频率计数器高达 1250 MHz。方案、说明

频率计数器高达 1250 MHz。无线电电子电气工程百科全书

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该装置不仅具有较大的测量频率上限，而且还具有许多附加功能。它测量与初始值的频率偏差、脉冲的持续时间和脉冲之间的暂停，并计算脉冲的数量。它还可以用作输入信号的分频器，其分频比可以在很宽的范围内设置。

所提出的频率计包含六个微电路 - AD8611ARZ 电压比较器 [1]、LMX2316TM 频率合成器 [2]、74HC74D D 触发器 [3]、74HC151D 多路复用器选择器 [4]、PIC16F873A-1/SP 微控制器 [5] ]和集成稳压器TL7805。它在 WH1602B 字符 LCD 上显示测量结果 [6]。

主要技术特点

测量脉冲频率与 TTL 电平的间隔，Hz.......0,1...8 10⁷
电压超过 100 mVeff, Hz.......1...8 10 的任意形状的模拟周期信号⁷
电压超过 100 mVeff, MHz ....... 20 ... 1250 的正弦射频信号
测量频率时的计数持续时间，ms ...... 10⁴, 10³100，10
测量脉冲持续时间的间隔，µs .......10...10⁶
计数脉冲的最大重复率，kHz ....... 100
最大计数脉冲.....100
测得的 TTL 输入或模拟输入信号的脉冲频率偏差，Hz.......±1...±10⁶
射频输入信号，kHz .......±1...±10⁵
应用于模拟输入的信号的分频系数............ 3 - 16383
应用于射频输入....... 1000 - 65535
分频器输出脉冲电平............TTL
分频器输出脉冲的持续时间，μs.......0,5
电源电压（常数），V.......9.16
电流消耗，mA ......100...150

当设备关闭时，微控制器会在其 EEPROM 中记住其设置的操作模式，并在打开时恢复它。

频率计电路如图1所示。 3、微控制器DD1的时钟发生器由石英谐振器ZQ13稳定。微调电容器 C4 允许您将时钟频率精确设置为 5 MHz。 +2V稳压器组装在DA23芯片上。微调电阻R1调节液晶屏HG21的背光亮度。其上图像的最佳对比度由调谐电阻RXNUMX设置。

米。 1.频率计电路（点击放大）

按钮 SB1-SB3 控制设备。 SB1按钮用于选择测量参数。 SB2 按钮选择要应用测量信号的连接器。根据输入信号的频率和形状，这可以是 XW1（频率为 0,1 Hz ... 80 MHz 的逻辑电平脉冲）、XW2（频率为 1 Hz ... 80 MHz 的模拟任意波形）或XW3（频率为 20. ..1250 MHz 的信号）。 SB3 按钮用于启动和停止脉冲计数器和频率偏移测量模式下的测量。长按该按钮（大于1秒）从频率测量模式切换到分频模式，并将结果输出到XW1连接器。当按钮未被按下时，它们所连接的微控制器的输入、电阻器R12-R14保持高电平。

电阻器 R4 和 R6 在比较器 DA100 的同相输入端产生约 1 mV 的恒定偏移。电阻器 R5 和 R7 是获得比较器开关特性迟滞所需的正反馈电路。二极管VD1和VD2与电阻器R2一起在比较器的反相输入端形成双向输入电压限制器。

DD1微电路的主要用途是在1,2 GHz范围内的频率合成器中工作，包含两个具有可变分频比的分频器，它们在所述设备中用于对提供给XW2的输入信号进行分频和 XW3 连接器指定的次数。微控制器通过其串行接口（时钟、数据、LE 输入）发出命令来设置该微电路的分频比和操作模式。根据设置模式，Fo/LD 输出接收这些分频器之一的结果。电阻器 R19 和电容器 C19 形成 DD1 微电路的电源滤波器，二极管 VD3 和 VD4 保护直接连接到 XW3 连接器的其中一个分频器的输入免受过载。 DD4.1触发器上装有单个振动器，它根据分频器的输出信号形成持续时间为0,5μs的脉冲。其定时电路由电阻器R17和电容器C10组成。

提供给 XW1 连接器的脉冲整形器组装在带有集电极负载电阻器 R1 的晶体管 VT8 上。当微控制器的 RC5 输出设置为高逻辑电平时，它起作用。否则，驱动器将关闭，并且不会影响提供给 XW1 连接器的外部信号。因此，XW1连接器既可以在测量逻辑信号的频率和持续时间以及计数脉冲时用作输入，也可以在分频模式下用作输出。电阻器R11用于保护选择器-多路复用器DD0的输入2免遭随机施加到连接器XW1的高幅度信号。

选择器-多路复用器根据微控制器的命令，向其输入提供用于测量脉冲频率和持续时间的信号，或者是来自 XW1 连接器的 TTL 电平脉冲，或者是在 XW2 连接器处接收并由 DA1 比较器转换为此类脉冲的信号，或在XW3连接器处接收并经过分频器芯片DD1的信号。微控制器执行测量脉冲频率、持续时间和计数的基本操作。它还在HG1 LCD上显示测量结果并控制整个设备的操作。微控制器程序采用MASM汇编语言编写，属于MPLAB IDEv7.5程序开发环境的一部分。

在频率测量模式下，微控制器在用户选择的测量间隔（0、0,01、0,1 或 1 秒）内对 T10CKI 输入接收到的脉冲进行计数。当测量施加到XW3连接器的信号频率时，其频率被DD1000芯片的分频器之一初步除以1。

当测量高逻辑电平脉冲的持续时间时，微控制器根据 INT 输入处测量脉冲的上升沿开始对频率为 1 MHz 的脉冲进行计数，该频率是通过对其时钟频率进行分频而获得的。它通过测量脉冲的下降沿停止该计算。在测量低电平脉冲的持续时间的情况下，计数从其下降沿开始，并以增加沿结束。

一旦启用频率漂移测量模式，微控制器就会首次测量输入信号的频率，然后定期重复这些测量。程序从后续每次测量中减去第一次测量的结果，并在指示器上显示当前差异。停止该模式后，LCD 显示在测量频率偏差时从初始频率向下和向上记录的最大值。

要测量 TTL 电平逻辑脉冲的重复率，请使用 SB2 按钮选择 XW1 输入连接器。微控制器在输出 RC0-RC2 处生成代码 000，从而将选择器 DD2 转换为一种状态，其中来自 XW1 连接器的信号被馈送到微控制器的 TOSK1 输入以测量频率，并馈送到其自己的 INT 输入以测量频率。脉冲持续时间。程序将测量结果显示在HG1 LCD上（图2），高（H）和低（L）电平脉冲的持续时间在屏幕上交替显示。顶行右侧的代码表示设定的计数时间：“10” - 10 s、“1” - 1 s、“.1” - 0,1 s 和“.01” - 0,01 s。底线右侧显示所选输入连接器的符号：TTL - XW1、VHF - XW2、UHF - XW3。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 2. LCD HG1 程序显示的测量结果

通过测量模拟信号的频率（高达 80 MHz），SB2 按钮选择 XW2 输入。在输出 RC0-RC2 处，微控制器生成代码 001，将 DD2 多路复用器切换到一个位置，在该位置，来自 XW2 连接器的信号被 DA1 比较器转换为矩形脉冲，并馈送到微控制器的 TOCKI 输入。该程序测量信号的频率并将结果显示在 LCD 上（图 3）。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 3. LCD HG1 程序显示的测量结果

要测量高达 1250 MHz 的 RF 信号，请使用 SB2 按钮选择 XW3 输入连接器。信号由此到达输入 f_IN 芯片内可用DD1分频器。分频比由微控制器设置为 1000。分频器输出的信号由 DD0,5 触发器上的单个振荡器转换为持续时间约为 4.1 μs 的脉冲，通过 DD2 多路复用器馈送到微控制器的 TOCKI 输入。通过微控制器输出 RC010-RC0 处的代码 2 将多路复用器设置为所需状态。微控制器程序测量频率，并考虑分频系数，将结果显示在 LCD 上（图 4）。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 4. LCD HG1 程序显示的测量结果

将要计数的脉冲施加到输入连接器 XW1 或 XW2。 SB2 按钮选择这些输入之一，SB1 按钮选择计数器模式（图 5）。按下SB3按钮即可启动帐户，同时屏幕上的标签OFF（关）将替换为ON（开）标签。要停止计数，请再次按下 SB3 按钮，同时 ON 标签将被 OFF 标签取代。程序在LCD上显示从启动到停止期间累积的脉冲数。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 5. LCD HG1 程序显示的测量结果

为了测量频率偏移，将信号（取决于其形状和频率）馈送到 XW1-XW3 输入连接器之一，使用 SB2 按钮选择该连接器，然后使用“+/-FREQUENCV”功能（其名称为通过SB1按钮选择频率漂移，按SB3按钮开始测量，同时OFF标签被ON标签取代。设备测量频率漂移并在LCD上显示其当前值（图6））。再次按下SB3按钮后，停止测量，测量过程中记录的最大值出现在LCD上，频率较原始值上下漂移（图7）。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 6. LCD HG1 程序显示的测量结果

频率计数器高达 1250 MHz
米。 7. LCD HG1 程序显示的测量结果

要对频率高达 80 MHz 的模拟信号进行分频，请使用 SB2 按钮选择 XW2 输入连接器并向其施加要分频的信号。从比较器DA1的输出进入DD1芯片的分频器R_Counter的OSCIN输入。微控制器通过串行接口设置该分频器所需的分频比，并将其输出连接到微电路的 Fo / LD 输出。按 SB1 按钮可减小分频比，按 SB2 按钮可增大分频比。按住按钮的时间越长，系数变化越快。

在 RC5 的输出端，微控制器设置高电平，将 XW1 连接器切换到输出模式。在其输出 RC0-RC2 处，微控制器生成代码 000，因此输出到连接器的信号也被馈送到微控制器的 T0SKI 输入以测量频率。在此模式下不测量脉冲持续时间。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 8. LCD HG1 程序显示的测量结果

上图。图 8 显示了将施加到 XW19,706 连接器的 2 MHz 信号除以 100 的结果。在这种情况下，频率为 1 kHz 的 XW197,06 输出后面跟随持续时间为 0,5 µs 的高逻辑电平脉冲。频率为 50 至 1200 MHz 的信号被馈送到 XW3 连接器进行分割。它们的处理过程类似，唯一的区别是运算涉及到更高分频器的N-Counter芯片DD1。上图。图9示出了将200,26MHz的频率除以2000的结果。输出频率为100,13kHz。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 9. LCD HG1 程序显示的测量结果

频率计安装在双面层压玻璃纤维制成的印刷电路板上，厚度为1毫米。其图样如图所示。 10，以及元素的放置 - 如图 11 所示。 0805. 固定电阻器和大多数电容器均为 21 尺寸表面贴装。微调电阻R23和R655 - SH-13MCL，微调电容器C3 - TZC300P110A00R4。氧化物电容器 C6 和 CXNUMX 是带引线的铝质电容器。

频率计数器高达 1250 MHz
米。 10.频率计印刷电路板

频率计数器高达 1250 MHz
米。 11. 板上元素的放置

连接器 XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20/133_N [7]。它们通过特性阻抗为 50 欧姆、长约 100 毫米的同轴电缆连接到电路板。按钮 SB1-SB3 - TS-A3PG-130。 HG1 指示器使用 M10 螺钉安装在板上方 3 mm 高的支架上。

该设备组装在塑料外壳 Z-28 [8] 中。在其前面板上，为 LCD 屏幕切出了一个 70x25 毫米大小的矩形孔，并为按钮钻了三个直径 3 毫米的孔。按钮本身安装在尺寸为 100x12x1,5 mm 的玻璃纤维板上，并使用 M3 螺钉从背面固定到前面板。电源插座位于机箱左侧，开关位于右侧。输入卡口连接器位于机箱后壁。

设置频率计数器如下：

- 将微调电阻R21设置为液晶屏上图像的最佳对比度；

- 使用微调电阻 R23 设置 LCD 背光所需的亮度；

- 将微调电容器 C13 设置为恰好等于 4 MHz 的微控制器时钟频率。为此，将数字频率计（Ch1-3 或任何其他）连接到 XW63 连接器，打开要调整的设备，同时按下 SB3 按钮（在这种情况下，LCD 上应出现“TEST”字样）旋转微调电容器C13的转子，获得外部频率计的读数，最大接近100000Hz。不要忘记，设置该频率的误差直接影响被调节设备的误差。

Sprint Layout 5.0格式的PCB图和微控制器程序可以从ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/02/f_metr.zip下载。

文学

超快、4 ns 单电源比较器 AD8611/AD8612。 - URL：模拟。 com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8611_8612.pdf。
用于射频个人通信的 PLLatinum™ 低功耗频率合成器 LMX2306 550 MHz、LMX2316 1.2 GHz、LMX2326 2.8 GHz。 - URL：ti.com/lit/ds/symlink/lmx2326.pdf。
74HC74、74HCT74 带置位和复位的双路D型触发器；上升沿触发。 - URL：nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT74.pdf。
74HC151、74HCT151 8 输入多路复用器。 - URL：nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT151.pdf。
PIC16F87XA 数据表 28/40/44 引脚增强型闪存微控制器。 - 网址：akizukidenshi.com/download/PIC16F87XA.pdf。
WH1602B 字符 16x2。 - 网址：winstar.com.tw/download.php?ProID=22。
同轴电缆连接器：24_BNC-50-2-20/133_N。 - 网址：Electroncom。 ru/pdf/hs/bnc/24bnc50-2-20_133n.pdf。
外壳 Z-28。 - 网址：files.rct.ru/pdf/kradex/z-28.pdf。

作者：V. Turchaninov

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