Échelle numérique du générateur AF. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Pour régler la fréquence dans les générateurs de mesure de signaux sinusoïdaux, on utilise le plus souvent des dispositifs d'échelle, qui sont mécaniquement connectés à l'élément de commande de l'appareil. Leurs défauts sont connus : il s'agit de la complexité de fabrication, de la nécessité d'un étalonnage selon un exemple de générateur ou de fréquencemètre, et dans certains cas la précision de réglage de la fréquence est insuffisante, dépendant non seulement de la conception de l'appareil de lecture, mais également sur la stabilité des paramètres des éléments radio des circuits de réglage de fréquence.

Les balances dites électriques sont largement exemptes de ces défauts. Dans le cas le plus simple, il s'agit d'un fréquencemètre analogique dont le fonctionnement est basé sur la mesure de la tension moyenne d'une séquence d'impulsions de durée constante formée à partir d'un signal généré. Cependant, une telle échelle offre également une précision de réglage de fréquence relativement faible (au mieux, 1 ... 3%), et son étalonnage nécessite également un exemple de générateur.

L'utilisation de méthodes numériques pour mesurer la fréquence vous permet de vous débarrasser de toutes les lacunes inhérentes aux balances mécaniques et électriques. La fréquence dans ce cas est comptée directement sous forme numérique et avec une grande précision, déterminée par la stabilité de l'intervalle de temps dit de mesure. La balance numérique simplifie la disposition et la fabrication du générateur, car elle peut être assemblée en tant qu'unité électronique fonctionnellement complète séparée et placée à n'importe quel endroit pratique de l'appareil.

La méthode numérique la plus simple pour mesurer la fréquence est la méthode de comptage direct, qui consiste à compter le nombre de périodes du signal généré pendant une période de temps connue - l'intervalle de temps de mesure. Pour déterminer la fréquence avec une précision de 1 Hz, elle doit être égale à 1 s. Si une séquence d'impulsions est formée à partir d'un signal sinusoïdal, dont les fronts coïncident avec les moments de la transition de la tension sinusoïdale à travers le niveau zéro, et leur nombre est compté, alors avec la même précision, l'intervalle de temps de mesure peut être réduit de moitié.

L'utilisation d'un nœud doubleur dans l'échelle numérique réduit le délai entre le moment où la fréquence est modifiée par l'élément de contrôle et le début de l'indication du résultat de la mesure, ce qui est d'une grande importance lors du réglage de la fréquence avec une précision de 1 Hz. Cependant, la temporisation de 0,5 s avec un réglage approximatif du générateur est encore importante. Par conséquent, avec une échelle numérique qui fournit un réglage précis de la fréquence, une échelle mécanique supplémentaire est parfois utilisée pour un réglage grossier. Vous pouvez le faire différemment: réduisez le délai d'un autre ordre, c'est-à-dire entrez le deuxième mode de fonctionnement ("Rough") dans l'échelle numérique, dans lequel l'intervalle de temps de mesure est de 0,05 s et la précision de mesure de la fréquence est de ± 10 Hz. Cependant, une simple diminution de l'intervalle de temps de mesure de 10 fois conduit au fait que la valeur de la fréquence affichée sur l'échelle se décale vers la droite d'une décimale, ce qui rend difficile la lecture des informations. Pour éliminer cette lacune, une séquence d'impulsions d'un signal sinusoïdal à double fréquence en mode "Rough" doit être appliquée au deuxième compteur décimal de la balance numérique. Dans ce cas, chaque chiffre du nombre qui détermine la fréquence mesurée sera toujours affiché au même endroit.

L'appareil fournit une mesure de fréquence dans la plage de 1 Hz à 1 MHz. L'amplitude du signal d'entrée est jusqu'à 15 V. La précision de mesure, le temps de mesure et l'indication de fréquence, selon le mode de fonctionnement, sont de ±10 Hz, 0,05 et 0,2 s (en mode "Rough") et 1 Hz, 0,5 et 2 avec ("Exactement"). Consommation de courant - pas plus de 50 mA.

L'appareil se compose d'un conformateur d'entrée, d'un doubleur de fréquence, d'un capteur pour mesurer les intervalles de temps, d'un sélecteur et d'un compteur d'impulsions et d'une unité de commutation de mode de fonctionnement.

Le conformateur d'entrée sur le comparateur DA1 est un trigger de Schmitt. Son circuit de rétroaction positive est formé par les résistances R3 et R6. La séquence d'impulsions formée par lui à partir d'un signal sinusoïdal à travers les inverseurs DD1.1, DD1.2 arrive à un doubleur de fréquence réalisé sur les éléments R5, C2 et DD3.1. Les onduleurs DD1.1 et DD1.2 fournissent la pente nécessaire des fronts et des pentes des impulsions, ce qui détermine la précision du doubleur de fréquence. A partir de la sortie de l'élément DD3.1, une séquence de courtes impulsions positives de fréquence doublée est envoyée à l'une des entrées (broche 9) du sélecteur dont les fonctions sont assurées par l'élément DD1.3.

Le capteur d'intervalle de temps de mesure contient un oscillateur maître, un diviseur de fréquence, une unité d'installation initiale et un formateur d'impulsion de mise à zéro.

L'oscillateur à cristal maître, assemblé sur les éléments DD2.1, DD2.2, génère des impulsions avec un taux de répétition de 100 kHz, qui traversent les inverseurs DD2.3 et DD2.4 jusqu'au diviseur de fréquence sur les microcircuits DD4-DD9. Le diviseur comprend six compteurs, dont deux (DD6, DD8) divisent la fréquence par cinq, et le reste par dix. L'unité d'installation initiale, réalisée sur les éléments VD2, R10, C4, DD1.4, réinitialise les compteurs du diviseur à la mise sous tension de l'appareil.

L'unité de commutation de mode de fonctionnement est assemblée sur une puce DD10, des éléments DD11.1-DD11.3, un transistor VT1 et un commutateur SB1. En mode "Précis", les impulsions de la sortie du compteur DD5 à travers les éléments DD11.1, DD11.3 sont envoyées à l'entrée C du compteur DD6, et l'ensemble du diviseur est impliqué dans le fonctionnement de l'appareil. Dans le même temps, une séquence d'impulsions d'une durée de 9 s et d'un taux de répétition de 0,5 Hz est formée à la sortie du compteur DD0,4. En mode "Rough", le compteur DD5 est exclu du diviseur, et les impulsions de la sortie du précédent (DD4) à travers les éléments DD11.2 et DD11.3 passent au compteur DD6, et une séquence d'impulsions avec une durée de 0,05 s et une fréquence de répétition de 4 Hz est formée en sortie du diviseur .

Fig.1 (cliquez pour agrandir)

Les impulsions de la sortie du compteur DD9 sont envoyées à la deuxième entrée (broche 8) de l'élément DD1.3 et au générateur d'impulsions de réinitialisation monté sur les éléments DD3.3, DD3.4, DD11.4. De courtes impulsions apparaissent à la sortie de l'élément DD3.4, qui périodiquement, avant le début de chaque cycle de mesure, remet à zéro le compteur d'impulsions des microcircuits DD12-DD17. La touche transistor VT2 éteint les indicateurs d'échelle pendant la durée de la mesure de fréquence.

Les impulsions de la sortie du sélecteur sont transmises au compteur d'impulsions via l'élément DD3.2, ce qui élimine le fonctionnement inutile du compteur sur le front de l'impulsion qui définit l'intervalle de temps de mesure. Le compteur d'impulsions comprend six noeuds de recalcul du même type. En mode "Precise", tous les nœuds sont connectés en série via les éléments DD10.2, DD10.4, et les impulsions à double fréquence de la sortie du sélecteur arrivent à l'entrée du nœud numérique de poids faible (DD12, HG1 ). En mode "Rough", ces impulsions à travers les éléments DD10.3, DD10.4, sont transmises à la deuxième unité de comptage (DD13, HG2), et la clé de transistor VT1 éteint l'indicateur du chiffre décimal le moins significatif du échelle.

Le point indicateur HG4 sur l'échelle numérique sépare les chiffres indiquant la fréquence en kilohertz et en hertz.

S'il n'est pas nécessaire de mesurer la fréquence avec une précision de 1 Hz, l'échelle peut être simplifiée en excluant les éléments SB1, DD5, DD10, DD11.1-DD11.3, DD12, HG1, VT1, R11 et en connectant la sortie du compteur DD4 à la broche 4 de la puce DD6, et la sortie de l'élément DD3.2 - avec l'entrée C du compteur DD13.

Avec une diminution de la fréquence de fonctionnement supérieure de 1 MHz à 600 kHz, il est possible de simplifier davantage l'appareil et d'utiliser la puce K176IE3 au lieu de K176IE4 dans le chiffre de poids fort du compteur (DD17). Dans ce cas, les éléments DD1.1, DD1.2, DD2.3, DD2.4 sont en outre exclus, la sortie de l'élément DD2.2 est connectée à l'entrée C du compteur DD4 et la broche 7 du DA1 La puce est connectée à la broche 2 de l'élément DD3.1 et à la résistance R5.

L'appareil utilise un résonateur à quartz (ZQ1) de l'ensemble "Quartz-21". Au lieu de cela, vous pouvez utiliser un résonateur à quartz à une fréquence de 1 MHz en ajoutant un autre compteur K176IE4 au diviseur de fréquence et en l'incluant entre l'élément DD2.4 et la puce DD4.

Au lieu de ceux indiqués sur le schéma, l'appareil peut utiliser à la fois des indicateurs LED emblématiques d'autres types et des indicateurs cathodoluminescents. Le schéma de câblage de l'indicateur cathodoluminescent IV3 est illustré à la Fig. 2. Dans ce cas, la résistance R12 du circuit principal est connectée non pas à un fil commun, mais à l'émetteur du transistor VT2. De plus, une source de tension supplémentaire de 3 V est nécessaire pour alimenter les indicateurs IV0,7.

Ris.2

Le schéma de câblage des indicateurs LED ALS324B ou ALS321B est illustré à la Fig.3. En tant que commutateurs à transistors VT1-VT7, vous pouvez utiliser tous les transistors au silicium avec une tension admissible collecteur - émetteur et base - émetteur d'au moins 10 V et un courant de collecteur d'au moins 10 mA (KT312B, KT3102B, KT315 avec n'importe quel index alphabétique, K1NT251 , etc.). Dans ce cas, le transistor VT2 du dispositif doit être composite. La base du transistor supplémentaire KT807B est connectée à l'émetteur du transistor VT2, le collecteur à son collecteur et l'émetteur aux nœuds de conversion (broche 4). De plus, une alimentation plus puissante sera nécessaire, car le courant consommé par la balance passera à 300 mA.

Ris.3

Des signaux d'une amplitude allant jusqu'à 15 V peuvent être appliqués à l'entrée de la balance numérique, car la tension d'entrée admissible du comparateur K521CA3 (DA1) ne dépasse pas 30 V. Pour mesurer la fréquence des signaux d'un niveau supérieur, la balance doit être complété par une unité de protection contre les surcharges ou un diviseur d'entrée qui abaisse la tension aux entrées du comparateur à la valeur autorisée.

Lors de la fabrication de l'appareil, un condensateur de 1000 pF est installé entre les fils d'alimentation de chaque microcircuit. Pour réduire l'effet sur le générateur de bruit impulsionnel, la partie numérique de la balance est placée dans un blindage métallique, qui est connecté au fil commun du générateur en un point. Si la balance est conçue pour fonctionner avec un générateur de sons qui génère des signaux à faible niveau et coefficient harmonique, les fils reliant les indicateurs HG1-HG6 aux compteurs sont particulièrement soigneusement blindés, car ils peuvent être des sources de bruit impulsionnel puissant, en particulier lors de l'utilisation de l'ALS324B ou de l'ALS321B. Vous pouvez éliminer complètement le bruit impulsif en coupant l'alimentation de la balance après avoir réglé la fréquence du générateur, pour laquelle vous devez fournir un interrupteur séparé.

Si vous avez l'intention d'utiliser l'échelle numérique du générateur pour mesurer la fréquence des signaux provenant d'autres sources, il est conseillé d'installer une prise supplémentaire et un interrupteur sur sa face avant qui relie l'entrée de l'appareil soit à la sortie du générateur, soit à cette prise.

Lors de l'établissement, tout d'abord, la présence de séquences d'impulsions à la sortie du capteur d'intervalles de temps de mesure est vérifiée avec un oscilloscope. Ensuite, un signal sinusoïdal d'une amplitude d'environ 0,5 V est envoyé à l'entrée de l'appareil.En même temps, des impulsions d'une amplitude d'au moins 3 V doivent être observées à la sortie du doubleur de fréquence (broche 3.1 du Élément DD8) tension d'alimentation de 8,1 et 9,9 V. En cas de divergence entre les lectures de l'échelle et la fréquence du générateur, il est nécessaire de sélectionner le condensateur C5, qui affecte le diviseur d'impulsions de mise à zéro.

Auteur : V.Vlasenko

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