Частотомер на базе набора FC250

    Доработанный мной частотомер на базе набора FC250 (http://5v.ru/fc250.htm) позволяет измерять частоту в диапазоне 10 Гц - 150 МГц. Частотомер имеет два канала измерения частоты. Канал НЧ позволяет измерять частоту в диапазоне 10 Гц - 2 МГц (имеет входное сопротивление порядка нескольких килоом), канал ВЧ позволяет измерять частоту в диапазоне 1 МГц - 150 МГц (имеет входное сопротивление 50 Ом). Чувствительность по входу НЧ не хуже 10 мВ, по входу ВЧ 10..100 мВ. Каналы имеют раздельные входы и один общий выход, с которого сформированный сигнал поступает на плату частотомера. В частотомере используется самодельный термостатированный кварцевый генератор, благодаря чему, его стабильность получилась достаточно высокой. Термостат выходит на рабочую температуру за 10...30 сек., что обусловлено его конструкцией. Частота кварцевого генератора стабилизируется спустя две минуты после включения прибора.  
    Доработка микроконтроллерной платы частотомера сводится к следующему. С неё следует удалить элементы (см. принципиальную схему на набор FC250):
R1, C1, R2, R3, VT1, C3, VD1, DA1, BQ1, C8, C9, C10. Далее на плату нужно установить резисторы R5, R6 и конденсатор C11 как показано на Рис 1.


Рис 1

Блок - схема узла формирователей показана на Рис 2.

 
Рис 2

      Принципиальная схема ВЧ - формирователя показана на Рис 3. Формирователь собран на микросхеме К500ЛП116 (рекомендую К500ЛП216). Схема взята от частотомера конструкции С. Бирюкова опубликованной в журнале Радио №10 за 1981г.

 
Рис 3

Элемент DD1.2 не задействован, но поскольку выходы микросхем 500-ой серии нельзя оставлять неподключёнными, то они соединены со входами. Каких либо особенностей формирователь не имеет. Диоды VD1, VD2 защитные.
     Формирователь НЧ показан на Рис 4. Формирователь собран по прилагаемой к набору схеме на компараторе DA1 К554СА3 с некоторыми доработками. В частности добавлены защитные диоды VD1, VD2 и узел автоматической коммутации собранный на элементах VT1, VT2, VD3, VD4, C4, R5, R8, R9 и реле типа РЭС55 (на схеме не показано). 


Рис 4

Узел коммутации работает следующим образом. При появлении на выходе компаратора импульсов положительной полярности через диод VD4 и резистор R8 заряжается конденсатор C4. Напряжение с этого конденсатора через эммитерный повторитель VT2 открывает транзистор VT1, в коллекторную цепь которого включено реле. Реле своими контактами переключает вход платы частотомера с ВЧ - формирователя на выход НЧ - формирователя. Таким образом при появлении сигнала на входе формирователя вход платы частотомера автоматически переключится с ВЧ - формирователя на НЧ - формирователь. Подстроечным резистором R1 регулируют чувствительность формирователя (порог срабатывания компаратора).
    Конструктивно формирователи собраны в отдельном отсеке на двух печатных платах. Обе платы из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Фольга со стороны деталей используется в качестве экрана и должна соединяться с общим проводом. Отверстия зенкуются. Реле РЭС55 крепится непосредственно на шасси. Питание (+5В) на формирователи подаётся через проходной конденсатор. Внешний вид формирователей показан на следующей фотографии.



      Частота входящего в набор кварцевого резонатора оказалась сильно зависящей от температуры окружающей среды. Поэтому следует либо заменить кварц на более качественный (отечественный в большом корпусе, лучше стеклянном), либо применить термостатирование. Схема термостатированного кварцевого генератора показана на рисунке Рис 5. Его выход подключается к выв. 16 микроконтроллера DD1 в замен штатного генератора на кварцевом резонаторе BQ1. В данной конструкции термостабилизируется только кварцевый резонатор. Этого оказывается вполне достаточно для получения неплохой стабильности выходной частоты генератора.

 
Рис 5

Кварцевый генератор собран на микросхеме DD1 типа 133ЛА3. В некоторых пределах частоту генератора можно регулировать подбором конденсатора C2, более точно - подстроечным конденсатором C1. 
    Система термостабилизации кварцевого резонатора собрана на операционном усилителе DA1 К140УД608. Операционный усилитель включён по схеме компаратора. На один вход компаратора подаётся опорное напряжение с делителя R4 - R6. Это напряжение, а соответственно и температуру нагрева можно регулировать при помощи подстроечного резистора R6. На другой вход компаратора подаётся напряжение с делителя R1, R7. Датчиком температуры является терморезистор R1. В качестве нагревательного элемента используется резистор R3 типа МЛТ мощностью 1Вт. Конструктивно резисторы R1 и R3 находятся в непосредственной близости от кварцевого резонатора ZQ1. Кроме того, между этими элементами следует обеспечить надёжный термоконтакт. Для этого корпус кварцевого резонатора следует хорошенько обмазать термопроводной пастой и в неё вдавить резисторы R1, R3. Генератор вместе с системой термостабилизации собран на одной печатной плате. Микросхема DD1 располагается на плате со стороны проводников (снизу). Та часть платы, на которой собран генератор (на схеме обведена пунктиром) сверху закрывается коробкой из любого материала с низкой теплопроводностью. В коробке имеется отверстие для доступа к подстроечному конденсатору. После подгона частоты кварцевого генератора это отверстие следует заклеить, например, бумагой.
     Вид "сверху" собранного частотомера показан на следующем фото.



В частотомере можно использовать любой подходящий блок питания. Напряжения +5В, +12В должны быть стабилизированные. Настройка прибора сводится к следующему. После проверки монтажа на отсутствие короткого замыкания прибор включают в сеть. При верном монтаже и исправных деталях должен сразу запуститься кварцевый генератор. При этом на табло частотомера некоторое время светится надпись "FC250". Подстройкой резистора R6 системы термостатирования (Рис 5) устанавливают температуру на нагревательном элементе (резистор  R3) +55...65ᵒC. Далее подбором резистора R5 (Рис 1) добиваются устойчивой работы частотомера на самой высокой частоте. При этом на ВЧ - вход частотомера подают высокочастотный сигнал от внешнего генератора напряжением не менее 100 мВ. Далее резистором R1 (Рис 4) добиваются устойчивой работы НЧ - формирователя. Затем на ВЧ - вход частотомера от внешнего стабильного генератора подают частоту в районе 50...100 МГц и сравнивая показания частотомера с показаниями образцового частотомера подстраивают частоту кварцевого генератора путём подбора конденсатора C2. После чего кварцевый генератор закрывают коробкой. Точную подстройку частоты осуществляют подстроечным конденсатором C1 и путём небольшой корректировки температуры нагревательного элемента (подстройкой резистора R6 системы термостатирования).
    Калибровку частотомера следует проводить только на повышенных частотах. Если, к примеру, частотомер откалибровать на частоте 1 МГц, то на более высоких частотах он начинает врать. Ещё одна из особенностей данного частотомера заключается в том, что частота кварцевого генератора не соответствует точно частоте 4 МГц. Так в процессе калибровки частотомера частота кварцевого генератора была сдвинута вниз где-то на 300 Гц.