FC250频率计数器的前置放大器整形器。方案、说明

FC250 频率计数器的前置放大器整形器。无线电电子电气工程百科全书

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由FC250套件[1]制成的频率计运行良好。但本文作者希望获得设备描述中承诺的 250 MHz 最大测量频率，这促使他寻找为此所需的前置放大器整形器 (PUF) 电路。但网上找到的puf电路要么不适用于FC250，要么太复杂。本文介绍了作者开发的 PUF 的两种变体，以及 FC250 频率计数器的远程探头。

CMOS 比较器 MAX999EiKi 或 ADCMP600BRJZ-R2 采用 SOT-23-5 封装，具有 604 个 TTL 电平信号输出，ADCMP2BKSZ-R323 采用 SOT-6-2 封装，具有 LVDS 标准 [250] 的 50 个反相输出，用于所描述的 PFU。借助此类 PIF，基于 FC110 套件的频率计能够测量 250 Hz 至 0,25 ... 0,65 MHz 的信号频率，最小幅度为 XNUMX ... XNUMX V。比较器输入端的附加放大器不得不被放弃。它们导致自激，打击措施进一步降低了敏感性。

使用 FC250 频率计时，我们注意到它会产生沿着公共线和电源电路传播的强烈脉冲噪声。为了消除这些干扰对测量对象的影响，PUF和远程探头的输入根据差分电路进行。

上图。图 1 显示了最简单版本的 FPU 框图，它允许您使用比较器 ADCMP50BRJZ-R140 [600] 测量 2 Hz 至 3 MHz 的频率，或使用比较器 MAX170EUK [999] 测量高达 4 MHz 的频率。频率低于 70 MHz 时测量信号的幅度必须至少为 0,3 V，在极限频率下至少为 0,65 V。

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 1. 最简单版本的前置放大器整形器方案

测量信号从输入探头通过电路 R2C1 和 R3C2 馈送到比较器 DA1 的输入端。二极管VD1和VD2不仅可以保护这些输入免受过压影响（上述两种类型的比较器都具有内部保护二极管），而且可以降低增益较大的比较器自激的可能性。

比较器的电源电压+5 V 来自频率计。比较器的反相输入（引脚 4）通过电阻器 R4 连接到 +5 V 电压源，而在比较器的输出（引脚 1）处没有测量信号时，必须将其连接到引脚 2频率计DD2芯片的电压为低逻辑电平。

当以这种方式使能时，MAX999和ADCMP600比较器的工作点自动设置，并且开关特性具有迟滞环。二极管VD1、VD2和电阻R1使得可以将该环路的宽度减小到不发生自激的值，并且灵敏度足够高。此版本的 PUF 在低频（高达 50 Hz）下工作良好。

已经为所考虑的 PPF 开发了两种版本的印刷电路板。它们均由 1...1,5 毫米厚的玻璃纤维制成，通过切割箔片并机械去除多余部分，在两侧层压。其中一块板（图 2，a）设计用于安装功率为 0,0-2 W 的输出二极管和电阻器。电容器可以是表面贴装型或盘型。该板上元件的位置如图 3 所示。 2. 如图所示的较小板。 1b 专为表面贴装元件而设计，包括 4148N4W 二极管。元素的位置 - 如图所示。 XNUMX.

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 2. puf的PCB选项

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 3. 板上元素的位置

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 4. 板上元素的位置

在这两种情况下，连接电路板相对两侧的印刷导体的过孔均已填充。电阻器 R1 和 R2 - 输出功率 0,125 瓦。它们通过一个输出插入电路板的相应孔中并焊接到箔上。将带有探针的 15 厘米长的柔性绝缘线段焊接到电阻器的自由端子上。

焊接到板孔中的刚性导线段用于连接 PFU 与频率计，同时用作将 PFU 板固定在频率计板上的支架。

上图。图 5 显示了带有外部探头的 PUF 的示意图，该探头组装在三个串联比较器上。比较器 ADCMP604BKSZ-R2 [5] 用于探头和 FPU 本身的输入处。由于 DA2 比较器的输出直接连接到 DA3 比较器的输入，后者处于限制状态的静态模式，从而防止其自激。增加 DA3 比较器输入的“累积”电压可提高其开关速度，这决定了 PUF 的最大频率。比较器DA2的反相输入端的偏置电压及其开关特性中的磁滞环宽度的设置方式与之前的PUF中的设置方式相同。

米。 5. 带有远程探针的 PUF 方案，组装在三个串联比较器上（点击放大）

将远程探头连接到第二版 PPF（使用 50 厘米长的非屏蔽柔性绝缘线束）后，FC250 测量的极限频率超过 250 MHz。图 6 中的照片说明了这一点。 604、ADCMP2BKSZ-R7021芯片不易自激，因此探头输入端没有背对背二极管，以减少输入电容。探头的高输入阻抗和低输入电容使得测量 TDAXNUMXT 及其类似物等微电路的本地振荡器频率成为可能。

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 6. 与第二版 PUF 远程探头的连接

该 PUF 及其探头组装在采用与前一种相同材料和相同方法制成的印刷电路板上。 PUF主板印制导线图如图7所示。 8、以及其上元素的排列 - 如图 9 所示。 10. 远程探头的印刷电路板如图1所示。 2. 其详细信息如图 XNUMX 所示。 XNUMX. 电容器CXNUMX和CXNUMX——陶瓷盘。它们位于棋盘的不同侧面。

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 7、PUF主板印制导线图

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米。 8. 板上元素的位置

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米。 9. 远程探头 PCB

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 10. 板上元素的位置

探针板的长边有两排通孔。它们用细镀锡线“缝合”，然后沿着电路板两侧的整个长度焊接到箔上。这使您可以手动拿起探头，而不会影响其性能。探头的测量探头长度为4 ... 1 cm，连接线束的4-XNUMX号线焊接到电路板不同侧面的相应接触焊盘上。

当使用所描述的 PIF 检查频率计时，使用根据图 11 所示电路组装的发生器作为信号源。 1、其中的线圈LXNUMX是可更换的。它是无框架的，根据发电机调谐所需的范围选择匝数。

频率计数器 FC250 的前置放大器整形器
米。 11. 发电机电路

尽管获得了这些结果，但由 FC250 套件组装的频率计在高于 180...190 MHz 的频率下仍然无法正常工作。其所采用的K1554系列微电路（类似74AC）最高工作频率不超过130MHz。在较高频率下，它们很快就会过热，几分钟后频率计读数会减少 2 ... 5 MHz。这些频率下频率计读数不准确和不稳定的原因是，并非所有脉冲都以高于限制的频率进入 K1554LA3 (74AC00) 微电路和 K1554TM2 (74AC74) D 型翻转的输入-触发器，被迫以不可接受的频率进行切换，正确地达到其输出。因此，我不建议使用基于 FC250 的频率计来测量超过 110 MHz（在 ADCMP1 比较器上具有根据图 600 方案的 PPF）、120 MHz（在 ADCMP999 比较器上具有相同 PPF）的频率。 MAX180 比较器）和 5 MHz（根据图 XNUMX 方案的 PPF，带远程探头）。

为了使用所描述的 PUF，需要修改该频率计。晶体管VT1及其所有相关部件、电容器C3和C5未安装在其板上（或已安装的部件被移除）。在连接到电阻器 R5 或 R3（见图 4）的电容器 C2 输出孔和电容器 C5 输出孔中，安装了标称值为 100.150 kOhm 的可变电阻器。当频率计打开时，在手不接触PUF输入端的情况下，该可变电阻的阻值逐渐减小，直到PUF停止自激。然后焊接一个可变电阻器，测量其电阻，并焊接一个最接近的较高值的恒定电阻器。类似地，电阻器R5在远程探针中选择，已连接到PUF的既定主板。

文学

FC250 零件组。高达 250 MHz 的频率计设计器。 - 网址：5v.ru/pdf/fc250.pdf。
LVDS 简介。 - 网址：a.w. u/html.cgi/txt/publ/_rtcs/lvds.htm。
轨到轨、极快、2.5V 至 5.5V、单电源 TTL/CMOS 比较器 ADCMP600/ADCMP601/ADCMP602。 - URL：analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADCMP600_601_602.pdf。
MAX961-MAX964/MAX997/MAX999 单路/双路/四路、超高速、+3V/+5V、超轨比较器。 - URL：datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX961-MAX999.pdf。
轨到轨、极快、2.5V 至 5.5V、单电源 LVDS 比较器 ADCMP604/ADCMP605。 - URL：analog.com/static/imported-files/data_sheets/ ADCMP604_605.pdf。

作者：A. Panshin

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