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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Preamplificador-formador para frecuencímetro FC250. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El frecuencímetro fabricado con el kit FC250 [1] funcionó bien. Pero el deseo del autor de este artículo de obtener la frecuencia máxima medible de 250 MHz prometida en la descripción del dispositivo le obligó a buscar el circuito del preamplificador-formador (PAF) necesario para ello. Pero los circuitos PuF encontrados en Internet no eran adecuados para el FC250 o eran demasiado complejos. El artículo proporciona descripciones de dos versiones del PUF desarrollado por el autor, así como una sonda remota para el frecuencímetro FC250. Los PUF descritos utilizan comparadores CMOS MAX999EiKili ADCMP600BRJZ-R2 en un encapsulado SOT-23-5 con una salida de señal de nivel TTL y ADCMP604BKSZ-R2 en un encapsulado SOT-323-6 con dos salidas antifase del estándar LVDS [2]. Con tales PUF, un frecuencímetro basado en el conjunto FC250 es capaz de medir frecuencias de señal de 50 Hz a 110...250 MHz con una amplitud mínima de 0,25...0,65 V. Se tuvieron que utilizar amplificadores adicionales en la entrada de los comparadores. ser abandonado. Condujeron a la autoexcitación, medidas para combatirlas que redujeron aún más la sensibilidad. Al trabajar con el frecuencímetro FC250, se observó que crea un fuerte ruido impulsivo que se propaga a lo largo del cable común y del circuito de alimentación. Para eliminar la influencia de esta interferencia en el objeto de medición, las entradas de la PUF y la sonda remota se realizan según un circuito diferencial. En la Fig. La Figura 1 muestra un diagrama de la versión más simple del PUF, que permite medir frecuencias desde 50 Hz hasta 140 MHz usando el comparador ADCMP600BRJZ-R2 [3] o hasta 170 MHz con el comparador MAX999EUK [4]. La amplitud de la señal medida a una frecuencia inferior a 70 MHz debe ser de al menos 0,3 V y de al menos 0,65 V en la frecuencia límite.
Desde las sondas de entrada, la señal medida a través de los circuitos R2C1 y R3C2 se suministra a las entradas del comparador DA1. Los diodos VD1 y VD2 no protegen tanto estas entradas de sobretensiones (los comparadores de ambos tipos mencionados anteriormente tienen diodos protectores internos), sino que reducen la probabilidad de autoexcitación del comparador, que tiene una alta ganancia. La tensión de alimentación de +5 V al comparador proviene del frecuencímetro. La entrada inversora del comparador (pin 4) se conecta a través de la resistencia R4 a una fuente de voltaje de +5 V, y en ausencia de una señal medida en la salida del comparador (pin 1), que debe conectarse al pin 2 del chip medidor de frecuencia DD2, el voltaje tiene un nivel lógico bajo. Cuando se habilita de esta manera, el punto de operación de los comparadores MAX999 y ADCMP600 se configura automáticamente y la característica de conmutación tiene un bucle de histéresis. Los diodos VD1, VD2 y la resistencia R1 permiten reducir el ancho de este bucle a un valor en el que no se produce la autoexcitación y la sensibilidad es suficientemente alta. Esta versión del PUF también funciona bien en bajas frecuencias, hasta 50 Hz. Para el PUF considerado, se han desarrollado dos versiones de la placa de circuito impreso. Ambos están hechos de laminado de fibra de vidrio laminado por ambos lados con un espesor de 1...1,5 mm cortando la lámina y eliminando mecánicamente las secciones sobrantes. Una de las placas (Fig. 2a) está diseñada para instalar diodos de salida y resistencias con una potencia de 0,0-2 W. Los condensadores pueden ser de montaje superficial o de tipo disco. La disposición de los elementos de este tablero se muestra en la Fig. 3. Tablero más pequeño que se muestra en la Fig. 2b, está diseñado para elementos de montaje en superficie, incluidos los diodos 1N4148W. La ubicación de los elementos se muestra en la Fig. 4.
Las vías que conectan los conductores del circuito impreso en lados opuestos de las placas se muestran rellenas en ambos casos. Las resistencias R1 y R2 tienen una salida de 0,125 W. Se insertan con un cable en los orificios correspondientes de las placas y se sueldan a la lámina. A los terminales libres de las resistencias se sueldan secciones de cables aislados flexibles de 15 cm de largo con sondas. Los segmentos de alambre rígido soldados en los orificios de las placas, destinados a conectar el PUF al frecuencímetro, sirven simultáneamente como soportes para unir la placa PUF al tablero del frecuencímetro. En la Fig. La Figura 5 muestra un esquema de un PUF con sonda externa, ensamblado sobre tres comparadores conectados en serie. Los comparadores ADCMP604BKSZ-R2 se utilizan en la sonda y en la entrada del propio PUF [5]. Cuando las salidas del comparador DA2 se conectan directamente a las entradas del comparador DA3, este último se encuentra en modo estático en un estado límite, lo que impide su autoexcitación. Al aumentar el voltaje de "control" de las entradas del comparador DA3, aumentó su velocidad de conmutación, lo que determina la frecuencia máxima de funcionamiento del PUF. La tensión de polarización en la entrada inversora del comparador DA2 y el ancho del bucle de histéresis en su característica de conmutación se ajustan de la misma forma que en el PUF anterior.
Después de conectar una sonda remota a la segunda versión del PUF (utilizando un haz sin blindaje de cables aislados flexibles de 50 cm de largo), la frecuencia límite medida por el FC250 superó los 250 MHz. Esto se ilustra en la fotografía de la Fig. 6. El microcircuito ADCMP604BKSZ-R2 no es propenso a la autoexcitación, por lo tanto, para reducir la capacitancia de entrada, no hay diodos consecutivos en la entrada de la sonda. La alta impedancia de entrada y la baja capacitancia de entrada de la sonda permitieron medir la frecuencia del oscilador local de microcircuitos como el TDA7021T y sus análogos.
Este PUF y su sonda se ensamblan sobre placas de circuito impreso del mismo material y utilizando el mismo método que el anterior. En la figura 7 se muestra un dibujo de los conductores impresos de la placa principal de PUF. 8, y la disposición de los elementos en él se muestra en la Fig. 9. La placa de circuito impreso de la sonda remota se muestra en la Fig. 10. Las piezas que contiene están ubicadas de acuerdo con la Fig. 1. Los condensadores C2 y CXNUMX son condensadores de disco cerámico. Están ubicados en diferentes lados del tablero.
Una característica especial de la placa de sonda son dos filas de vías a lo largo de sus bordes largos. Están "cosidos" con alambre estañado delgado, que luego se suelda a la lámina a lo largo de toda la placa en ambos lados. Esto le permite tomar la sonda con la mano sin afectar su rendimiento. La longitud de las puntas de medición de la sonda es de 4...1 cm Los cables 4-XNUMX del arnés de conexión están soldados a las almohadillas de contacto correspondientes en diferentes lados de la placa. Al probar el frecuencímetro con los PUF descritos, se utilizó como fuente de señal un generador ensamblado de acuerdo con el circuito que se muestra en la Fig. 11. 1. La bobina LXNUMX que contiene es reemplazable. No tiene marco y el número de vueltas se selecciona según el rango de sintonización requerido del generador.
A pesar de los resultados obtenidos, el funcionamiento normal del frecuencímetro ensamblado con el kit FC250 en frecuencias superiores a 180...190 MHz sigue siendo imposible. La frecuencia máxima de funcionamiento de los microcircuitos de la serie K1554 utilizados en él (análogos de 74AC) no supera los 130 MHz. A una frecuencia más alta, se sobrecalientan rápidamente y, después de un par de minutos, las lecturas del frecuencímetro disminuyen en 2...5 MHz. La inexactitud e inestabilidad de las lecturas del frecuencímetro a estas frecuencias se explica por el hecho de que no todos los pulsos que siguen con una frecuencia superior al límite llegan a las entradas del microcircuito K1554LA3 (74AC00) y al disparador D K1554TM2 (74AC74). , obligados a conmutar con una frecuencia inaceptable, alcanzan correctamente sus salidas. Por este motivo, no recomiendo utilizar un frecuencímetro basado en el FC250 configurado para medir frecuencias superiores a 110 MHz (con el PUF según el esquema de la Fig. 1 en el comparador ADCMP600), 120 MHz (con el mismo PUF en el Comparador MAX999) y 180 MHz (con el PUF según esquema Fig. 5 con sonda remota). Para trabajar con los PUF descritos, es necesario modificar este frecuencímetro. En su placa no instalan (ni quitan el ya instalado) transistor VT1 con todas las piezas relacionadas con él, condensadores C3 y C5. Se monta una resistencia variable con un valor nominal de 5 kOhm en ambos orificios para la salida del condensador C3 y en el orificio para la salida del condensador C4, que está conectado a la resistencia R2 o R5 (ver Fig. 100.150). Con el frecuencímetro encendido, sin tocar las entradas del PUF con las manos, la resistencia de esta resistencia variable se reduce gradualmente hasta que el PUF deja de autoexcitarse. Luego se desuelda la resistencia variable, se mide su resistencia y en su lugar se suelda una resistencia fija del valor superior más cercano. De manera similar, la resistencia R5 se selecciona en la sonda remota, ya conectada a la placa principal establecida de la PUF. Literatura
Autor: A. Panshin
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