Описание этого прибора опубликовано в журнале "Радио" №7 за 2004г. В 2005 году “Радиолюбитель также его напечатал (№10).

Прибор разработан на основе и исходя из опыта эксплуатации предыдущей конструкции автора - Частотомер - цифровая шкала на PIC контроллере (LED). Применение ЖКИ индикатора позволило снизить потребляемый ток, уменьшить уровень излучаемых помех, уменьшить габариты, а также упростить схему и конструкцию прибора. Освободив PIC контроллер от рутинной работы по сканированию индикатора удалось расширить диапазон допустимых частот опорного кварцевого генератора и существенно упростить процесс калибровки. Основные параметры частотомера в сравнении с конструкцией на светодиодных индикаторах приведены в таблице.

Параметр

Частотомер с ЖКИ

Частотомер со светодиодным индикатором

Диапазон измеряемых частот

10 Гц ... 40 МГц

10 Гц ... 40 МГц

Чувствительность

75 ... 150 мВ

100 ... 200 мВ

Время измерения

0,1 - 1 - 10 сек

0,1 - 1 - 10 сек

Допустимые значения ПЧ

0 ... 800 МГц

0 ... 100 МГц

Частота опорного кварца

1 ... 20 МГц

3,8 ... 4,2 МГц

Параметры, вводимые при калибровке

Частота кварца

9 констант

Максимальный потребляемый ток

30 мА

130 мА

Разработано два варианта программы PIC контроллера для этого частотомера. Первый вариант позволяет использовать для измерения частот выше 40МГц один внешний СВЧ делитель с любыи коэффициентом деления в диапазоне 2...255. Второй вариант допускает использование трех внешних делителей с различными коэффициентами деления, а диапазон допустимых значений Кд расширен до 256. Номер подключенного в данный момент делителя определяется автоматически. Схему СВЧ делителя на 10 можно взять из другой конструкции автора - Частотомер на однокристальном микроконтроллере.

При использовании прибора с первым вариантом программы в качестве цифровой шкалы, в его энергонезависимую память можно записать до 15 промежуточных частот в диапазоне от 0 до 800МГц. Во втором варианте программы количество ПЧ не может превышать 7. Их значения вводятся с точностью до 100Гц и в любой момент могут быть изменены пользователем с помощью 3-х кнопок, расположенных на передней панели прибора. При этом показания индикатора будут определяться формулой:

[Fвх*Кд +/- Fпч], где
Fвх - входная частота;
Кд - коэффициент деления внешнего делителя;
Fпч - промежуточная частота.

Вычитание осуществляется по абсолютной величине, т.е. из большего значения вычитается меньшее. При использовании прибора в качестве цифровой шкалы время измерения может быть 0,1сек или 1сек. Предел 10сек предназначен для проведения точных измерений относительно низких частот. Для цифровой шкалы такая точность не нужна, поэтому показания на пределе 10сек определяются формулой: [Fвх*Кд].

В частотомере предусмотрена возможность программной калибровки, что позволяет использовать любые кварцевые резонаторы в диапазоне 1...20МГц. Верхний предел определяется возможностями используемого PIC контроллера. Значения всех промежуточных частот, коэффициент деления используемого внешнего делителя, а также калибровочные константы могут изменяться пользователем без применения каких-либо дополнительных устройств. Они хранятся в энергонезависимой памяти PIC контроллера. Принцип действия частотомера - классический: измерение количества импульсов входного сигнала за определенный интервал времени.

Принципиальная схема прибора показана на рис.1. Ввиду малых габаритов всей конструкции решено было отказаться от отдельного выносного пробника, конструктивно объединив его с входным формирователем. Благодаря этому удалось несколько упростить схему, сохранив входное сопротивление частотомера 500ком и чувствительность около 100мв. При использовании указанных на схеме деталей входной формирователь имеет полосу пропускания 10Гц...100МГц. Однако быстродействие встроенного в PIC контроллер делителя ограничивает верхнюю границу измеряемых частот значением 40...50МГц. Нижняя граница для синусоидального сигнала определяется емкостью C1 и C5. Диоды VD1, VD2 защищают полевой транзистор от выхода из строя при попадании на вход высокого напряжения. Высокие параметры входного формирователя при сравнительно простой схеме и питании только от одного источника 5в удалось получить благодаря применению КМОП триггера Шмитта DD2 типа 74AC14. С его выхода сформированные импульсы поступают на PIC контроллер PIC16F84.

Управление прибором осуществляется с помощью 3-х кнопок, выведенных на переднюю панель и 5-и переключателей. Кнопки SB1 ... SB3 служат для переключения времени измерения. При нажатии на SB1 включается предел 0,1сек, а при нажатии на SB2 или SB3 - 1cек или 10сек соответственно. Новое значение на индикаторе появится через 0,1; 1 или 10сек после отпускания SB1, SB2 или SB3. Если нажать и удерживать одну из этих кнопок, текущее значение частоты зафиксируется на индикаторе.

Использованный ЖКИ индикатор предназначен для телефонов. Он выполнен на основе контроллера HT1613 фирмы "Holtek" и выпускается зеленоградской фирмой "Телесистемы". Вы можете загрузить фирменную документацию (70кб.) на этот индикатор. Импортный аналог используется в телефонах "PANAPHONE". Наряду со своими достоинствами - 10 разрядов, экономичность, простота управления, он имеет и существенные недостатки - может отображать всего 16 символов и не имеет десятичных точек. Поэтому для облегчения восприятия выводимой информации сотни герц на индикаторе отделяются от единиц килогерц пустым знакоместом. Кроме того, в прибор введены 3 светодиода HL1...HL3, которые индицируют включенный предел измерения. HL4 используется в качестве стабилитрона на 1,5В.

SA4 и SA5 используются для выбора номера внешнего делителя. Их разомкнутое состояние соответствует работе прибора без внешнего СВЧ делителя. Замыкая SA4, SA5 можно выбрать один из 3-х делителей. Это может оказаться полезным при проведении измерений в широком диапазоне частот. Например, первый делитель работает в диапазоне 500МГц...2ГГц, а второй - 30МГц...500МГц и они имеют разный коэффициент деления. При смене делителя прибор автоматически будет учитывать смену его коэффициента деления при расчете показаний. В первом варианте программы предусмотрено использование только одного делителя, который выбирается замыканием SA5, а SA4 используется для выбора номера ПЧ. При использовании делителя меняется цена младшего разряда следующим образом:

Время измерения

Кд=1...2

Кд=3...20

Кд=21...256

0,1 сек

100 Гц

100 Гц

1 КГц

1 сек

1 Гц

10 Гц

100 Гц

10 сек

0,1 Гц

1 Гц

10 Гц

В первом варианте программы SA1 ... SA4 служат для выбора одного из 15 заранее запрограммированных значений ПЧ. Соответствующий номер ПЧ набирается в коде 1-2-4-8. Если переключатели SA1 ... SA4 разомкнуты, ПЧ = 0 (режим частотомера). Во втором варианте количество ПЧ равно 7, т.к. SA4 используется для выбора номера делителя. Выводы SA5, а во втором варианте и SA4 подсоединены к свободным контактам разъема, в который включается СВЧ делитель. На ответной части разъема между этими контактами и общим проводом могут быть установлены перемычки. Таким образом автоматически определяется подключение делителя и его номер. При необходимости на плату можно установить DIP переключатели для выбора ПЧ и делителя.

Транзистор VT1 - полевой с изолированным затвором, каналом n-типа и напряжением затвор-исток 0...2в при токе стока 5ма - КП305А,Б,В; КП313А,Б; VT2, VT3 - КТ316, КТ368 и др. с граничной частотой не менее 600МГц. DD1 - 74AC14 можно заменить на КР1554ТЛ2 или КР1554ТЛ3. В последнем случае потребуется подкорректировать рисунок печатной платы. Неиспользуемые входы всех элементов DD1 следует подключить к +5в. Применение ТТЛ аналогов в данной схеме нежелательно, т.к. это резко снижает верхнюю границу рабочих частот (до 10 ... 15МГц). Светодиоды HL1...HL4 красного цвета свечения.

Рис.2 Печатная плата частотомера

Рис.3 Размещение деталей на плате

Рис.4 Печатная плата в масштабе 1:1 (вид со стороны деталей).