Amplificador de entrada do medidor de frequência. Esquema, descrição

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Modelador de amplificador de entrada do medidor de frequência. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O uso generalizado de microcontroladores possibilita a criação de medidores de frequência baseados neles. No entanto, como regra, tais projetos têm uma desvantagem significativa, pois são projetados para processar sinais com níveis lógicos. Suas capacidades são expandidas pelo dispositivo descrito.

A conveniência de trabalhar com um frequencímetro universal capaz de medir a frequência e a duração dos intervalos de tempo depende muito da presença de um amplificador modelador de entrada em sua composição, bem como da qualidade e capacidades deste amplificador. Os requisitos para este nó, utilizado no medidor de frequência e no medidor de intervalo de tempo, são diferentes, e para alguns parâmetros são completamente contraditórios.

Os pulsos retangulares, que são mais convenientes para processamento por um medidor de frequência, têm uma duração finita de subida e descida. Para um medidor de intervalo de tempo, a introdução de um atraso de tempo adicional pelo amplificador de entrada é inaceitável. Pelo contrário, deve formar a borda mais íngreme e o decaimento dos pulsos em um determinado nível do limiar de comparação. Este requisito é especialmente importante para sinais não retangulares. Para um contador de frequência, um modelador de amplificador com histerese é mais adequado.

Os sinais reais têm picos e o ruído não é excluído. O uso de filtros convencionais é aconselhável para contadores de frequência de baixa frequência. Para medidores de frequência e intervalo de tempo de alta frequência, é proposto um circuito amplificador-shaper simples e praticamente reprodutível, capaz de realizar as seguintes operações:

processar sinais de entrada de polaridade positiva e negativa com tensão de 0,3 a 20 V;
ajuste suavemente o nível de limiar de comparação do sinal de entrada dentro de 0,3. ..7,5 V;
trabalhar de forma confiável em frequências de pulso de entrada de 0 a 2,5 MHz, mantendo a operabilidade quase até valores de frequência de 5 MHz
meça a duração de pulsos maiores que 0,3 µs (ao selecionar o limite de comparação antes de alterar o limite de medição, este limite pode ser reduzido para 0,1 µs).

O esquema é mostrado na fig. 1. O amplificador consiste em um comutador eletrônico montado nos elementos lógicos do microcircuito D1 e dois canais conectados em paralelo e idênticos em construção, cada um dos quais é um comparador de tensão em um amplificador operacional de alta velocidade de dois canais A1 , A2. O canal superior de acordo com o esquema destina-se ao processamento de sinais de entrada de polaridade positiva, o inferior - de polaridade negativa. O sinal de entrada através do resistor limitador R1 e do capacitor C1 é alimentado na entrada 3 do amplificador operacional A1. No momento em que a tensão de entrada excede o limite de comparação, determinado pela tensão na entrada 2 do amplificador operacional A1, a tensão na saída 6 do amplificador operacional aumenta abruptamente e, quando diminui abaixo do limite de comparação, diminui abruptamente.

Amplificador de entrada do medidor de frequência. Diagrama esquemático do amplificador de entrada
Arroz. 1 Diagrama esquemático do amplificador de entrada

O limite de comparação é definido por um resistor variável R10. O limite inferior do limiar de comparação é determinado pela queda de tensão no diodo D3 e é de aproximadamente 0,3 V, e o limite superior é determinado pelos parâmetros dos elementos do divisor de tensão R9R10D3 e é igual a 7,5 V, respectivamente. tensão na saída do divisor R3R4 determina o limite do sinal de entrada, acima do qual o diodo D1 abre. O excesso de tensão cai no resistor R1, evitando que o uu seja sobrecarregado na entrada. O segundo canal do dispositivo, montado na OU A2, funciona da mesma forma. Das saídas dos amplificadores operacionais A1 e A2, os pulsos através dos diodos D5 e D6, que excluem a passagem de sinais de polaridade negativa, são alimentados ao comutador eletrônico. Este nó permite a passagem de sinais do canal de polaridade "positiva" ou "negativa" de acordo com o sinal de controle que vem da chave SA1. Switch SA1, o usuário ajusta manualmente o modo do amplificador (seleção de canal) de acordo com a polaridade do sinal medido. Você pode recusar a troca de canal conectando os cátodos dos diodos D6 e D5 e, assim, garantindo a seleção automática da polaridade do sinal de entrada. No entanto, ao trabalhar com um sinal bipolar, como uma onda senoidal, o medidor de frequência mostrará o dobro da frequência.

O amplificador é projetado para um contador de frequência montado em chips CMOS.

Ao usá-lo em dispositivos com microcircuitos TTL, é necessário fornecer um conversor de nível na saída, montado, por exemplo, em um microcircuito K561PU4.

A tensão de alimentação do amplificador pode ser aumentada até ±15 V. Isso melhora sua resposta de freqüência e expande os limites da tensão de entrada permitida.

O dispositivo pode usar qualquer diodo de silício de baixa potência da série KD521, KD503,1 N3207 com uma tensão reversa de pelo menos 30 V; diodos de germânio de baixa potência das séries D9, D311, 1N3206, 1N3203. Os amplificadores operacionais KR544UD2B podem ser substituídos por K544UD2 sem alterações na instalação da placa. É permitido usar o tipo de OU K574UD1. Ao substituir o chip K561LA7 pelo K561LE5, a função do switch SA1 mudará para o oposto. O uso de microcircuitos K176LA7 ou K176LE5 irá piorar ligeiramente as características de frequência. Ao configurar o amplificador, é necessário definir a tensão entre 7,3 ... 7,5 V no terminal superior dos resistores R10, R 12, R4, R6 de acordo com o circuito. Se necessário, selecione os resistores R9, R3, R11, R5.

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

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