自动对焦发生器的数字刻度。方案、说明

AF 发生器的数字刻度。无线电电子电气工程百科全书

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为了设置测量正弦信号发生器的频率，最常使用秤装置，其机械连接到装置的控制元件。它们的缺点是已知的：这是制造的复杂性，需要根据示例性发生器或频率计进行校准，并且在某些情况下设置频率的精度不够，这不仅取决于读取设备的设计，而且还取决于读取设备的设计。还涉及频率设置电路的无线电元件参数的稳定性。

所谓的电子秤基本上没有这些缺点。在最简单的情况下，它是一个模拟频率计，其操作基于测量由生成的信号形成的具有恒定持续时间的脉冲序列的平均电压。然而，这样的秤也提供了相对较低的频率设置精度（最多1...3%），并且其校准也需要参考发生器。

使用数字方法测量频率可以让您摆脱机械秤和电子秤固有的所有缺点。在这种情况下，频率直接以数字形式计数，并且具有高精度，由所谓的测量时间间隔的稳定性决定。数字秤简化了发生器的布局和制造，因为它可以组装为独立的功能完整的电子单元，并放置在设备中的任何方便的位置。

测量频率的最简单的数字方法是直接计数方法，该方法包括对已知时间段（测量时间间隔）内生成的信号的周期数进行计数。要以 1 Hz 的精度确定频率，它必须等于 1 s。如果由正弦信号形成脉冲序列，其前沿与正弦电压通过零电平的时刻重合，并且对它们的数量进行计数，则在相同的精度下，测量时间间隔可以减半。

在数字秤中使用加倍单元可以减少控制元件改变频率与开始显示测量结果之间的时间延迟，这在以 1 Hz 精度设置频率时非常重要。然而，对于发生器的粗略设置，0,5秒的时间延迟仍然很大。因此，有时会与提供精确频率设置的数字刻度一起使用额外的机械刻度进行粗调。还可以采用另一种方式：将时间延迟减少另一个数量级，即在数字秤中引入第二种工作模式（“粗调”），其中测量时间间隔为0,05 s，频率测量精度提高是±10赫兹。然而，仅仅将测量时间间隔缩短10倍，就会导致刻度上显示的频率值向右移动一位小数，从而导致信息难以读取。为了消除这个缺点，应将“粗略”模式下正弦信号双频的脉冲序列应用于数字标尺的第二个十进制计数器。在这种情况下，定义测量频率的数字的每个数字将始终显示在同一位置。

该器件提供 1 Hz 至 1 MHz 范围内的频率测量。输入信号的幅度高达 15 V。根据操作模式，测量精度、测量时间和频率指示为 ±10 Hz、0,05 和 0,2 s（在“粗略”模式下）和1 Hz、0,5 和 2（“完全”）。电流消耗 - 不超过 50 mA。

该装置由输入整形器、倍频器、测量时间间隔的传感器、选择器和脉冲计数器以及工作模式切换单元组成。

比较器 DA1 上的输入驱动器是施密特触发器。其正反馈电路由电阻R3和R6组成。由他从正弦信号形成的脉冲序列通过反相器DD1.1、DD1.2到达在元件R5、C2和DD3.1上形成的倍频器。反相器 DD1.1 和 DD1.2 提供脉冲前沿和斜率所需的陡度，这决定了倍频器的精度。从元件 DD3.1 的输出，一串双倍频率的短正脉冲被馈送到选择器的一个输入（引脚 9），其功能由元件 DD1.3 执行。

测量时间间隔传感器包含主振荡器、分频器、初始安装单元和调零脉冲整形器。

主石英振荡器组装在元件DD2.1、DD2.2上，产生重复频率为100kHz的脉冲，该脉冲通过反相器DD2.3和DD2.4到达微电路DD4-DD9上的分频器。该分频器包括六个计数器，其中两个（DD6、DD8）将频率除以五，其余的则除以十。初始安装单元由元件 VD2、R10、C4、DD1.4 制成，在设备打开时将分频计数器设置为其初始状态。

工作模式切换单元组装在DD10微电路、元件DD11.1-DD11.3、晶体管VT1和开关SB1上。在“精确”模式下，来自计数器DD5输出的脉冲通过元件DD11.1、DD11.3到达计数器DD6的输入C，并且整个除法器参与器件的操作。在这种情况下，在 DD9 计数器的输出处形成持续时间为 0,5 秒、重复频率为 0,4 Hz 的脉冲序列。在“粗略”模式下，计数器 DD5 被排除在分频器之外，来自前一个计数器 (DD4) 输出的脉冲通过元件 DD11.2 和 DD11.3 到达计数器 DD6，并且持续时间为0,05 s 和 4 Hz 的重复率在分频器输出处形成。

图1（点击放大）

来自 DD9 计数器输出的脉冲被提供给元件 DD8 的第二个输入（引脚 1.3）以及组装在元件 DD3.3、DD3.4、DD11.4 上的归零脉冲发生器。短脉冲出现在元件 DD3.4 的输出处，该元件在每个测量周期开始之前定期将 DD12-DD17 芯片上的脉冲计数器设置为零。晶体管按键 VT2 在频率测量期间熄灭刻度指示器。

来自选择器输出的脉冲通过元件 DD3.2 提供给脉冲计数器，从而消除了在设置测量时间间隔的脉冲边沿不必要的计数器触发。脉冲计数器包括六个相同类型的重计算节点。在“Exactly”模式下，所有节点通过元件DD10.2、DD10.4串联，来自选择器输出的倍频脉冲到达低位节点（DD12、HG1）的输入。在“粗调”模式下，这些脉冲通过元件DD10.3、DD10.4提供给第二转换单元（DD13、HG2），并且晶体管开关VT1关闭该脉冲的最低有效小数位的指示器。规模。

数字刻度上的 HG4 指示点将指示频率（以千赫兹和赫兹为单位）的数字分开。

如果不需要以 1 Hz 的精度测量频率，可以通过排除元件 SB1、DD5、DD10、DD11.1-DD11.3、DD12、HG1、VT1、R11 并连接输出来简化刻度DD4 计数器的引脚连接到 DD4 芯片的引脚 6，元件 DD3.2 的输出与 DD13 计数器的输入 C 相连。

随着工作频率上限从1 MHz降低到600 kHz，可以进一步简化器件，并在计数器（DD176）的高位使用K3IE176芯片代替K4IE17。在这种情况下，元件 DD1.1、DD1.2、DD2.3、DD2.4 被另外排除，DD2.2 元件的输出连接到 DD4 计数器的输入 C 和 DA7 的引脚 1芯片连接到DD2元件的引脚3.1和电阻R5。

该器件使用“Quartz-1”组中的石英谐振器 (ZQ21)。相反，您可以通过在分频器中添加另一个 K1IE176 计数器并将其连接在 DD4 元件和 DD2.4 微电路之间来使用频率为 4 MHz 的石英谐振器。

该设备可以使用其他类型的符号 LED 指示器和阴极发光指示器，而不是图中所示的指示器。 IV3阴极发光指示器的接线图如图2所示。此时，主电路电阻R12不接公共线，而是接晶体管VT2的发射极。此外，为了给 IV3 指示器供电，还需要一个额外的 0,7 V 电压源。

数字刻度发生器 AF
Ris.2

ALS324B 或 ALS321B LED 指示灯的连接图如图 3 所示。作为晶体管开关 VT1-VT7，可以使用可接受的集电极-发射极和基极-发射极电压至少为 10 V、集电极电流至少为 10 mA 的任何硅晶体管（KT312B、KT3102B、具有任何字母索引的 KT315、K1NT251 ， ETC。）。在这种情况下，器件的晶体管VT2必须是复合晶体管。附加的KT807B晶体管的基极连接到晶体管VT2的发射极，集电极连接到其集电极，发射极连接到转换单元（引脚4）。此外，还需要更强大的电源，因为秤消耗的电流将增加到 300 mA。

数字刻度发生器 AF
Ris.3

由于 K15CA521 (DA3) 比较器的允许输入电压不超过 1 V，因此可将幅度高达 30 V 的信号施加到数字秤输入。要测量更高级别的信号频率，秤必须辅以过载保护单元或输入分压器，将比较器输入处的电压降低至可接受的值。

在该器件的制造过程中，每个微电路的电源线之间安装了一个 1000 pF 的电容器。为了减少脉冲噪声对发生器的影响，秤的数字部分被放置在金属屏蔽内，该金属屏蔽在一点处连接到发生器的公共线。如果秤设计为与产生低电平和谐波系数信号的声音发生器配合使用，则连接 HG1-HG6 指示器与仪表的电线要特别小心地屏蔽，因为它们可能是强大的脉冲噪声源，尤其是使用 ALS324B 或 ALS321B 时。您可以在设置发生器频率后关闭秤的电源来完全消除脉冲噪声，为此您需要提供一个单独的开关。

如果您打算使用发生器的数字刻度来测量其他来源的信号频率，建议在其前面板上安装一个额外的插座和一个开关，将设备的输入连接到发生器的输出或连接到这个插座。

在建立时，首先用示波器检查测量时间间隔的传感器输出处是否存在脉冲序列。然后，将幅度约为 0,5 V 的正弦信号馈送到器件的输入端。同时，在倍频器的输出端（器件的引脚 3）应观察到幅度至少为 3.1 V 的脉冲。 DD8 元件）。电源电压为 8,1 和 9,9 V。如果秤的读数与发生器的频率之间存在差异，则需要选择电容器 C5，它会影响归零脉冲分频器。

作者：V.Vlasenko

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