频率计的输入放大器整形器。方案、说明

频率计的输入放大器整形器。无线电电子电气工程百科全书

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微控制器的广泛使用使得基于它们创建频率计成为可能。然而，作为一项规则，这样的设计有一个明显的缺点，因为它们被设计用来处理具有逻辑电平的信号。所描述的设备扩展了它们的能力。

使用能够测量频率和时间间隔持续时间的通用频率计的便利性在很大程度上取决于其组成中是否存在输入整形放大器，以及该放大器的质量和能力。频率计和时间间隔计对这个节点的要求是不同的，有些参数是完全矛盾的。

最便于频率计处理的矩形脉冲具有有限的上升和下降持续时间。对于时间间隔计，输入放大器引入额外的时间延迟是不可接受的。相反，它应该在给定的比较阈值水平上形成最陡峭的边缘和脉冲衰减。这一要求对于非矩形信号尤为重要。对于频率计数器，具有滞后的放大器整形器更合适。

真实信号有尖峰，不排除噪声。对于低频频率计数器，建议使用常规滤波器。对于高频频率和时间间隔计，提出了一种简单且可实际重现的放大器整形电路，能够执行以下操作：

处理电压从0,3到20V的正负极性输入信号；
平滑调整输入信号比较阈值的电平在0,3以内。 ..7,5 伏；
在 0 至 2,5 MHz 的输入脉冲频率下可靠工作，保持性能几乎高达 5 MHz 的频率值
测量大于 0,3 µs 的脉冲持续时间（在更改测量限值之前选择比较阈值时，此阈值可降低到 0,1 µs）。

该方案如图所示。 1、放大器由安装在D1微电路逻辑元件上的电子开关整形器和两个并联结构相同的通道组成，每个通道都是一个电压比较器在一个两通道高速运算放大器A1上， A2。根据该方案，上部通道用于处理正极性输入信号，下部通道用于处理负极性输入信号。通过限流电阻R1和电容C1的输入信号被馈送到运算放大器A3的输入端1。在输入电压超过比较阈值的瞬间，由OU A2输入1的电压决定，OU输出6的电压突然升高，当低于比较阈值时，OU的输出电压突然降低。

频率计的输入放大器整形器。输入放大器示意图
米。 1 输入放大器示意图

比较阈值由可变电阻器 R10 设置。比较阈值的下限由二极管 D3 两端的电压降决定，约为 0,3 V，上限由分压器 R9R10D3 的元件参数决定，分别等于 7,5 V。分压器 R3R4 输出端的电压决定了输入信号限制阈值，当超过时二极管 D1 打开。电阻 R1 上的电压降过大，防止 uu 在输入端过载。安装在 OU A2 上的设备的第二个通道以相同的方式工作。从运算放大器 A1 和 A2 的输出端，通过二极管 D5 和 D6 的脉冲（排除了负极性信号的通过）被馈送到电子换向器整形器。根据来自开关 SA1 的控制信号，该节点允许来自通道“正”或“负”极性的信号通过。开关SA1，用户根据被测信号的极性手动设置放大器模式（通道选择）。您可以通过连接二极管 D6 和 D5 的阴极来拒绝通道切换，从而确保自动选择输入信号极性。但是，当使用双极性信号（例如正弦波）时，频率计将显示两倍的频率。

该放大器专为组装在 CMOS 芯片上的频率计数器而设计。

在带有 TTL 微电路的设备中使用它时，必须在输出端提供一个电平转换器，例如组装在 K561PU4 微电路上。

放大器的电源电压可以提高到±15 V。这改善了它的频率响应并扩大了允许输入电压的限制。

器件可使用KD521、KD503,1、N3207系列任意低功率硅二极管，反向电压至少为30V； D9、D311、1N3206、1N3203 系列的低功率锗二极管。运算放大器 KR544UD2B 可以用 K544UD2 代替，无需更改电路板安装。允许使用 OU 类型 K574UD1。当用K561LE7更换K561LA5芯片时，SA1开关功能会变为相反。使用 K176LA7 或 K176LE5 微电路会稍微恶化频率特性。在设置放大器时，需要根据电路将电阻R7,3、R 7,5、R10、R12的上端电压设置在4 ... 6 V范围内。如有必要，选择电阻器 R9、R3、R11、R5。

作者：弗拉基米尔·叶皮宁 (Vladimir Yepinin)，vepin@i1.ru；出版物：radioradar.net

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