Универсальная цифровая шкала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Цифровая техника

 Комментарии к статье

При разработке этого устройства авторы ставили перед собой задачи получить высокое быстродействие, минимальные помехи радиоприему, малое потребление энергии, а также добиться универсальности в применении, т.е. возможности гибкой перестройки режима работы.

Описываемая цифровая шкала - трехвходовая, она позволяет измерять частоту сигнала в интервале 0, 01...30 МГц, Разрешающая способность - 0,1 кГц, Время измерения - 0,5 с. Уровень входного сигнала может находиться в пределах 0,25... 1,5 В. Входное сопротивление - 8,2 кОм. Узел потребляет от источника питания напряжением 15 В ток 50 мА.

Особенностью устройства является возможность его работы в нескольких режимах в соответствии с принципом формирования частоты настройки приемника или трансивера. Алгоритм работы цифровой шкалы зависит от двоичного кода на управляющих входах So, Si. Показания индикатора определяются частотами fi, fa, fs гетеродинов, сигналы которых подают на входы в соответствии с таблицей.

Устройство может быть использовано без переделок в трансиверах с одним или двумя преобразованиями частоты. Кроме того, его можно применять в качестве частотомера. При этом измеряемый сигнал может быть подан на любой "суммирующий" вход.

Принципиальная схема цифровой шкалы показана на рис. 1. Шкала состоит из входного мультиплексора DD1, формирователя импульсов в уровнях ТТЛ на транзисторах VT1- VT3, быстродействующего делителя частоты на 16 на триггерах DD2, DD3, шестидекадного реверсивного счетчика (DD10-DD15), регистра с дешифратором двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора (DD16-DD21), цифровых индикаторов - HG1-HG6, кварцевого генератора на элементах DD4.1, DD4.2 и узла управления (DD5-DD9).

Входные сигналы с частотами f1, f2, f3 поочередно проходят через формирователь импульсов, делитель частоты и поступают на вход счетчика. В зависимости от комбинации внешних сигналов, поступающих на входы S1, S0 узла управления, счетчик устанавливается в режим сложения или вычитания в соответствии с приведенной выше таблицей режимов работы.

Устройство управления определяет порядок следования входных сигналов, вырабатывает импульсы счета необходимой длительности, установки счетчика в нулевое состояние и записи результата счета в регистр с дешифратором. Работа всего устройства синхронизирована импульсами, формируемыми кварцевым генератором. С его выхода они через управляемый делитель частоты DD6-DD8 поступают на вход ЕС счетчика команд DD9. Общий коэффициент деления счетчиков DD6.1, DD6.2 - 64. Коэффициент пересчета микросхем DD7, DD8 равен 10, если на их входах D1-D4 низкий логический уровень, и 250 - если высокий.

Взаимодействие узлов рассмотрим с момента, когда на выходе 0 счетчика DD9 появляется импульс, разрешающий предварительную запись начального кода в реверсивные счетчики DD10-DD15. Очередной импульс, пришедший на вход ЕС счетчика DD9, вызовет появление на выходе 1 высокого логического уровня, который поступает на входы предустановки счетчика DD8, в результате чего коэффициент пересчета частоты кварцевого генератора становится равным 16000. Под действием этого сигнала также открывается первый ключ (между выводами 1 и 2) мультиплексора DD1 и сигнал с частотой f1 проходит в измерительный канал.

Счетчики DD10-DD15 при измерении частоты f1 работают в режиме суммирования, так как на их входы ±1 независимо от управляющих сигналов на входах S0, S1 с выхода элемента DD5.4 поступает высокий логический уровень. При низком уровне шестидекадный реверсивный счетчик работает в режиме вычитания.

Через 16 000 тактов кварцевого генератора (через 160 мс) появится импульс на выходе 2 счетчика команд DD9. На этом будет закончен счет входного сигнала с частотой f1.

Число импульсов, поступивших на счетчик при измерении, равно Ni=(f1/16)t1=0,01f1, где t1 - время счета, равное 160 мс.

В состоянии "2" счетчика команд DD9 формируется пауза, в течение которой запрещен счет, делитель частоты в измерительном канале устанавливается в исходное - нулевое - состояние, а вход формирователя импульсов оказывается соединенным с общим проводом через конденсатор С4. Длительность паузы - 6,4 мс, так как во время паузы коэффициент деления частоты микросхем DD7, DD8 равен 10.

После окончания паузы счетчик команд перейдет в состояние "3". При этом в измерительный канал поступает сигнал с частотой f2. Одновременно узел управления реверсом вырабатывает сигнал направления счета (логическая 1 - суммирование, 0 - вычитание) в зависимости от управляющих сигналов S0, S1. Счет сигнала частотой f2 длится также 160 мс. К концу счета число импульсов, подсчитанных счетчиком, увеличится или уменьшится на 0,01f2. По окончании счета будет сформирована пауза (счетчик команд в состоянии "4"). Аналогичные процессы происходят при исследовании сигнала с частотой f3, после чего наступает очередная пауза.

В состоянии "7" счетчика DD9 формируется последняя команда цикла. По ней информация со счетчиков. DD10- DD15 записывается в регистр с дешифратором (DD16-DD21) и отображается индикаторами HG1-HG6. Затем цикл команд повторится. Период измерения определяется суммарной длительностью всех команд и равен 505,6 мс.

Высокое быстродействие (30 МГц) получено благодаря использованию быстродействующего делителя частоты на базе ТТЛШ-триггеров DD2, DD3. Стыковка по уровням сигналов микросхем ТТЛШ и КМОП получена с помощью необычного способа питания триггеров ТТЛШ. Питание на эти микросхемы подают с выводов стабилитрона VD1, анод которого соединен с общим проводом через стабилитрон VD2. В результате уровни сигналов на выходе делителя частоты равны 6,8 (логический 0) и 10,8 (логическая 1) В. Эти уровни расположены симметрично относительно напряжения переключения счетчиков DD10-DD15, что обеспечивает нормальную работу устройства.

Статическая индикация результата и элементы КМОП обеспечивают малое излучение радиопомех и приемлемую яркость индикаторов при выбранном напряжении питания (15 В). Налаживание устройства сводится к установке частоты кварцевого генератора подбором конденсатора С6, так как точность шкалы зависит от точности установки частоты кварцевого генератора. При отсутствии счета возможно потребуется заменить стабилитрон' VD2 - КС168А на КС162А или КС156А, если напряжение переключения счетчиков DD10-DD15 окажется ниже.

Цифровая шкала смонтирована на двух печатных платах (рис.2), (рис.3), (рис.4), причем на одной из них находятся только микросхемы. Платы расположены в корпусе одна над другой. В устройстве может быть использован также кварцевый резонатор на 200 или 400 кГц. В этих случаях вывод 10 микросхемы DD6 соединяют соответственно с выводом 5 или 6, а не 4. Диоды VD3-VD9 - любые высокочастотные. Вместо дешифраторов К176ИД2 можно применить К176ИДЗ.

При установке устройства в трансивер сигналы на входы шкалы надо подавать по коротким экранированным проводам. Управляющие сигналы на входы S0, S1 снимают с переключателя диапазонов, при этом уровень логической 1 должен быть в пределах 11...15 В, О - 0...5 В.

Авторы:В. Буравлев, С. Вартазарян (UA6LD), В. Коломийцев; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Цифровая техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Кремний сохраняет проводимость при сверхнизких уровнях заряда 01.03.2020 Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) придумали новый метод измерения мобильности заряженных частиц в кремнии, который если не перевернул, то значительно расширил представление о процессах переноса заряда в полупроводниках. Предложенный учеными метод позволил провести наиболее чувствительные измерения скорости движения электрического заряда в кремнии, а это показатель его эффективности в качестве полупроводника. Как следствие, новый метод позволит точнее оценить влияние на проводимость кремния тех или иных легирующих добавок и создаст основу для улучшения характеристик полупроводниковых приборов. Это шанс улучшить работу чипов практически даром только за счет лучшего понимания процессов. Провести тюнинг, если так можно выразиться. Традиционно подвижность электронов и дырок в кремнии измеряли методом Холла. Этот метод предполагает, что на образце кремния (полупроводника) распаиваются контакты для пропускания электрического тока. Недостатком этого способа является то, что в местах пайки образуются дефекты или появляются примеси, которые вносят искажения в результаты измерения. Для чистоты эксперимента ученые из NIST воспользовались бесконтактным методом. На образец кремния сначала подавался свет слабой интенсивности в виде сверхкоротких импульсов видимого света, а затем образец облучался импульсами излучения в дальнем инфракрасном или микроволновом диапазоне. Слабый видимый свет производил на кремний эффект фотолегирования: в слое кремния возникали заряженные частицы в виде электронов и дырок. Видимый свет, по понятным причинам, в толщу кремния проникнуть не мог. Именно для этого фотолегированный образец облучался терагерцевым излучением (в дальнем инфракрасном диапазоне), для которого кремний прозрачен. И чем больше в образце заряженных частиц, тем больше света проникает или поглощается образцом. При этом важно отметить, что для более точного измерения подвижности электронов в образце его толщина должна была быть довольно большой - до 1 мм. Это исключало влияние на измерения дефектов на поверхности образца. Однако, количество "внесенных" видимым светом электронов и дырок в образце должно было быть как можно меньше, чтобы понизить порог чувствительности при измерениях. Обычно для этого образец облучался одним фотоном, но в случае толстого образца один фотон выбивал в кремнии недостаточно заряженных частиц. Выход был найден в облучении образца двумя фотонами видимого света. После этого терагерцевое излучение свободно проходило через образец при минимальном числе заряженных частиц в объеме материала. По утверждению ученых, порог чувствительности удалось понизить в 10 раз со 100 трлн носителей заряда на см2 до 10 трлн. Как только порог чувствительности был понижен, выяснилось удивительное. Подвижность электронов в кремнии оказалась способна расти даже до весьма разреженного состояния носителей в материале, о чем раньше никто не подозревал. Собственно, сама подвижность оказалась на 50 % выше, чем считалось ранее. Для контрольной проверки подобный эксперимент был проведен с арсенидом галлия (GaAs), тоже светочувствительным полупроводником. Обнаружилось, что подвижность носителей заряда в этом материале продолжает расти по мере снижения их плотности. Измеренный новым методом предел плотности носителей оказался примерно в 100 раз ниже, чем до этого считалось. В далеком или не очень далеком будущем полупроводники смогут работать при очень низких уровнях заряда. По крайней мере, теоретический предел отодвинут достаточно далеко. Это и высокочувствительные солнечны панели, и однофотонные детекторы (привет квантовым компьютерам!), сверх энергоэффективная электроника и многое другое.

Другие интересные новости:

▪ Тотальная слежка в Нью-Йорке

▪ Разрабатываются телевизоры тоньше iPad

▪ Первый анион в космосе

▪ Глобальная транспортная система с дирижаблями

▪ Дровяная печка с электроникой

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ограничители сигнала, компрессоры. Подборка статей

▪ статья Микроскоп на поверхностных плазмонах. История изобретения и производства

▪ статья Почему поэты не любили Маяковского за написание стихов лесенкой? Подробный ответ

▪ статья Ипомея слабительная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Простой транзисторный металлоискатель на биениях. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Трансивер RW4LQ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026