Материал: МРБ 1073.(1984).[doc]

Затем настраивают преобразователь емкости (число импульсов) в частоту, для чего соединяют выводы 12 и 5, вывод 11 разъема Х6 с выводом 8 разъема Х4 счетчика, вывод 7 — со входом Б счетчика. Устанавливают переключатель S1.5 в режим измерения емкости С_х. Вместо резистора R_x подключают конденсатор, емкость которого приблизительно равна 10 мкФ и предварительно измерена с точностью до четырех знаков.

С помощью многооборотного резистора R18 типа СП5-2 устанавливают показание на счетчике, совпадающее со значением предварительно измеренной емкости. Эту операцию желательно проделать и на других поддиапазонах измерения емкости.

При налаживании узла резистор R3 подбирают так, чтобы при регулировке резистора R20 уровень постоянной составляющей на входах 10 и 12 микросхемы А1 изменялся примерно от 0 до — 2 В.

Установку режимов работы транзисторов VII и V12 производят подстрой-кой резисторов R11 и R17 при максимальной частоте в поддиапазонах «Гц», «кГц», а затем «МГц».

Узел управления

Узел управления (У8) входит в состав цифрового частотомера и предназначен для формирования импульса сброса, выделения измерительного интервала и задания времени индикации в автоколебательном режиме частотомера.

Технические характеристики

Длительность измерительных интервалов, с ... 0,01; 0,1; 1 и 10

Время индикации, с.......... 0,3 — 6

Максимальная частота счета, МГц..... 2

Амплитуда выходного сигнала, В...... ±4,5

Узел состоит из линейки делителей частоты, генератора запуска, устройства выделения одного периода из непрерывной последовательности эталонных частот и ключевого элемента.

Рис. 17. Принципиальная схема узла управления

Принципиальная схема узла управления приведена на рис. 17. Высокая точность формирования эталонных интервалов времени обеспечивается подачей на вход узла импульсов частотой 1 МГц от кварцевого генератора, расположенного в узле УЗ преобразователя напряжение — частота.

Линейка декадных делителей частоты, выполненная на интегральных мик-. росхемах Dl — D7, вырабатывает эталонные последовательности импульсов с периодом следования 0,01; 0,1; 1 и 10 с, которые поступают на внешний переключатель S4.2 задания измерительного интервала. В зависимости от положения переключателя S4.2 эти последовательности поступают на устройство выделения одного периода из непрерывной последовательности эталонных частот, которое собрано на двух D-триггерах микросхемы D9. На вход триггеда D9.1 поступают импульсы от генератора запуска, собранного на элементах 2И — НЕ D8.1 и D8.2. На вход триггера D9.2 поступает непрерывная последовательность импульсов эталонной частоты.

В исходном состоянии оба триггера находятся в состоянии 0 (в данном случае для микросхем серии К176 логический 0 соответствует — 5 В, а логическая 1-----1-5 В). Логическая 1 с инверсного выхода триггера D9.2, поступая на вход 13 ключевого элемента D8.4, блокирует прохождение импульсов измеряемой частоты на счетчик. При поступлении импульса запуска на вход С триггера D9.1 он переходит в состояние 1, при этом на вход D триггера D9.2 поступает логическая 1, подготавливая его к работе. Ближайший импульс эталонной частоты устанавливает триггер D9.2 в состояние 1. Логический 0 на инверсном выходе этого триггера открывает ключевой элемент D8.4, разрешая прохождение измеряемой частоты f_x на счетчик.

Рис. 18. Временные диаграммы узла управления

За счет связи прямой выход триггера D9.2 — вход R D9.1 триггер D9.1 устанавливается в состояние 0 и находится в этом состоянии до тех пор, пока формируется измерительный интервал, даже если частота генератора запуска выше частоты эталонной последовательности импульсов. Логическая 1 на входе D триггера D9.2 при этом отсутствует. Очередной импульс эталонной частоты устанавливает триггер D9.2 в состояние 0. Логическая 1 инверсного выхода D9.2 закрывает ключевой элемент D8.4, запрещая дальнейшее прохождение импульсов измеряемой частоты. Таким образом, на выходе ключевого элемента формируется последовательность импульсов с измеряемой частотой.

Каждому измерительному интервалу предшествует появление импульса сброса, необходимого для установки в состояние 0 как делителей частоты узла, так и пересчетных декад счетчика.

Счетчик частотомера

Для цифрового частотомера, измеряющего частоту электрических колебаний 10 — 20 МГц, с целью сокращения числа измерительных интервалов емкость счета желательно увеличить. Поэтому в счетчик узла У9 по сравнению со счетчиком узла У4 добавлена еще одна декада.

Технические характеристики:

Число знаков отсчета ........ 5

Максимальная частота счета, МГц.....2

Измерительные интервалы, с......0,01; 0,1; 0,2; 1; 10

Индикация полярности и перенос знака запятой в зависимости от выбора предела измерения и размерности результата производятся так же, как в узле У4.

Принципиальная схема счетчика приведена на рис. 20, а чертеж печатной платы и расположение на ней деталей — на рис. 21.

Рис. 20. Принципиальная схема счетчика частотомера

С увеличением числа разрядов заметно возрастает потребление тока индикаторными лампами. Для уменьшения мощности потребления индикаторных ламп в данном счетчике при подаче сигнала «Уст. О» лампа Н2 полностью гасится. Это осуществляется с помощью триггера D5.1 и ключевого каскада на транзисторах V32, V33.

В исходном состоянии транзисторы V32, V33 закрыты. С приходом цифры 7 на предыдущую лампу триггер D5.1 опрокидывается, транзисторы V32, V33 открываются. Эмиттеры транзисторов V2 — V8 оказываются подключенными к нулевой шине, чем обеспечивается нормальная работа ключевых каскадов на этих транзисторах. В дальнейшем любое состояние счетной декады индицируется до тех пор, пока не поступит импульс «Уст. О», который снова погасит лампу Н2. Если показание счетчика при измерении не превысит 700, лампа останется погашенной.

При правильном монтаже и исправных деталях настройка узла не требуется. Аналогичным путем можно погасить лампы НЗ, Н4.

Преобразователь rс-параметров в частоту

Метод преобразования сопротивления и емкости в частоту, примененный в узле У6, основан на использовании промежуточной величины — постоянного напряжения. В данном узле преобразование RС-параметров в час« тотный сигнал производится непосредственно, без промежуточных величин.

В целом преобразователь представляет собой автоколебательную систему, в которой использован способ развертывающего преобразования с изменением направления развертывания в примыкающих циклах, и потому процесс преобразования RС-параметров в частоту приближается к процессу их измерения на переменном токе.

Технические характеристики:

Верхние пределы поддиапазонов:

преобразуемых сопротивлений, Ом . . 100, 1000

кОм . . 10, 100, 1000, 10000

преобразуемых емкостей, пФ ... 100, 1000

нФ . . 10, 100, 1000

Погрешность преобразования сопротивлений, %.......... 0,15

» емкостей, % ... 0,25

Функция преобразования ..... линейная

Структурная схема преобразователя (рис. 22) содержит измерительную цепь ИЦ, усилитель постоянного тока УПТ, устройство развертывания УР, устройство сравнения УС и управляемый источник опорных сигналов УИОС. Измерительная цепь, выполненная в виде делителя напряжения, включена между входом и выходом УПТ.

Рис. 21. Печатная плата счетчика частотомера

Формирование импульса сброса происходит при совпадении логических нулей на входах элемента D8.3. Длительность импульса сброса равна 0,1 длительности измерительного интервала, что определяется формой импульса, который снимается с выхода 11 одного из делителей частоты линейки. Время индикации задается плавно с помощью переменного резистора R6, Исключение составляет работа при измерительном интервале 10 с, когда время индикации не регулируется и равно 9 с.

Временные диаграммы узла управления приведены на рис. ,18. При включении питания переключателем 55 «Сеть» линейка делителей частоты устанавливается в произвольное состояние, в результате нормальный коэффициент пересчета нарушается. Чтобы это устранить, необходимо предварительно установить все микросхемы линейки делителей в исходное состояние. Делать это с помощью внешней кнопки неудобно: усложняется конструкция и работа с прибором. Роль автоматической установки нуля микросхем узла выполняет простая RС-цепочка R5, СЗ.

При включении в первый момент, пока конденсатор СЗ не зарядился, на входы R микросхем Dl — D7, D10 подается положительное напряжение, которое устанавливает микросхемы в исходное состояние. По окончании заряда конденсатора, а длится это порядка 0,1 с, линейка делителей готова к нормальной работе.

В зависимости от положения переключателя S4 («МГц», «кГц», «Гц») цена младшего разряда равна 1000, 100, 10, 1 и 0,1 Гц.

Детали. Резисторы типа МЛТ, конденсаторы КТ и К50-6. Чертеж печатной платы узла управления и расположение на ней деталей приведены на рис. 19.

При исправных деталях и отсутствии ошибок в выполнении печатной платы настройка узла не требуется. Если во временном интервале 0,2 с нет необходимости, микросхему D10 можно на плату не ставить, установив вместо нее перемычку между вводами 11 и 13. Чтобы время индикации при этом не уменьшилось в два раза, параллельно конденсатору С2 устанавливают конденсатор С4 ем-костью, равной емкости конденсатора С2.

Рис. 19. Печатная плата узла управления