МАЛОГАБАРИТНА Частотомір

С. Бульбашки, м. Калінінград Московської обл.

Метою даної розробки було створення малогабаритного частотоміра середньої точності, придатного для більшості радіоаматорських вимірювань. Завдяки оптимальному використанню різних серій ІМС він містить невелику кількість мікросхем при відносно широкому діапазоні вимірюваних частот.
Приладом можна вимірювати частоту сигналів на трьох межах-1,10 і 100 МГц. У ньому використаний пятіразрядний індикатор, що достатньо для приладів цього класу. При роботі на будь-якому з меж вимірюваної частоти струми, споживані від джерела живлення, не перевищать 200 мА по шині +5 В і 2 мА по шині +9 В (висвітлений все "вісімки" на індикаторах), що теж стало можливим завдяки поєднанню різних серій мікросхем.
Принципова схема частотоміра наведена на малюнку. Вхідна напруга вимірюваної частоти надходить на вхід С тригера DD2 КР1531ТВ9. Тригери цієї серії можуть працювати на частотах до 110 МГц при споживаної струмі не більше 18 мА. Після поділу на 4 на виході тригера DD2 (висновок 9) частота сигналу не перевищить 25 МГц на верхній межі вимірювань, що припустимо для лічильників малопотужних ТТЛШ серій КР1533 і К555. У частотоміри використаний здвоєний десятковий лічильник К555ІЕ20 [1]. При використовуваної тут схеми його включення на висновках 7 і 9 частота знижена ще в 10 і 100 разів відповідно. На вході Т лічильника – індикатора молодшого розряду (мікросхеми DD6) діють імпульси з частотою не вище 250 кГц (Тсч = 4 мкс), що нижче граничного для них значення 1 МГц.


Для максимального заповнення пятіразрядного десяткового лічильника потрібно 99999 імпульсів з періодом Тсч = 4 мкс. Отже, в приладі повинен вироблятися інтервал рахунку імпульсів Тінт = 100000Тсч = 0,4 с, під час якого відкрито надходження вхідного сигналу на вхід Т DD6. Для отримання необхідної стабільності тимчасового інтервалу застосований генератор мікросхеми DD1 з кварцовою стабілізацією. На виведення 5 DD1 діють імпульси з періодом в 2 разів більше періоду імпульсів задаючого генератора, тобто 640 мкс. Інтервал рахунку в 0,4 з формується після моменту скидання лічильника DD3 в процесі його рахунку логічним елементом І з діодів VD1-VD5 і резистора R6, на виході якого через 0,4 з з'являється лог.1, встановлюючи тригер DD5.1 в одиничне стан. Диференціюються ланцюжок C7R15 утворює імпульс тривалістю близько 1 мкс, який через ключі мікросхеми OD11 переводить лічильники частотоміра в нульове стан. Після закінчення цього імпульсу розпочнеться новий рахунок імпульсів діє на вході напруги і відлік нового інтервалу тривалістю 0,4 с.
Після закінчення рахункового інтервалу прийшов на вхід DD5.1 З фронт встановить вихід тригера в стан лог.0. Інформація, що з'явилася на інверсної вихід лог.1 через диференціюються ланцюжок C5R10 запускає одновібратор DD5.2 [2].
Імпульс з виходу DD5.2 забороняє на час індикації роботу DD5.1 (на R-вході лог.1). Час індикації можна регулювати змінним резистором R13 в діапазоні 2 … 10 с. Суміщений з резистором вимикач 82 дозволяє перевести частотомір в одноразовий режим роботи. Повторний пуск тоді здійснюється натисканням кнопки S1. Після закінчення заборони на вході R DD5.1 черговий фронт сигналу з діодів VD1-VD5 "запише" лог.1 в тригер DD5.1 і цикл роботи приладу повториться.
Включення мікросхеми DD11 (К561КТЗ) має свої особливості, тому що на ній виконано узгодження КМОП-ТТЛ рівня сигналів. Перший ключ служить для формування імпульсу обнулення в КМОП-рівнях. Другий ключ, відкриваючись, дає імпульс амплітудою 5 В на R-входи DD4, а третій ключ інвертує цей імпульс для обнуління тригерів DD2. Коли ключі закриті, відповідні робочі потенціали входів забезпечені резисторами R4, R5 і R7. Необхідну прив'язку входів DD4 до рівня лог.0 дає включення на загальну шину резистора R4 опором 1 кОм, допустимим для ТТЛШ-входу мікросхем серії К555 [3]. Четвертий ключ DD11 дозволяє проходження сигналу від входу приладу на рахунковий вхід DD6 в інтервалі 0,4 с. Включення керуючого сигналу з виходу DD5.1 на вхід Х4 DD11 (а не на вхід Е4) зроблено спеціально, щоб уникнути негативного робочого фронту на вході Т DD6 при закриванні ключа.
Мале число елементів дозволяє скомпонувати прилад у зручному корпусі у вигляді щупа.
У запропонованій конструкції застосовані мікросхеми як ТТЛ, так і КМОП-логіки. Вибір їх, зокрема, лічильників-індикаторів К490ІП1, визначався найменшими габаритами приладу. У частотоміри можуть бути використані мікросхеми К531ТВ9 (DD2), К176ТМ2 (DD5), а К555ІЕ20 можна замінити двома мікросхемами К555ІЕ6. Конденсатор С4 – К50-35 на 16 В, інші – К10-17. Резистори постійні – МЛТ, змінний R13 – СПЗ-Зб. Кнопка S1 – будь-яка на замикання. Перемикачі S3 і S4 – П2К з залежною фіксацією. Можливе застосування кварцового резонатора іншої частоти, проте необхідно набрати на виходах DD3 той ж інтервал 0,4 с.
Налагодження полягає в точної установки періоду імпульсів, рівного 640 мкс, на виведення 5 DD1 за допомогою Конденсатори підлаштування С1 і С2. Контроль вести по зразковому частотомір.

ЛІТЕРАТУРА
1. С. Алексєєв. Застосування мікросхем серії К555. – Радіо, 1990, № 8, С.58.
2. С. Алексєєв. Формувачі і генератори на мікросхемах структури КМОН. – Радіо, 1985, № 8, с.31.
3. Зельдін Є. А. Імпульсні пристрої на мікросхемах. – М.: Радіо і зв'язок, 1991, с.49

Радіо № 2, 1996