Amplificador-modelador de entrada del frecuencímetro. Esquema, descripción

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Amplificador-modelador de entrada del frecuencímetro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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El uso generalizado de microcontroladores hace posible crear medidores de frecuencia basados en ellos. Sin embargo, como regla, tales diseños tienen un inconveniente significativo, ya que están diseñados para procesar señales con niveles lógicos. Sus capacidades se amplían con el dispositivo descrito.

La conveniencia de trabajar con un frecuencímetro universal capaz de medir la frecuencia y la duración de los intervalos de tiempo depende en gran medida de la presencia de un amplificador de conformación de entrada en su composición, así como de la calidad y capacidades de este amplificador. Los requisitos para este nodo, utilizado en el medidor de frecuencia y el medidor de intervalos de tiempo, son diferentes y para algunos parámetros son completamente contradictorios.

Los pulsos rectangulares, que son los más convenientes para ser procesados por un medidor de frecuencia, tienen una duración finita de subida y bajada. Para un medidor de intervalos de tiempo, la introducción de un retardo de tiempo adicional por parte del amplificador de entrada es inaceptable. Por el contrario, debe formar el borde más pronunciado y la caída de pulsos en un nivel dado del umbral de comparación. Este requisito es especialmente importante para señales no rectangulares. Para un contador de frecuencia, un modelador de amplificador con histéresis es más adecuado.

Las señales reales tienen picos y no se excluye el ruido. Se recomienda el uso de filtros convencionales para los contadores de frecuencia de baja frecuencia. Para medidores de frecuencias de alta frecuencia e intervalos de tiempo, se propone un circuito amplificador-modelador simple y prácticamente reproducible, capaz de realizar las siguientes operaciones:

procesar señales de entrada de polaridad positiva y negativa con voltaje de 0,3 a 20 V;
ajuste suavemente el nivel de umbral de comparación de la señal de entrada dentro de 0,3. ..7,5 V;
trabajar de forma fiable en frecuencias de pulso de entrada de 0 a 2,5 MHz, manteniendo el rendimiento casi hasta valores de frecuencia de 5 MHz
mida la duración de los pulsos superiores a 0,3 µs (al seleccionar el umbral de comparación antes de cambiar el límite de medición, este umbral se puede reducir a 0,1 µs).

El esquema se muestra en la fig. 1. El amplificador consiste en un modificador de interruptor electrónico ensamblado en los elementos lógicos del microcircuito D1 y dos canales conectados en paralelo y de construcción idéntica, cada uno de los cuales es un comparador de voltaje en un amplificador operacional A1 de alta velocidad de dos canales. , A2. El canal superior según el esquema está destinado a procesar señales de entrada de polaridad positiva, el inferior, de polaridad negativa. La señal de entrada a través de la resistencia limitadora R1 y el condensador C1 se alimenta a la entrada 3 del amplificador operacional A1. En el momento en que la tensión de entrada supera el umbral de comparación, determinado por la tensión en la entrada 2 de la OU A1, la tensión en la salida 6 de la OU aumenta bruscamente, y cuando desciende por debajo del umbral de comparación, disminuye bruscamente.

Amplificador-modelador de entrada del frecuencímetro. Diagrama esquemático del amplificador de entrada.
Arroz. 1 diagrama esquemático del amplificador de entrada

El umbral de comparación se establece mediante una resistencia variable R10. El límite inferior del umbral de comparación está determinado por la caída de tensión en el diodo D3 y es de aproximadamente 0,3 V, y el límite superior está determinado por los parámetros de los elementos del divisor de tensión R9R10D3 y es igual a 7,5 V, respectivamente. El voltaje en la salida del divisor R3R4 determina el umbral límite de la señal de entrada, cuando se excede el diodo D1 se abre. El exceso de voltaje cae en la resistencia R1, lo que evita que el uu se sobrecargue en la entrada. El segundo canal del dispositivo, ensamblado en la OU A2, funciona de la misma manera. Desde las salidas del amplificador operacional A1 y A2, los pulsos a través de los diodos D5 y D6, que excluyen el paso de señales de polaridad negativa, se alimentan al conmutador electrónico. Este nodo permite el paso de señales del canal con polaridad "positiva" o "negativa" de acuerdo con la señal de control que proviene del interruptor SA1. Switch SA1, el usuario configura manualmente el modo amplificador (selección de canal) de acuerdo con la polaridad de la señal medida. Puede rechazar el cambio de canal conectando los cátodos de los diodos D6 y D5 y asegurando así la selección automática de la polaridad de la señal de entrada. Sin embargo, cuando se trabaja con una señal bipolar, como una onda sinusoidal, el medidor de frecuencia mostrará el doble de la frecuencia.

El amplificador está diseñado para un contador de frecuencia ensamblado en chips CMOS.

Al usarlo en dispositivos con microcircuitos TTL, es necesario proporcionar un convertidor de nivel en la salida, ensamblado, por ejemplo, en un microcircuito K561PU4.

El voltaje de la fuente de alimentación del amplificador se puede aumentar hasta ±15 V. Esto mejora su respuesta de frecuencia y amplía los límites del voltaje de entrada permitido.

El dispositivo puede usar cualquier diodo de silicio de baja potencia de la serie KD521, KD503,1 N3207 con un voltaje inverso de al menos 30 V; diodos de germanio de baja potencia de las series D9, D311, 1N3206, 1N3203. Los amplificadores operacionales KR544UD2B pueden ser reemplazados por K544UD2 sin cambios en la instalación de la placa. Se permite utilizar el tipo de unidad organizativa K574UD1. Al reemplazar el chip K561LA7 con el K561LE5, la función del interruptor SA1 cambiará a la opuesta. El uso de microcircuitos K176LA7 o K176LE5 empeorará ligeramente las características de frecuencia. Al configurar el amplificador, es necesario configurar el voltaje dentro de 7,3 ... 7,5 V en el terminal superior de las resistencias R10, R 12, R4, R6 según el circuito. Si es necesario, seleccione las resistencias R9, R3, R11, R5.

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

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