Amplificateur-formeur d'entrée du fréquencemètre. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'utilisation généralisée des microcontrôleurs permet de créer des fréquencemètres basés sur eux. Cependant, en règle générale, de telles conceptions présentent un inconvénient important, car elles sont conçues pour traiter des signaux avec des niveaux logiques. Leurs capacités sont étendues par le dispositif décrit.

La commodité de travailler avec un fréquencemètre universel capable de mesurer la fréquence et la durée des intervalles de temps dépend en grande partie de la présence d'un amplificateur de mise en forme d'entrée dans sa composition, ainsi que de la qualité et des capacités de cet amplificateur. Les exigences pour ce nœud, utilisé dans le fréquencemètre et le compteur d'intervalle de temps, sont différentes, et pour certains paramètres, elles sont complètement contradictoires.

Les impulsions rectangulaires, qui conviennent le mieux au traitement par un fréquencemètre, ont une durée de montée et de descente finie. Pour un compteur d'intervalle de temps, l'introduction d'une temporisation supplémentaire par l'amplificateur d'entrée est inacceptable. Au contraire, il devrait former le front le plus raide et la décroissance des impulsions à un niveau donné du seuil de comparaison. Cette exigence est particulièrement importante pour les signaux non rectangulaires. Pour un compteur de fréquence, un amplificateur-formeur avec hystérésis est plus approprié.

Les signaux réels ont des pics et le bruit n'est pas exclu. L'utilisation de filtres conventionnels est conseillée pour les fréquencemètres basse fréquence. Pour les compteurs de fréquence et d'intervalle de temps à haute fréquence, un circuit amplificateur-conformateur simple et pratiquement reproductible est proposé, capable d'effectuer les opérations suivantes :

• traiter les signaux d'entrée de polarité positive et négative avec une tension de 0,3 à 20 V ;
• ajustez en douceur le niveau du seuil de comparaison du signal d'entrée à moins de 0,3. ..7,5 V ;
• fonctionnent de manière fiable à des fréquences d'impulsions d'entrée de 0 à 2,5 MHz, en maintenant l'opérabilité presque jusqu'à des valeurs de fréquence de 5 MHz
• mesurer la durée des impulsions supérieures à 0,3 µs (en sélectionnant le seuil de comparaison avant de changer la limite de mesure, ce seuil peut être ramené à 0,1 µs).

Le schéma est illustré à la fig. 1. L'amplificateur se compose d'un commutateur électronique assemblé sur les éléments logiques du microcircuit D1 et de deux canaux connectés en parallèle et de construction identique, chacun étant un comparateur de tension sur un amplificateur opérationnel haute vitesse à deux canaux A1 , A2. Le canal supérieur selon le schéma est destiné au traitement des signaux d'entrée de polarité positive, le canal inférieur - de polarité négative. Le signal d'entrée à travers la résistance de limitation R1 et le condensateur C1 est envoyé à l'entrée 3 de l'amplificateur opérationnel A1. Au moment où la tension d'entrée dépasse le seuil de comparaison, déterminé par la tension à l'entrée 2 de l'ampli op A1, la tension à la sortie 6 de l'ampli op augmente brusquement, et lorsqu'elle descend en dessous du seuil de comparaison, elle diminue brusquement.

Riz. 1 Schéma de principe de l'amplificateur d'entrée

Le seuil de comparaison est fixé par une résistance variable R10. La limite inférieure du seuil de comparaison est déterminée par la chute de tension aux bornes de la diode D3 et est d'environ 0,3 V, et la limite supérieure est déterminée par les paramètres des éléments du diviseur de tension R9R10D3 et est égale à 7,5 V, respectivement. la tension en sortie du diviseur R3R4 détermine le seuil limite du signal d'entrée, au dessus duquel la diode D1 s'ouvre. Une tension excessive chute aux bornes de la résistance R1, empêchant l'uu d'être surchargé à l'entrée. Le deuxième canal de l'appareil, monté sur l'OU A2, fonctionne de la même manière. À partir des sorties des amplificateurs opérationnels A1 et A2, les impulsions à travers les diodes D5 et D6, qui excluent le passage de signaux de polarité négative, sont transmises au commutateur-formateur électronique. Ce noeud permet le passage des signaux du canal de polarité "positive" ou "négative" en fonction du signal de commande qui provient de l'interrupteur SA1. Commutateur SA1, l'utilisateur règle manuellement le mode d'amplification (sélection du canal) en fonction de la polarité du signal mesuré. Vous pouvez refuser la commutation de canal en connectant les cathodes des diodes D6 et D5 et en assurant ainsi la sélection automatique de la polarité du signal d'entrée. Cependant, lorsque vous travaillez avec un signal bipolaire, tel qu'une onde sinusoïdale, le fréquencemètre affichera le double de la fréquence.

L'amplificateur est conçu pour un compteur de fréquence monté sur des puces CMOS.

Lors de son utilisation dans des appareils à microcircuits TTL, il est nécessaire de prévoir un convertisseur de niveau en sortie, monté par exemple sur un microcircuit K561PU4.

La tension d'alimentation de l'amplificateur peut être augmentée jusqu'à ±15 V. Cela améliore sa réponse en fréquence et étend les limites de la tension d'entrée admissible.

L'appareil peut utiliser toutes les diodes au silicium basse consommation des séries KD521, KD503,1 N3207 avec une tension inverse d'au moins 30 V; diodes au germanium de faible puissance des séries D9, D311, 1N3206, 1N3203. Les amplificateurs opérationnels KR544UD2B peuvent être remplacés par K544UD2 sans modification de l'installation de la carte. Il est permis d'utiliser le type d'UO K574UD1. Lors du remplacement de la puce K561LA7 par la K561LE5, la fonction du commutateur SA1 changera à l'opposé. L'utilisation de microcircuits K176LA7 ou K176LE5 aggravera légèrement les caractéristiques de fréquence. Lors de la configuration de l'amplificateur, il est nécessaire de régler la tension entre 7,3 ... 7,5 V à la borne supérieure des résistances R10, R 12, R4, R6 selon le circuit. Si nécessaire, sélectionnez les résistances R9, R3, R11, R5.

Auteur : Vladimir Yepinin, vepin@i1.ru ; Publication : radioradar.net

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