Входной делитель частот 10 мГц- 1,2 гГц с изменяемым коэффициентом деления

Опубликовано: 05.09.2018

Входной делитель частот 10 мГц- 1,2 гГц с изменяемым коэффициентом деления

При конструировании частотомеров на диапазон УВЧ возникает необходимость в использовании входного делителя. который делит частоту входного сигнала до значений. понятных счетно-обрабатывающего устройства. В последнее время в этом качестве активно используют микроконтроллеры. К сожалению. диапазон частот который можно непосредственно подать на счётный узел микроконтроллера ограничен примерно 50 мГц для PIC-контроллеров. и 6-8 мГц для изделий фирмы Atmel. самое простое решение- поставить специализированную микросхему- делитель. Но как правило они имеют фиксированный коэффициент деления. что может быть во-первых не совсем удобно. во-вторых теряется возможность изменить время измерения без потери разрядности индицируемого результата.

Изучая возможности микросхемы синтезатора частот LMX1602 от фирмы Nacional Semiconductor. оказалось, что данная микросхема имеет возможность работать как делитель частоты входного сигнала. Микросхема LMX1602 имеет в своём составе два независимых синтезатора с частотным диапазоном 100-1100 мГц. На входе каждого канала имеется встроенный усилитель –формирователь.

Краткие технические характеристики:

Напряжение питания - 2,7-5,5 в Ток потребления - 2,5 мА Диапазон частот - 100-1100 мГц Чувствительность усилителей формирователей- от -15 до 0 дбм

В этой же серии имеется микросхема LMX1600 и LMX1601. Отличаются они только частотным диапазоном. LMX1600 имеет в своём составе 2 канала. один работает на частотах 50-500 мГц. второй- 200-2000 мГц. Для LMX1601 оба канала работают в диапазоне 50-500 мГц. Загрузка параметров с МК осуществляется по 3х-проводному интерфейсу. Вообще серия LMX16xx отличается простотой программирования параметров. Микросхема имеет универсальный вывод FoLD. функции которого можно программировать. Он может быть детектором захвата частоты системой ФАПЧ. с него можно снимать сигнал. частота которого кратна частоте опорного кварцевого генератора. а также с него можно снимать сигнал. частота которого кратна частоте входного сигнала любого из двух каналов. Именно этот режим нас и интересует.

Принципиальная схема устройства изображена на рис.1

Сигнал от источника поступает на разъём Х1. Нагрузкой для сигнала являются параллельно включенные резисторы R10 R11. Далее сигнал через цепочку R12 R13 C12 поступает на вход F_AUX микросхемы IC3. Диодная сборка D1 ограничивает уровень сигнала до уровня. допустимого для входа F_AUX. Пройдя через внутренний делитель частоты сигнала канала AUX. сигнал снимается с вывода FoLD. Каскад на транзисторе VT1 является буфером. С разъёма SV1 снимается сигнал c уровнем TTL.

Управление параметрами синтезатора осуществляем микроконтроллер ATtiny15 фирмы ATMEL (IC1). Выбор коэффициента деления частот производится блоком переключателей S1. Считывание состояния переключателей производится только в момент включения устройства! В связи с ограничением минимального значения коэффициента деления (для LMX1602 мин. значение -240. для LMX1601-мин. значение-96) для микросхемы LMX1602 коэффициент деления фиксирован. и равен 1/1000. вне зависимости от состояния переключателей S1. Для микросхемы LMX1601 возможны 2 режима работы делителя – 1/100 (положение переключателей 2 и 3 вверху –замкнуты). и 1/1000. При этом переключатели S1 находятся в любом другом положении. В принципе переключатель S1 можно заменить одним контактом. другой неиспользованный вывод МК необходимо замкнуть на «землю». 3х-контактный переключатель. обозначенный на схеме был применён для экспериментирования.. Если использовать микросхему LMX1602. то можно получить более широкий ( в сторону “верха») частотный диапазон – до 1,2 гГц. но для получения приемлемого результата время счёта должно быть 1с. Разрядность результата при этом будет 1 кГц. Частотный диапазон при этом составляет.( не смотря на заявленное ограничение по «низу» 100 мГц) 10 мГц-1200 мГц ! Экспериментально была снята зависимость чувствительности входа от частоты. и получены следующие результаты :

10 мГц - 100 мВ 25 мГц - 60 мВ 50 мГц - 40 мВ 100 мГц - 30 мВ 200 мГц - 20 мВ 400 мГц - 15 мВ 800 мГц - 15 мВ 1200 мГц - 40 мВ

Выше замеры не проводились.

При применении микросхемы LMX1601 и коэффициенте деления 1/100 возможно получить разрядность результата 0,1 кГц при времени счёта 1 сек. и 1 кГц при времени счёта 0,1 сек. Частотный диапазон при этом составит 10-600 мГц при тех же примерно значениях чувствительности.

Питание устройства производится от внешнего источника тока напряжением 6-15В. Напряжение +5в. необходимое для питания внутренних узлов формирует встроенный стабилизатор IC2 (78L05). Ток потребления-до 10 мА.

Устройство собрано на печатной плате из 2х-стороннего стеклотекстолита. На одной стороне расположены практически все элементы в SMD исполнении. на другой расположен блок переключателей и микроконтроллер. Фольга со второй стороны соединена с «землёй» первой стороны посредством нескольких перемычек. Отверстия под выводы контроллера и блока переключателей со стороны их расположения разенкованы сверлом большего диаметра. в принципе возможно применение одностороннего стеклотекстолита.

Размер печатной платы 58.7х29.2 мм

Рисунок печатной платы