Eingangsverstärker-Former des Frequenzmessers. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Die weit verbreitete Verwendung von Mikrocontrollern ermöglicht es, darauf basierende Frequenzmesser zu erstellen. Solche Designs haben jedoch in der Regel einen erheblichen Nachteil, da sie darauf ausgelegt sind, Signale mit logischen Pegeln zu verarbeiten. Ihre Möglichkeiten werden durch die beschriebene Vorrichtung erweitert.

Die Bequemlichkeit, mit einem universellen Frequenzmesser zu arbeiten, der die Frequenz und Dauer von Zeitintervallen messen kann, hängt weitgehend vom Vorhandensein eines Eingangsformungsverstärkers in seiner Zusammensetzung sowie von der Qualität und den Fähigkeiten dieses Verstärkers ab. Die Anforderungen an diesen Knoten, der im Frequenzmesser und im Zeitintervallmesser verwendet wird, sind unterschiedlich und für einige Parameter völlig widersprüchlich.

Rechteckimpulse, die für die Verarbeitung durch einen Frequenzmesser am bequemsten sind, haben eine endliche Anstiegs- und Abfalldauer. Für einen Zeitintervallmesser ist die Einführung einer zusätzlichen Zeitverzögerung durch den Eingangsverstärker nicht akzeptabel. Im Gegenteil, es sollte die steilste Flanke und das steilste Abklingen von Impulsen bei einem gegebenen Pegel der Vergleichsschwelle bilden. Diese Anforderung ist besonders wichtig für nicht rechteckige Signale. Für einen Frequenzzähler ist ein Verstärkerformer mit Hysterese besser geeignet.

Echte Signale haben Spitzen, und Rauschen ist nicht ausgeschlossen. Für niederfrequente Frequenzzähler empfiehlt sich der Einsatz konventioneller Filter. Für Hochfrequenz-Frequenz- und Zeitintervallmesser wird eine einfache und praktisch reproduzierbare Verstärker-Shaper-Schaltung vorgeschlagen, die die folgenden Operationen ausführen kann:

• verarbeiten Eingangssignale positiver und negativer Polarität mit Spannungen von 0,3 bis 20 V;
• stellen Sie den Eingangssignal-Vergleichsschwellenwert innerhalb von 0,3 stufenlos ein. ..7,5 V;
• arbeiten zuverlässig bei Eingangsimpulsfrequenzen von 0 bis 2,5 MHz und behalten die Funktionsfähigkeit fast bis zu Frequenzwerten von 5 MHz bei
• Messen Sie die Dauer von Impulsen, die länger als 0,3 µs sind (bei Auswahl der Vergleichsschwelle vor Änderung der Messgrenze kann diese Schwelle auf 0,1 µs reduziert werden).

Das Schema ist in Abb. 1 dargestellt. 1. Der Verstärker besteht aus einem elektronischen Schalterformer, der auf den Logikelementen der D1-Mikroschaltung montiert ist, und zwei parallel geschalteten und baugleichen Kanälen, von denen jeder ein Spannungskomparator an einem zweikanaligen Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker A2 ist , A1. Der obere Kanal gemäß dem Schema ist für die Verarbeitung von Eingangssignalen mit positiver Polarität vorgesehen, der untere - mit negativer Polarität. Das Eingangssignal über den Begrenzungswiderstand R1 und den Kondensator C3 wird dem Eingang 1 des Operationsverstärkers A2 zugeführt. In dem Moment, in dem die Eingangsspannung die Vergleichsschwelle überschreitet, bestimmt durch die Spannung am Eingang 1 des Operationsverstärkers A6, steigt die Spannung am Ausgang XNUMX des Operationsverstärkers abrupt an, und wenn sie unter die Vergleichsschwelle fällt, fällt sie abrupt ab.

Reis. 1 Schematische Darstellung des Eingangsverstärkers

Die Vergleichsschwelle wird durch einen variablen Widerstand R10 eingestellt. Die untere Grenze der Vergleichsschwelle wird durch den Spannungsabfall an der Diode D3 bestimmt und beträgt ungefähr 0,3 V, und die obere Grenze wird durch die Parameter der Elemente des Spannungsteilers R9R10D3 bestimmt und beträgt jeweils 7,5 V. Die Die Spannung am Ausgang des Teilers R3R4 bestimmt die Eingangssignalgrenzschwelle, oberhalb derer die Diode D1 öffnet. Am Widerstand R1 fällt eine Überspannung ab, die eine Überlastung des uu am Eingang verhindert. Der zweite Kanal des Geräts, montiert auf dem OU A2, funktioniert genauso. Von den Ausgängen der Operationsverstärker A1 und A2 werden die Impulse durch die Dioden D5 und D6, die den Durchgang von Signalen negativer Polarität ausschließen, dem elektronischen Kommutatorformer zugeführt. Dieser Knoten ermöglicht den Durchgang von Signalen vom Kanal mit "positiver" oder "negativer" Polarität in Übereinstimmung mit dem Steuersignal, das von dem Schalter SA1 kommt. Schalter SA1, der Benutzer stellt manuell den Verstärkermodus (Kanalauswahl) entsprechend der Polarität des gemessenen Signals ein. Sie können die Kanalumschaltung verweigern, indem Sie die Kathoden der Dioden D6 und D5 verbinden und dadurch eine automatische Auswahl der Eingangssignalpolarität sicherstellen. Wenn Sie jedoch mit einem bipolaren Signal arbeiten, z. B. einer Sinuswelle, zeigt der Frequenzmesser die doppelte Frequenz an.

Der Verstärker ist für einen auf CMOS-Chips aufgebauten Frequenzzähler ausgelegt.

Bei Verwendung in Geräten mit TTL-Mikroschaltungen muss am Ausgang ein Pegelwandler bereitgestellt werden, der beispielsweise auf einer K561PU4-Mikroschaltung montiert ist.

Die Versorgungsspannung des Verstärkers kann auf bis zu ±15 V erhöht werden. Dies verbessert seinen Frequenzgang und erweitert die Grenzen der zulässigen Eingangsspannung.

Das Gerät kann alle Low-Power-Siliziumdioden der Serien KD521, KD503,1 N3207 mit einer Sperrspannung von mindestens 30 V verwenden; Low-Power-Germaniumdioden der Serien D9, D311, 1N3206, 1N3203. Die Operationsverstärker KR544UD2B können durch K544UD2 ohne Änderungen in der Platineninstallation ersetzt werden. Es ist erlaubt, den OE-Typ K574UD1 zu verwenden. Beim Ersetzen des K561LA7-Chips durch den K561LE5 ändert sich die SA1-Schalterfunktion in das Gegenteil. Die Verwendung von K176LA7- oder K176LE5-Mikroschaltungen verschlechtert die Frequenzeigenschaften geringfügig. Beim Einrichten des Verstärkers muss die Spannung am oberen Anschluss der Widerstände R7,3, R 7,5, R10, R12 entsprechend der Schaltung innerhalb von 4 ... 6 V eingestellt werden. Wählen Sie bei Bedarf die Widerstände R9, R3, R11, R5 aus.

Autor: Vladimir Yepinin, vepin@i1.ru; Veröffentlichung: radioradar.net

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