Простой самодельный цифровой частотомер до 10МГц (CD4060, 74C926, 74LS28)

Микросхема ММ74С926 (или другие аналоги 74C926 представляет собой десятичный четырехразрядный счетчик, объединенный с системой индикации из дешифратора в код для семисегментного индикатора и схемы опроса для динамической индикации. На основе этой микросхемы можно строить различные приборы, в том числе и частотомеры.

Здесь приводится описание схемы частотомера, измеряющего частоту до 9999 kHz (до 9,999 MHz) с дискретностью в 1 kHz. Частотомер выполнен на трех микросхемах. Счетчик-дешифратор на уже упомянутой 74С926, генератор измерительных импульсов на ИМС CD4060B и RS-триггер и входной ключ на 74LS28.

Рис. 1. Схема самодельного частотомера на трех микросхемах, измерение частоты до 10МГц.

Входной усилитель - формирователь простейший, по схеме ключа на транзисторе VT1. Его можно заменить любым более качественным входным усилителем - формирователем, если в этом есть необходимость.

Измеряемая частота поступает через разъем Х1 на усилитель - формирователь на транзисторе VT1. Импульсы с его коллектора поступают на ключевое устройство на элементе D1.1, на его вывод 3. Когда на выводе 2 данного элемента логический ноль, импульсы проходят сквозь него инвертируясь, и поступая на счетный вход (вывод 12) счетчика микросхемы D2. Если на выводе 2 D1.1 единица, импульсы сквозь него не проходят, и на его выходе держится логический ноль.

Управляет ключом на элементе D1.1 RS-триггер на элементах D1.2 и D1.3 той же микросхемы. В исходном состоянии триггер находится в положении с логическим нулем на выходе элемента D1.3. При этом элемент D1.1 пропускает импульсы на вход счетчика D2, потому что на его выводе 2 ноль, а ключ на транзисторе VT6 закрыт, и поэтому индикаторы выключены. В этом положении RS-триггера идет процесс измерения частоты, счетчик D2 подсчитывает импульсы, поступающие на его вывод 12.

После того, как процесс измерения заканчивается на вывод 6 D1.2 поступает логическая единица и RS-триггер меняет состояние на противоположное. На выходе элемента D1.3 устанавливается логическая единица, что приводит к закрыванию элемента D1.1 и прекращению поступления импульсов на вход счетчика D2. В то же время, единица с выхода D1.3 открывает транзистор VT6 и через него включается индикация.

Временные интервалы для управления работой частотомера генерирует микросхема D3 - CD4060B. Микросхема содержит мультивибратор и счетчик. В данном случае, частота мультивибратора задана и стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на частоту 32768 Hz. Это обычный резонатор, применяющийся в электронных часах.

На выходе счетчика D3 с весовым коэффициентом 32 логическая единица появляется через 0,0009765625 секунды. Конечно, надо бы, чтобы она там появлялась через 0,001 секунды, и этого можно достигнуть подбором емкостей С2 и С3, если такая высокая точность необходима. Если же погрешность в 2,4% приемлема, можно оставить как есть, и не заниматься точным подбором С2 и С3.

И так, грубо говоря, через 0,001 (или около того) секунды от начала цикла единица появляется на выводе 6 микросхемы D3. Она поступает на вывод 6 D1.2 и переключает RS-триггер в состояние, когда на выходе элемента D1.3 логическая единица. Элемент D1.1 закрывается. Таким образом, процесс измерения частоты длится 0,001 секунды (или около того, если интервал не подгоняли емкостями С2 и С3).

Далее, наступает процесс индикации. Единица с выхода D1.3 не только блокирует элемент D1.1, не пуская импульсы на вход счетчика D2, но и поступает через резистор R15 на базу транзистора VT6, который открывается под её действием и подает ток на схему светодиодной индикации.

Схема светодиодной индикации состоит из четырех отдельных светодиодных семисегментных цифровых индикаторов Н1-Н4 с общим катодом. Индикаторы собраны в матрицу для динамической индикации, то есть все их одноименные сегментные выводы соединены вместе, и подключены к выходам сегментов микросхемы D2 через токоограничительные резисторы R3-R9, уравнивающие яркость свечения сегментов.

В процессе динамической индикации разряды переключаются импульсами, поступающими с выходов D1-D4 счетчика D2. Импульсы поступают на транзисторные ключи на VT2-VT5, которые переключают разряды.

Для выключения индикации служит транзистор VT6. Процесс индикации будет длиться пока на самом старшем выходе счетчика микросхемы D3 (вывод 3) не появится логическая единица. С учетом частоты кварцевого резонатора Q1 32768 Hz, это произойдет через 0,25 секунды.

Как только на выводе 3 D3 возникает единица, она обнуляет счетчик D2, а так же, возвращает RS-триггер D1.1-D1.2 в состояние с логическим нулем на выходе D1.3. При этом открывается элемент D1.3 и пускает на вход счетчика D2 импульсы, ключ на VT6 закрывается и индикация гасится. Плюс, единица с вывода 3 D3 поступает так же и на его обнуляющий вход - вывод 12 (R). Далее, весь описанный цикл повторяется. Таким образом, показания обновляются через каждые четверть секунды.

Светодиодные индикаторы HDSP-H211H можно заменить любыми семисегментными цифровыми светодиодными индикаторами с общим катодом.

Иванов А. РК-2016-03.