Частотомер на интегральной микросхеме

Блок-схема частотомера показана на рис. 1.

На вход триггера Шмитта ST (точка Л) поступают периодические колебания произвольной формы с измеряемой частотой fх . Триггер Шмитта формирует из них последовательность прямоугольных импульсов с крутым фронтом и спадом и той же частотой повторения. При этом длительность выходного импульса (в точке Б) определяется временем нахождения триггера во включенном состоянии. Триггер Шмитта включается (т. е. переходит во второе устойчивое состояние), когда уровень входного напряжения превышает напряжение включения — порог триггера Uвкл . Когда уровень входного напряжения становится меньше напряжения выключения триггера Uвыкл , последний возвращается в исходное (первое устойчивое) состояние.

и амплитудой Um , не зависящими от амплитуды входного сигнала. Частота повторения этих импульсов по-прежнему равна fx .

Описанный выше процесс формирования стандартизованных измерительных импульсов иллюстрируется рис. 2 на примере синусоидального входного сигнала.

Выходные импульсы ждущего мультивибратора MB

подаются на стрелочный прибор (микроамперметр мкА), отклонение стрелки которого из-за инерционности подвижной системы пропорционально среднему току, протекающему через его рамку:

Где τ _u — длительность выходного импульса ждущего мультивибратора;

Um — амплитуда выходного импульса ждущего мультивибратора; Rпр —сопротивление рамки микроамперметра;

fx — измеряемая частота.

Поскольку τ _u Um и Rпр — величины фиксированные, средний ток оказывается прямо пропорциональным измеряемой частоте fх . Шкала частотомера получается линейной.

Простой частотомер, работающий по такому принципу, можно построить, используя всего одну логическую микросхему (ИС) типа К1ЛБЗЗЗ и К1ЛБ553. Эти микросхемы содержат в одном корпусе четыре двухвхо-довых инвертора (схемы 2И-НЕ), Схема простого частотомера показана на рис. 3. Диоды Д1 и Д2 ограничивают входное напряжение. Длительность выходного импульса ждущего мультивибратора τ _u определяется постоянно!) времени цепочки R3C1 и должна быть примерно вдвое меньше периода наивысшей измеряемой частоты. При указанных на схеме рис. 3 номиналах деталей максимальная измеряемая частота составляет примерно 30 кГц. Как показывают расчет и эксперимент, с микро-амперметром типа М261М (О—200 мкА, Rпр = 160 Ом) полное отклонение стрелки получается уже при fx = 2 кГц,. Подстрочный резистор R4 используется при калибровке частотомера.

На рис. А показана полная электрическая принципиальная схема простого частотомера. С использованием миниатюрных деталей (резисторы типов МЛТ-0,125, CI10 0,15 и конденсатор типа КМ) весь частотомер без МИКроампермётра размещается на печатной плате размерами 40X60 мм.

При очевидных достоинствах (простота, малые масса и габариты) такому частотомеру присущи некоторые недостатки.

Он обладает малой чувствительностью. Напряжение включения триггера Шмитта составляет 1,4— 1,6 В. При уровне входного напряжения, незначительно превышающем Uвкл , импульсы на выходе триггера могут стать короче импульсов, формируемых ждущим мультивибратором, что может привести к неправильным показаниям. Для уверенной работы частотомера на его вход нужно подать напряжение с амплитудой не менее 3 В. Для повышения чувствительности частотомера можно применить простейший усилитель входных импульсов.

зависят от температуры окру-

жающей среды и напряжения источника питания. Это следует учесть при эксплуатации прибора. Влияния напряжения питания можно избежать, питая прибор от стабилизированного источника, например простейшего параметрического стабилизатора напряжения, показанного на рис. 4 пунктиром.

Частотомер можно сделать многопредельным, введя переключатель, изменяющий емкость RC цепочки на выходе мультивибратора. Одновременно следует переключать подстроечный резистор R4 — для индивидуальной калибровки на каждом пределе. В таблице приведены номинальные емкости конденсатора С1 для различных пределов измерения.