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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Vorverstärker-Shaper für Frequenzmesser FC250. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Der Frequenzmesser aus dem FC250-Kit [1] hat eine gute Leistung erbracht. Doch der Wunsch des Autors dieses Artikels, die in der Beschreibung des Gerätes versprochene maximal messbare Frequenz von 250 MHz zu erreichen, zwang ihn, nach der dafür notwendigen Schaltung des Vorverstärker-Formers (PAF) zu suchen. Doch die im Internet gefundenen PuF-Schaltkreise waren entweder nicht für den FC250 geeignet oder zu komplex. Der Artikel enthält Beschreibungen von zwei Versionen des vom Autor entwickelten PUF sowie einer Fernsonde für den Frequenzmesser FC250. Die beschriebenen PUFs verwenden die CMOS-Komparatoren MAX999EiKili ADCMP600BRJZ-R2 in einem SOT-23-5-Gehäuse mit einem TTL-Pegel-Signalausgang und ADCMP604BKSZ-R2 in einem SOT-323-6-Gehäuse mit zwei gegenphasigen Ausgängen des LVDS-Standards [2]. Mit solchen PUFs ist ein Frequenzmesser auf Basis des FC250-Sets in der Lage, Signalfrequenzen von 50 Hz bis 110...250 MHz mit einer Mindestamplitude von 0,25...0,65 V zu messen. Am Eingang der Komparatoren mussten zusätzliche Verstärker angebracht werden verlassen sein. Sie führten zu Selbsterregung, Maßnahmen zur Bekämpfung, die die Sensibilität weiter verringerten. Bei der Arbeit mit dem Frequenzmesser FC250 wurde festgestellt, dass dieser ein starkes Impulsrauschen erzeugt, das sich entlang der gemeinsamen Leitung und des Stromkreises ausbreitet. Um den Einfluss dieser Störungen auf das Messobjekt zu eliminieren, sind die Eingänge von PUF und Fernsonde nach einer Differenzschaltung ausgeführt. In Abb. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm der einfachsten Version des PUF, mit dem Sie Frequenzen von 50 Hz bis 140 MHz mit dem Komparator ADCMP600BRJZ-R2 [3] oder bis zu 170 MHz mit dem Komparator MAX999EUK [4] messen können. Die Amplitude des gemessenen Signals muss bei einer Frequenz unter 70 MHz mindestens 0,3 V und bei der Grenzfrequenz mindestens 0,65 V betragen.
Von den Eingangssonden wird das gemessene Signal über die Schaltkreise R2C1 und R3C2 den Eingängen des Komparators DA1 zugeführt. Die Dioden VD1 und VD2 schützen diese Eingänge nicht so sehr vor Überspannung (Komparatoren beider oben genannten Typen verfügen über interne Schutzdioden), sondern verringern vielmehr die Wahrscheinlichkeit einer Selbsterregung des Komparators, der eine hohe Verstärkung aufweist. Die +5 V-Versorgungsspannung für den Komparator kommt vom Frequenzmesser. Der invertierende Eingang des Komparators (Pin 4) ist über den Widerstand R4 mit einer Spannungsquelle von +5 V verbunden und bei fehlendem Messsignal am Ausgang des Komparators (Pin 1), der mit Pin 2 verbunden werden muss des DD2-Frequenzmesserchips weist die Spannung einen niedrigen logischen Pegel auf. Bei dieser Aktivierung wird der Arbeitspunkt der Komparatoren MAX999 und ADCMP600 automatisch eingestellt und die Schaltcharakteristik weist eine Hystereseschleife auf. Die Dioden VD1, VD2 und der Widerstand R1 ermöglichen es, die Breite dieser Schleife auf einen Wert zu reduzieren, bei dem keine Selbsterregung auftritt und die Empfindlichkeit ausreichend hoch ist. Diese Version des PUF funktioniert auch bei niedrigen Frequenzen bis hinunter zu 50 Hz gut. Für die betrachtete PUF wurden zwei Versionen der Leiterplatte entwickelt. Beide bestehen aus beidseitig foliertem Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 1...1,5 mm, indem die Folie durchtrennt und die überschüssigen Abschnitte mechanisch entfernt werden. Eine der Platinen (Abb. 2a) ist für den Einbau von Ausgangsdioden und Widerständen mit einer Leistung von 0,0-2 W ausgelegt. Kondensatoren können oberflächenmontiert oder scheibenförmig sein. Die Anordnung der Elemente auf dieser Platine ist in Abb. dargestellt. 3. Kleinere Platine in Abb. 2b ist für oberflächenmontierte Elemente, einschließlich 1N4148W-Dioden, konzipiert. Die Lage der Elemente ist in Abb. dargestellt. 4.
Die Durchkontaktierungen, die die Leiter der gedruckten Schaltung auf gegenüberliegenden Seiten der Platinen verbinden, sind in beiden Fällen ausgefüllt dargestellt. Die Widerstände R1 und R2 haben eine Ausgangsleistung von 0,125 W. Sie werden mit einer Leitung in die entsprechenden Löcher der Platine gesteckt und mit der Folie verlötet. An die freien Anschlüsse der Widerstände werden 15 cm lange Abschnitte flexibler isolierter Drähte mit Sonden angelötet. In die Löcher der Platinen eingelötete Segmente aus starrem Draht dienen zum Anschluss des PUF an den Frequenzmesser und dienen gleichzeitig als Gestelle für die Befestigung der PUF-Platine an der Platine des Frequenzmessers. In Abb. Abbildung 5 zeigt ein Diagramm eines PUF mit einer externen Sonde, montiert auf drei in Reihe geschalteten Komparatoren. ADCMP604BKSZ-R2-Komparatoren werden in der Sonde und am Eingang des PUF selbst verwendet [5]. Wenn die Ausgänge des Komparators DA2 direkt mit den Eingängen des Komparators DA3 verbunden sind, befindet sich dieser im statischen Modus in einem Grenzzustand, der seine Selbsterregung verhindert. Durch Erhöhen der „Antriebs“-Spannung der Eingänge des DA3-Komparators wurde dessen Schaltgeschwindigkeit erhöht, was die maximale Betriebsfrequenz des PUF bestimmt. Die Vorspannung am invertierenden Eingang des Komparators DA2 und die Breite der Hystereseschleife in seiner Schaltcharakteristik werden auf die gleiche Weise wie beim vorherigen PUF eingestellt.
Nach dem Anschluss einer Fernsonde an die zweite Version des PUF (unter Verwendung eines ungeschirmten Bündels flexibler isolierter Drähte mit einer Länge von 50 cm) überschritt die vom FC250 gemessene Grenzfrequenz 250 MHz. Dies wird durch das Foto in Abb. veranschaulicht. 6. Die Mikroschaltung ADCMP604BKSZ-R2 neigt nicht zur Selbsterregung. Um die Eingangskapazität zu reduzieren, sind am Sondeneingang keine Back-to-Back-Dioden vorhanden. Die hohe Eingangsimpedanz und die niedrige Eingangskapazität der Sonde ermöglichten die Messung der Lokaloszillatorfrequenz von Mikroschaltungen wie dem TDA7021T und seinen Analoga.
Diese PUF und ihre Sonde werden auf Leiterplatten aus demselben Material und mit derselben Methode wie die vorherige montiert. Eine Zeichnung der gedruckten Leiter der Haupt-PUF-Platine ist in Abb. dargestellt. 7, und die Anordnung der Elemente darauf ist in Abb. 8. Die Leiterplatte der Fernsonde ist in Abb. dargestellt. 9. Die darauf befindlichen Teile sind gemäß Abb. angeordnet. 10. Die Kondensatoren C1 und C2 sind Keramikscheibenkondensatoren. Sie befinden sich auf verschiedenen Seiten der Tafel.
Eine Besonderheit des Sondenboards sind zwei Reihen von Durchkontaktierungen entlang seiner Längskanten. Sie werden mit dünnem verzinntem Draht „vernäht“, der dann auf beiden Seiten über die gesamte Länge der Platine mit der Folie verlötet wird. Dadurch können Sie die Sonde mit der Hand nehmen, ohne ihre Leistung zu beeinträchtigen. Die Länge der Messspitzen der Sonde beträgt 4...1 cm. Die Adern 4-XNUMX des Anschlusskabelbaums sind an den entsprechenden Kontaktpads auf verschiedenen Seiten der Platine angelötet. Beim Testen des Frequenzmessers mit den beschriebenen PUFs wurde als Signalquelle ein nach der in Abb. 11 dargestellten Schaltung aufgebauter Generator verwendet. 1. Die darin enthaltene LXNUMX-Spule ist austauschbar. Es ist rahmenlos, wobei die Anzahl der Windungen je nach erforderlichem Abstimmbereich des Generators gewählt wird.
Trotz der erzielten Ergebnisse ist ein normaler Betrieb des aus dem FC250-Bausatz zusammengesetzten Frequenzmessers bei Frequenzen über 180...190 MHz immer noch nicht möglich. Die maximale Betriebsfrequenz der darin verwendeten Mikroschaltungen der K1554-Serie (analog zu 74AC) überschreitet 130 MHz nicht. Bei einer höheren Frequenz überhitzen sie schnell und nach einigen Minuten sinken die Messwerte des Frequenzmessers um 2...5 MHz. Die Ungenauigkeit und Instabilität der Frequenzmesserwerte bei diesen Frequenzen erklärt sich aus der Tatsache, dass nicht alle Impulse mit einer Frequenz über dem Grenzwert an den Eingängen der Mikroschaltung K1554LA3 (74AC00) und des D-Triggers K1554TM2 (74AC74) ankommen. gezwungen, mit einer inakzeptablen Frequenz zu schalten, ihre Ausgänge korrekt erreichen. Aus diesem Grund empfehle ich nicht, einen Frequenzmesser auf Basis des FC250-Sets zu verwenden, um Frequenzen über 110 MHz (mit der PUF gemäß dem Schema in Abb. 1 auf dem ADCMP600-Komparator) und 120 MHz (mit der gleichen PUF auf dem ADCMP999-Komparator) zu messen MAX180-Komparator) und 5 MHz (mit der PUF gemäß dem Schema Abb. XNUMX mit entfernter Sonde). Um mit den beschriebenen PUFs arbeiten zu können, muss dieser Frequenzmesser modifiziert werden. Auf seiner Platine installieren (oder entfernen) sie den bereits installierten Transistor VT1 mit allen zugehörigen Teilen, den Kondensatoren C3 und C5, nicht. In beiden Löchern für den Ausgang des Kondensators C5 und im Loch für den Ausgang des Kondensators C3, der mit dem Widerstand R4 bzw. R2 verbunden ist, ist ein variabler Widerstand mit einem Nennwert von 5 kOhm montiert (siehe Abb. 100.150). Bei eingeschaltetem Frequenzmesser, ohne die Eingänge des PUF mit den Händen zu berühren, wird der Widerstand dieses variablen Widerstands schrittweise verringert, bis der PUF aufhört, sich selbst zu erregen. Anschließend wird der variable Widerstand abgelötet, sein Widerstandswert gemessen und an seiner Stelle ein Festwiderstand mit dem nächsthöheren Wert eingelötet. Ebenso wird der Widerstand R5 in der Fernsonde ausgewählt, die bereits mit der etablierten Hauptplatine der PUF verbunden ist. Literatur
Autor: A. Panschin
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