Eлектроника   Dosmen systems     http://www.oocities.org/dosmen

 ВИСОКОЧЕСТОТЕН ВХОДЕН ДЕЛИТЕЛ НА ЧЕСТОТА - 2

 Описываемый предварительный делитель частоты позволяет поднять верхний предел счета цифрового или аналогового частотомера, собранного на микросхемах КМОП, до 250 МГц путем деления частоты входного сигнала на 100 (максимальная частота выходного сигнала делителя будет равна 2,5 МГц). Делитель можно также использовать при работе с любым низкочастотным осциллографом, при этом появляется возможность проверять работу устройств в "невидимом" для осциллографа частотном интервале.
    Прототипом устройства послужил предварительный делитель (на 10) частоты входного сигнала, разработанный С. Бирюковым в 1980 г. . Однако применение этого делителя совместно с частотомером, построенным на микросхемах КМОП, затруднительно, поскольку потребляемый делителем ток достигает 200 мА и, значит, потребуется отдельный источник питания. По сравнению с прототипом описываемый предварительный делитель частоты имеет более высокий верхний предел счета, сохраняет работоспособность при отклонении питающего напряжения на +0,8 В и требует в 5...7 раз меньший ток (в зависимости от варианта делителя).
        Основные технические характеристики
            Частотная полоса, МГц .......0,5...250
            Чувствительность, мВ ................ 30
            Входное сопротивление. Ом ....50;75
            Напряжение питания, В ........4,2...5,8
            Потребляемый ток, мА .............. 47
    Предварительный делитель (см. схему на рис. 1) состоит из последовательно включенных широкополосного усилителя-ограничителя, собранного на элементах ЭСЛ DD1.1 и DD1.2 и транзисторе VT1, двух десятичных счетчиков - DD2 (ЭСЛ) и DD3 (ТТЛ).

    Напряжение измеряемой частоты поступает на согласующий нагрузочный резистор R1. Сопротивление этого резистора должно быть равно волновому сопротивлению подводящего сигнал кабеля. Через конденсатор С1, токоограничительный резистор R2, диодный ограничитель VD1, VD2 и конденсатор С2 сигнал поступает на вход широкополосного усилителя-ограничителя (на верхний по схеме вход элемента DD1.1).
    Коэффициент передачи первой ступени усилителя равен шести, вторая усиливает сигнал еще в шесть раз. Оба элемента DD1.1 и DD1.2 резисторами обратной связи R3, R5 переведены в режим линейного усиления .
    К нагрузочным резисторам R6 и R7 подключен усилитель на транзисторе VT1, диодах VD3-VD5 и резисторах R8 и R9. Транзистор включен по нестандартной схеме с управлением по базе и эмиттеру. Введение этой ступени обусловлено тем, что счетчики микросхем ЭСЛ серии 193 имеют относительно высокую нижнюю границу частотной полосы для синусоидального сигнала (десятки мегагерц). Ступень увеличивает крутизну фронта входного сигнала счетчика, благодаря чему нижняя граница измеряемой частотной полосы делителя (при заданной чувствительности) сдвигается в область 300...500 кГц. Кроме того, ступень компенсирует спад усиления широкополосного усилителя-ограничителя в высокочастотной 1области, начинающийся со 130...150 МГц.
    С нагрузочного резистора R9 через конденсатор С4 усиленный и ограниченный сигнал поступает на вход десятичного счетчика DD2, к выходу 3 которого подключен нагрузочный резистор R10. Сигнал с уровнями ТТЛ с этого резистора подан на счетный вход С1 второго десятичного счетчика DD3. С выхода 8 счетчика DD3 сигнал частотой, в 100 раз меньшей входной, подводится к входу частотомера в положении "Вкл." переключателя SA1 "Делитель".
    Напряжение питания делителя следует стабилизировать. Поскольку потребляемый ток во всей рабочей частотной полосе постоянен, можно обойтись и без стабилизатора, но в этом случае необходим RC-фильтр. Не исключено также питание делителя от батареи аккумуляторов. Во всех случаях каждую микросхему нужно обязательно блокировать по питанию конденсатором емкостью 0,047 мкф (на схеме не показаны).
    Микросхема DD1 потребляет ток 26 мА, DD2-13мA.DD3-8мA.
    В делителе можно применить любые малогабаритные резисторы и конденсаторы. Их номиналы могут отличаться от указанных в схеме на 20 %. Переключатель SA1 - П2К.
    Диоды должны быть германиевыми; вместо Д9Б подойдут любые из серии Д9, а также Д18, Д20, ГД507А, а вместо Д311 - любые из серии Д312, а также Д310. Транзистор КТ326Б может быть заменен любым из серий КТ337, КТ347, КТ363, КТ3109, а также КТ326БМ.
    В широкополосном усилителе-ограничителе можно применить логические элементы микросхем серий 100, 500 (например, К500ЛМ101, К500ЛМ102, К500ЛМ109). При использовании микросхемы К500ЛП116, примененной в прототипе, потребляемый ток возрастет в два раза. Вместо КС193ИЕЗ и К555ИЕ2 можно применить другие счетчики этих же серий, но это может привести к увеличению потребляемого тока.

Делитель собран на печатной плате из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм; ее чертеж показан на рис. 2. Детали распаяны со стороны печати, а фольга с обратной стороны оставлена сплошной, она подключена к корпусу прибора и играет роль экрана. При установке платы в частотомере экран отделяет делитель от других узлов прибора. Этой меры оказалось достаточно для устранения помех и паразитных связей.
    Отверстия в плате сверлят только для выводов деталей, соединяемых с общим проводом-экраном, и монтажа переключателя SA1. Отверстия под выводы переключателя со стороны экрана зенкуют. Два отверстия диаметром 3 мм - крепежные. Выводы микросхем перед монтажом изгибают под угол 90 град., кроме тех, которые надо соединить с общим проводом, - их оставляют прямыми и пропускают в отверстия; остальные выводы удаляют. Выводы всех деталей должны быть возможно короче. Конденсаторы СЗ, С6 размещают над микросхемами. Резисторы R3, R5 монтируют "стоймя".
    Налаживание делителя сводится к установке элементов DD1.1 и DD1.2 в режим линейного усиления подборкой резисторов R3 и R5 соответственно. Подав на вход делителя от ГСС синусоидальный сигнал частотой 1 МГц с амплитудой 100 мВ и подключая осциллограф поочередно к выходам этих элементов, добиваются симметричного ограничения синусоиды сверху и снизу при постепенном уменьшении амплитуды сигнала ГСС.
    Несколько слов о различных вариантах применения делителя. Если он будет работать с частотомером, у которого верхний предел счета 20...30 МГц, из делителя можно исключить транзисторную ступень и счетчик DD3. Выходной сигнал снимают с выхода 1 счетчика DD2 (выв. 2) через резистор сопротивлением 100 Ом. Когда достаточно иметь верхний предел счета 100...120 МГц, чувствительность делителя легко увеличить еще в пять раз, добавив в широкополосный усилитель-ограничитель свободный элемент DD1.3 и включив его по той же схеме, как DD1.1.
    Делитель можно конструктивно выполнить в виде щупа, а на входе включить повторитель напряжения на полевом транзисторе . При этом входное сопротивление возрастет до сотен килоом, входная емкость уменьшится до единиц пикофа-рад. При таком исполнении делитель можно подключать к испытуемым цепям непосредственно или приближая к ним штырь (петлю связи), что дополнительно увеличит достоверность результата измерений.

      P.S. : Выбор транзистора КТ326Б был продиктован стремлением сделать устройство предельно дешевым и доступным по набору компонентов. Тем не менее работа делителя будет устойчивее и стабильнее с транзистором, имеющим более высокую граничную частоту коэффициента передачи, например, из серии КТ363. Следует помнить, что при напряжении на входе делителя более 200 мВ его входное сопротивление уменьшается, что нарушает согласование с источникам сигнала. Для увеличения чувствительности на верхнем конце частотной полосы можно уменьшить сопротивление резистора R4 примерно до 12кОм.

С.ГОЛОВАЧ, г. Ржев

С.ГОЛОВАЧ, г. Ржев