业余电子爱好者大都希望有一台数字频率计。目前数字集成电路价格不断下降,各种拆机保用件更是价廉物美,原来上百元一块的微分频器MB506邮购价已降到 4元左右,这给自制数字频率计提供了很大的方便。自制一台2.4GHz数字频率计,成本仅为几十元,该频率计测频范围分10Hz-50MHz、50MHz -2.4GHz两档,输入灵敏度30mV,由于对晶振电路采用了简易的恒温措施,故频率稳定度可达10-6,现介绍制作方法。 电路原理: [点击查看原始图片]
该频率计的电原理路如下图所示,共有6部分组成。 [1].八位计数器 由4块74HC390、8块74LS247和8个LED共阳数码管组成。该计数器计数频率可达到50MHz(低气温时实测可达70MHz),为简化电路, 8个LED共用一个限流电阻R16。另外考虑到业余制作频率计要求不高,本电路既未设置计数消隐,也未利用集成电路的无效零消隐功能,如需要此功能,可参考有关书籍。 [2].微波分频电路 由一块MB506及外围元件组成,MB506是一块有64、128、256三种分频比的微波分频电路,最高工作频率2.4GHz。改变Pin3、Pin6 的接法可得到不同的分频比,本电路的接法为128分频。由于MB506自带放大、整形电路、故应用电路极为简单,Pin2为电源脚,由K1-2控制,当使用50MHz—2.4GHz档时接入+5V,不用时断开,以减少干扰,Pin4为输出端,由K1-1控制其是否接入电路。 自制频率计外形图 [3].50MHz放大整形及闸门电路 由一块74HC00及外围元件组成,74HC00是2输入四与非门,其中两个与非门接成非门形式,组成放大整形电路,电阻R5和R6为偏置电阻,另一个与非门构成闸门控制信号。 [4].时基发生电路 由晶振电路、分频电路和恒温电路构成,74LS04的三个非门构成晶振和缓冲输出电路,该部分电路单独组成一体,用一金属壳屏蔽起来,装入简单的恒温槽中。恒温电路由LM324的一个运放和负温度系数热敏电阻R10、加热电阻R9等组成,8050作开关三极管使用,配合LM324用于控制加热电阻的通断。发光LED是加热指示灯。按照图中的元件参数恒温槽中的温度约为40℃左右,方法是,在保证绝缘和导热的情况下把这两个电阻帖在晶体的金属壳上。恒温槽的制作方法是,找一块硬质泡沫塑料切成适当大小的立方体,在其中部挖一个洞,将上述电路和元件一起装入洞中,在用泡沫塑料把洞口封闭,引出导线即可。但应给微调电容留一个小洞口待调整完毕后再堵上。10MHz晶振产生的信号4块74HC390分频取出1Hz信号作为50MHz档时基信号接入测量控制电路,同时,本分频器可输出从10MHz到0.1Hz的9个点的频率供测试用。由于MB506的分频比128,不是十进制,当采用1Hz时基时需乘上128 才是实际的频率值,不太直观。为此,使用二进制分频电路CD4040,将74HC390输出的100Hz信号进行128分频,得到周期为1.28s的时基信号,用于50MHz—2.4GHz档作为时基,再用K1-4改变小数点的位置,就可以直接读数了,单位是MHz。 [5]. 测量控制电路 由一块CD4017构成,其CP端输入1s或1.28s时基信号,输出Q0用于计数器消零,Q1用于计数测频,Q2、Q3和Q4用于显示,Q5用于CD4017复位。 [6]. 电源电路 未稳压的10V输出用于恒温电路及数码管显示,5V稳压输出供数字电路使用。 制作与校准: 上述电路的1、3、5部分及时基分频电路可装在一块印刷板上,数码管应装在印刷板靠一端便于显示。有条件者最好设计制作双面印刷板,以得到更好的效果。微波输入部分单独用一块印刷板,外面需加屏蔽罩,并注意接地点的选择,以免造成干扰。电源和恒温控制电路可安排在一块板上。整个频率计应装入一个适当的金属外壳中,全机电路应做到一点接机壳。安装完毕试机正常即可校准,校准工作应在开机十几分钟、恒温槽进入恒温状态后进行,方法有二:一是本频率计测量已知标准频率信号。微调本机C10使显示值与标准频率相同。二是用标准频率撇饬勘净???0MHz晶振信号,微调本机C10使标准频率计显示为10MHz。
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