0 程序；许多PCB制造商接受这种格式的电子图纸。

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图。 6

模拟频率计组件的外观如图所示。 6.

制造的设备设置如下。在调整之前，最好从 PA1 微安表上拆下其中一根电线，以免意外禁用它。微调电阻 R28 必须设置在最大阻值位置。

调整时，使用来自电压为 1 V 的发生器的信号。在 100 kHz 的频率下，微调电阻 R12 在 DA8 检测器的输出 10 处设置 2 V 的电压。然后，在 10 kHz 的频率下，比较器 DA3.1 的工作阈值由电阻器 R30 精确设置，因此 HL2 LED 熄灭，HL1（“100 kHz”）亮起。 LED 的类型无关紧要。建议将 HL100 LED 置于红色的最低频率范围（“4 Hz”），频率高达 1 kHz (HL3) - 黄色，频率高达 10 kHz (HL2) - 绿色。对于最高频率的子范围（最高 100 kHz），您可以将 HL1 LED 设置为蓝色。

从比较器 DA3.1 的输出，控制信号被馈送到电子钥匙 VT3，它连接对应于 RC 分压器 (C11R13R14) 中的子范围的电阻器。然后，在 1 kHz 和 100 Hz 的频率下，设置比较器 DA3.2（电阻器 R32）和 DA3.3（R33）的操作阈值。 DA3.4 比较器在输入信号电平非常低时关闭 HL4 LED，就像在工业 INI C6-11 中所做的那样。其操作阈值可以通过选择电阻器 R34 来设置。 KT3102G作为电子钥匙工作相当令人满意，但也可以使用其他硅晶体管。

在最低频率子范围内，当所有电子钥匙都打开时，RC 分压器中的电阻由电阻器 R22、R23 确定。在频率为 90 Hz 时，微调电阻 R23 将 DA12 芯片的引脚 2 处的电压设置为 2,5 V。当触发比较器 DA3.3 时，VT5 电子钥匙将 R22、R23 的附加电路与电阻并联R20，R21。然后，在 900 Hz 的频率下，使用调谐电阻器 R90 设置与 21 Hz 相同的电压。在下一个子范围（最高 10 kHz）上，微调电阻器 R17 在 9 kHz 的频率下达到相同的电压，最后，在 14 kHz 的频率下使用电阻器 R90 进行相同的调整。控制频率选择在最大值以下，这样就不会发生自动范围切换。

然后连接测量头，并使用频率为 500 Hz 的信号，通过调谐电阻器 R28 准确设置设备的读数。它们的合规性以 200 Hz 的频率进行检查，如有必要，使用调谐电阻器 R18 进行校正。接下来，您需要检查秤在所有范围内的准确性。

在频率计“A”的输入端（电容器 C10 和 C11），必须施加具有恒定电压的信号，因为频率计输入端的电压变化会在其读数中引入比例误差。如果没有自动增益控制，这里就无法做到。电压表 [2] 已经有一个非常好的自动调节器 (ARUR)，用于自动校准非线性失真计，在其他情况下，需要在输入端安装一个惯性 ARUR。无需实现由自动调节器引入的非常低的失真或某些动态特性 [4]，但电平稳定特性应在整个测量电压范围内保持水平。

在如图所示的那一个。 4 低频频率计电路（最高 100 kHz），输入端的简单自动调节器在信号电压在 0,1 ... 10 V 范围内时为业余无线电练习提供足够的精度。
自动调节器引入的失真不允许它用于音乐录制和播放设备，但它成功地应对了此类测量设备中的 AGC 任务。为了不低估高频 (50 ... 100 kHz) 的读数，必须在 ARUR 中使用更高频率的运算放大器 K544UD2A (DA1)。微调电阻 R2 设置电平稳定阈值，在 1 ... 0,1 V 的输入电压下实现约 10 V 的输出电压。与该值的偏差将主要决定测量误差。

使用数字示波器设置此类设备非常方便，其优点众所周知。 HAM 曾经因价格昂贵而望而却步，但现在市场上出现了相对便宜的数字存储示波器。因此，带有大型彩色显示屏（5022 英寸）的 Owon 两通道示波器 PDS 20S（高达 7,8 MHz）或类似的 ASK-2525 示波器比众所周知的单通道 C1-94 便宜。当然，这些提到的设备并不是每个人都可以使用，但是在这样的示波器的帮助下，设置一些设备（例如频率计数器）变成了一种乐趣，特别是因为频率和信号幅度的读数都是立即可见。可以保存四个波形图，并根据需要在监视器上调用或记录在计算机上。

文学

1. Kuznetsov E. 带有模拟频率计的低频测量发生器。 - 广播，2008 年，第 1 期，p。 19-21。
2. Kuznetsov E. 电压表 - INI 与
自动选择测量限值。 - 广播，2008 年，第 5 期，第 19 页。 22-6, No. 19, p. 21-XNUMX。
3. Griev Yu. 具有自动选择测量极限的模拟频率计。：星期六。 “帮助无线电爱好者”，卷。 108 页。 40-51。 - M.：爱国者，1990。
4. E. Kuznetsov. 音频信号电平的自动调节器。 - 广播，1998 年，第 9 期，p。 16-19。

作者：E. Kuznetsov，莫斯科；出版：radioradar.net

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