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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Preamplificatore-formatore per frequenzimetro FC250. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Il frequenzimetro realizzato con il kit FC250 [1] ha funzionato bene. Ma il desiderio dell'autore di questo articolo di ottenere la frequenza massima misurabile di 250 MHz promessa nella descrizione del dispositivo lo ha costretto a cercare il circuito del preamplificatore (PAF) necessario a questo scopo. Ma i circuiti PuF trovati su Internet non erano adatti all'FC250 oppure erano troppo complessi. L'articolo fornisce le descrizioni di due versioni del PUF sviluppate dall'autore, nonché di una sonda remota per il frequenzimetro FC250. I PUF descritti utilizzano comparatori CMOS MAX999EiKili ADCMP600BRJZ-R2 in un pacchetto SOT-23-5 con un'uscita di segnale di livello TTL e ADCMP604BKSZ-R2 in un pacchetto SOT-323-6 con due uscite antifase dello standard LVDS [2]. Con tali PUF un frequenzimetro basato sul set FC250 è in grado di misurare frequenze di segnale da 50 Hz a 110...250 MHz con un'ampiezza minima di 0,25...0,65 V. Amplificatori aggiuntivi all'ingresso dei comparatori dovevano essere abbandonato. Portavano all'autoeccitazione, misure di combattimento che riducevano ulteriormente la sensibilità. Lavorando con il frequenzimetro FC250, si è notato che crea un forte rumore impulsivo che si propaga lungo il filo comune e il circuito di alimentazione. Per eliminare l'influenza di questa interferenza sull'oggetto da misurare, gli ingressi del PUF e della sonda remota sono realizzati secondo un circuito differenziale. Nella fig. La Figura 1 mostra uno schema della versione più semplice del PUF, che consente di misurare frequenze da 50 Hz a 140 MHz utilizzando il comparatore ADCMP600BRJZ-R2 [3] o fino a 170 MHz con il comparatore MAX999EUK [4]. L'ampiezza del segnale misurato ad una frequenza inferiore a 70 MHz deve essere almeno 0,3 V e almeno 0,65 V alla frequenza limite.
Dalle sonde di ingresso, il segnale misurato attraverso i circuiti R2C1 e R3C2 viene fornito agli ingressi del comparatore DA1. I diodi VD1 e VD2 non proteggono tanto questi ingressi dalla sovratensione (i comparatori di entrambi i tipi sopra menzionati hanno diodi protettivi interni), ma piuttosto riducono la probabilità di autoeccitazione del comparatore, che ha un guadagno elevato. La tensione di alimentazione +5 V al comparatore proviene dal frequenzimetro. L'ingresso invertente del comparatore (pin 4) è collegato tramite il resistore R4 a una sorgente di tensione di +5 V e, in assenza di un segnale misurato, all'uscita del comparatore (pin 1), che deve essere collegato al pin 2 del chip del frequenzimetro DD2, la tensione ha un livello logico basso. Quando abilitato in questo modo, il punto operativo dei comparatori MAX999 e ADCMP600 viene impostato automaticamente e la caratteristica di commutazione ha un anello di isteresi. I diodi VD1, VD2 e il resistore R1 consentono di ridurre la larghezza di questo anello a un valore al quale non si verifica l'autoeccitazione e la sensibilità è sufficientemente elevata. Questa versione del PUF funziona bene anche alle basse frequenze, fino a 50 Hz. Per il PUF considerato sono state sviluppate due versioni del circuito stampato. Entrambi sono realizzati in laminato di fibra di vetro rivestito su entrambi i lati con uno spessore di 1...1,5 mm tagliando la lamina e rimuovendo meccanicamente le parti in eccesso. Una delle schede (Fig. 2a) è progettata per installare diodi e resistori di uscita con una potenza di 0,0-2 W. I condensatori possono essere montati in superficie o del tipo a disco. La disposizione degli elementi su questa scheda è mostrata in Fig. 3. Scheda più piccola mostrata in Fig. 2b, è progettato per elementi a montaggio superficiale, inclusi diodi 1N4148W. La posizione degli elementi è mostrata in Fig. 4.
I via che collegano i conduttori del circuito stampato sui lati opposti delle schede sono mostrati riempiti in entrambi i casi. I resistori R1 e R2 emettono 0,125 W. Vengono inseriti con un cavo nei fori corrispondenti delle schede e saldati alla lamina. Ai terminali liberi dei resistori vengono saldati tratti di fili flessibili isolati lunghi 15 cm con sonde. Segmenti di filo rigido saldati nei fori delle schede, destinati a collegare il PUF al frequenzimetro, fungono contemporaneamente da rack per il fissaggio della scheda PUF alla scheda del frequenzimetro. Nella fig. La Figura 5 mostra lo schema di un PUF con sonda esterna, assemblato su tre comparatori collegati in serie. I comparatori ADCMP604BKSZ-R2 sono utilizzati nella sonda e all'ingresso del PUF stesso [5]. Quando le uscite del comparatore DA2 sono collegate direttamente agli ingressi del comparatore DA3, quest'ultimo si trova in modalità statica in uno stato limite, che ne impedisce l'autoeccitazione. Aumentando la tensione di "azionamento" degli ingressi del comparatore DA3, è aumentata la sua velocità di commutazione, che determina la frequenza operativa massima del PUF. La tensione di polarizzazione all'ingresso invertente del comparatore DA2 e la larghezza del ciclo di isteresi nella sua caratteristica di commutazione sono impostate allo stesso modo del PUF precedente.
Dopo aver collegato una sonda remota alla seconda versione del PUF (utilizzando un fascio di fili flessibili isolati lunghi 50 cm non schermati), la frequenza limite misurata dall'FC250 ha superato i 250 MHz. Ciò è illustrato dalla fotografia in Fig. 6. Il microcircuito ADCMP604BKSZ-R2 non è soggetto ad autoeccitazione, pertanto, per ridurre la capacità di ingresso, non sono presenti diodi back-to-back all'ingresso della sonda. L'elevata impedenza di ingresso e la bassa capacità di ingresso della sonda hanno permesso di misurare la frequenza dell'oscillatore locale di microcircuiti come il TDA7021T e i suoi analoghi.
Questo PUF e la sua sonda sono assemblati su circuiti stampati realizzati con lo stesso materiale e utilizzando lo stesso metodo del precedente. Un disegno dei conduttori stampati della scheda PUF principale è mostrato in Fig. 7, e la disposizione degli elementi su di esso è in Fig. 8. Il circuito stampato della sonda remota è mostrato in Fig. 9. Le parti su di esso sono posizionate secondo la Fig. 10. I condensatori C1 e C2 sono condensatori a disco ceramico. Si trovano su lati diversi del tabellone.
Una caratteristica speciale della scheda sonda sono le due file di vie lungo i bordi lunghi. Sono “cuciti” con sottile filo stagnato, che viene poi saldato alla lamina su entrambi i lati per tutta la lunghezza della tavola. Ciò consente di prendere la sonda a mano senza comprometterne le prestazioni. La lunghezza delle sonde di misurazione della sonda è di 4...1 cm I fili 4-XNUMX del cablaggio di collegamento sono saldati ai corrispondenti punti di contatto su diversi lati della scheda. Durante il test del frequenzimetro con i PUF descritti, come sorgente del segnale è stato utilizzato un generatore assemblato secondo il circuito mostrato in Fig. 11. 1. La bobina LXNUMX al suo interno è sostituibile. È senza cornice con il numero di giri selezionato in base alla gamma di sintonizzazione richiesta del generatore.
Nonostante i risultati ottenuti, il normale funzionamento del frequenzimetro assemblato con il kit FC250 a frequenze superiori a 180...190 MHz è ancora impossibile. La frequenza operativa massima dei microcircuiti della serie K1554 utilizzati (analoga a 74AC) non supera i 130 MHz. Ad una frequenza più alta si surriscaldano rapidamente e dopo un paio di minuti le letture del frequenzimetro diminuiscono di 2...5 MHz. L'imprecisione e l'instabilità delle letture del frequenzimetro a queste frequenze è spiegata dal fatto che non tutti gli impulsi, successivi con una frequenza superiore al limite, arrivano agli ingressi del microcircuito K1554LA3 (74AC00) e del D-trigger K1554TM2 (74AC74) , costretti a commutare con una frequenza inaccettabile, raggiungono correttamente le loro uscite. Per questo motivo sconsiglio di utilizzare un frequenzimetro basato sul set FC250 per misurare frequenze superiori a 110 MHz (con il PUF secondo lo schema di Fig. 1 sul comparatore ADCMP600), 120 MHz (con lo stesso PUF sul comparatore ADCMP999) comparatore MAX180) e 5 MHz (con il PUF secondo lo schema Fig. XNUMX con sonda remota). Per funzionare con i PUF descritti, questo frequenzimetro deve essere modificato. Sulla sua scheda non vengono installati (o rimossi quelli già installati) il transistor VT1 con tutte le parti ad esso correlate, condensatori C3 e C5. Un resistore variabile con un valore nominale di 5 kOhm è montato in entrambi i fori per l'uscita del condensatore C3 e nel foro per l'uscita del condensatore C4, che è collegato al resistore R2 o R5 (vedi Fig. 100.150). Con il frequenzimetro acceso, senza toccare con le mani gli ingressi del PUF, la resistenza di questo resistore variabile viene gradualmente ridotta fino a quando il PUF smette di autoeccitarsi. Quindi il resistore variabile viene dissaldato, la sua resistenza viene misurata e al suo posto viene saldato un resistore fisso del valore più vicino più alto. Allo stesso modo, il resistore R5 viene selezionato in una sonda remota, già collegata alla scheda principale stabilita del PUF. Letteratura
Autore: A. Panshin
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