八位150MHz数字频率计的制作[分享]

晓吴

在制作高频电路时，会经常碰到频率测量的问题，实际上频率计(frequency counter)是一种比较容易自制的电子设备。以下将要制作的频率计，其性能并不逊色于一般厂商所制造的产品。
; C- A" c4 f, z; I3 \5 H5 [    所制作的频率计电气指标如下：
    (1)显示的位数：8位数LED
    (2)频率测试范围：10Hz~10MHz，利用预置分频器(Prescaler)做1/100分频，可达150MHz
9 u$ P: Q0 O2 ^5 ?& Z* Z- H- ^3 I; ^    (3)基准时间稳定度：由於使用TCXO单元(温度补偿型晶体振荡电路)，温度特性±3PPm/-20~60℃aging rate±1ppm/年。
    以上指标参数达到甚至超过了一般厂商所生产的频率计指标参数。

                               
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所制作的频率计方块图
(主要电路为输入用放大器，Prescaler，显示器。
除此之外，王要的控制电路，计数电路，显示电路等，都已经包括在频率计用LSI的内部。)
频率计的构成
所制作的为频率计的方框图，图38为其电路图。以下，针对方框图加以说明。
+ ^' A  f& L9 _" D" e
: X5 ~) W1 H3 Q) c) m2 i# }2 B4 S准备制作的频率计电路原理图

                               
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2 g' D, A% `8 c▲计数用(计频用)lS重；
8 V/ n1 {# A0 C1 W. s( B此制作使用ICM7216B(Intersil)公司。此一IC的内部含有8位数BCD计数器，BCD to 7 字节解码器segment deco
der，控制电路等。再追加周边的宽频带放大器，LED躯动器等，便可以完成频率计。
- A  ?6 }+ r6 L' Q7 l+ W▲基准时间信号产生电路
TCXO单元主要参数指标，可以看出它具备了相当优异的频率稳定性能。TCXO的振荡频率为12.8MHz，利用分频用IC 74HC4060，做1/12 8分频，然后将基准频率100kHz供给频率计用LSI。
" g7 v6 y4 _' {4 d0 B2 f2 S# i

                               
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9 F+ u& b* [/ }$ L8 w0 q6 |% V温度补偿型晶体振荡器TCXO TCO·703A的特性(由於内藏有温度补偿电路，频率稳定度良好。振荡频率为12.8MHz，再利用分频用IC74HC4060做1/128分频，成为100kHz)

TCXO TCO-703A性能指标参数
% N) T1 H1 O6 q- y输出频率 10MHz 12.8MHz或14.5MHz
8 g* M0 r( p" D& d# \电源电压 5V±5%
. e/ [, h8 d, |3 g; _工作耗电 ≤5mA
输出电平 1VP-P
负载 20KΩ//5pF
* f( D" O1 B. u; k频率稳定度 温度特征 ±3ppm/-20~60℃
: r1 N0 L% M) y% e- z电源变动特征 ±0.3ppm/5V±5%
长期特征 ±1ppm/（年）
: i' ?$ C9 Q5 {2 d# O0 h频率可调范围 大于（内含修整电容）
3 M3 e" t+ E) ^, }7 H同系列产品可供频率选择 10MHz~24MHz

▲前置分频器电路
由於ICM 7216B的频率上限为10MHz，利用前置分频器，可以提高频率的应用上限。图41所示的为前置分频器电路图，前置分频器为做1/100分频。
2 ^3 d) I' m! i, ^
) ]! Q6 F& r8 J▲其他的电路
频率计LSI输入端在宽频带放大器的输出或前置分频器的输出间切换是利用了3状态缓冲器(3 State Buffer)74HCl25做为切换器，如图41。
, w; f5 K  @" T; x$ `, |

' q8 N7 Z# ^5 b+ K                               
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+ \( H; b: F6 h1 I' o# E6 O& e l/100分频的前置分频电路
(计频器IC最大输入频率仅为10MHz，因此，利用预置分频器做1/100分频，可以扩大测试的频率范围。)
频率计的制作与调整
9 b  B% I+ m3 v" Z图42为频率计的零件配置与印刷电路基板图样。在印刷电路基板上，包含有整流电路与稳压电路。
数值显示用的LED使用八段共阴极型(Common Cathode) LED，尺寸大点可以得到良好的观察效果。当然如果无法得到此种规格的LED，也可以视所能取得LED规格，对印刷电路基板作必要的修改。
图43所示的为前置分频器的零件配置与印刷电路铜箔图样。
  S1 B+ s7 l( P1 i7 E# ?基板完成後，利用宽频带放大器的VR 10k，将2SC2347的集电极电压调整为2.5V。其它没什么需要调整的地方，找个漂亮的外壳把整个电路装上，整个频率器的制作便算完成了。

  a+ \) r7 q5 Q                               
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9 b) c& c( u3 Y* i6 j! H& Q

                               
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1 c' {* q) M3 ], c* Y& p- v

                               
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+ [5 j/ o1 R- z* {

, M& Z$ H" p# E! d                               
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晓吴

<>ICM7216.pdf</P>
  F8 o( x( ^# N9 B<><a href="http://jay.csyz.cn/photo/icm7216_100MHz_counter.pdf" target="_blank" >http://jay.csyz.cn/photo/icm7216_100MHz_counter.pdf</A></P>
<>74HC125.pdf</P>
9 W6 K8 V3 C0 T; m' v7 m$ x# b<><a href="http://www.philipslogic.com/products/hc/pdf/74hc125.pdf" target="_blank" >http://www.philipslogic.com/products/hc/pdf/74hc125.pdf</A></P>
  c% M" @- Z$ X: }$ g7 e. p<>74HC4060.pdf</P>
8 p" o6 x/ p0 {* ~  t* P- a<><a href="http://dragon.herts.ac.uk/facilities/stores/datasheets/logic/hc/74HC4060.pdf" target="_blank" >http://dragon.herts.ac.uk/facilities/stores/datasheets/logic/hc/74HC4060.pdf</A></P>
- B( Y8 B' F7 a$ O$ P' [<>2sk241.pdf</P>
<><a href="http://ltodi.est.ips.pt/lab-dee-et/datasheets/discretos/2sk241.pdf" target="_blank" >http://ltodi.est.ips.pt/lab-dee-et/datasheets/discretos/2sk241.pdf</A></P>
<>2SC2347.pdf</P>
5 K' q0 i9 a( R! u5 Y5 V<><a href="http://jay.csyz.cn/photo/2SC2347.pdf" target="_blank" >http://jay.csyz.cn/photo/2SC2347.pdf</A></P>
9 ~: j+ S# O: U/ I6 z* r, {  u' |

[此贴子已经被laidaihua于2004-10-29 19:41:49编辑过]

晓吴

                               
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晓吴

没有呀，我也在网上看到的
那IC挺贵的

likedz

那IC是不是已编好程序的？你在网上看到是多少价一块。自己作不容易啊，特别是做线路板。

侠客

那个IC好像不需要烧软件的，是吧！

晓吴

是的，只是普通IC

libing2117

太好了

hastings

<>不错啊</P>

laidaihua

<>不如用一片CPLD自己做一个。。</P><>这么简单的功能用一片128宏单元的CPLD足够，成本不过才几十元钱。。</P>

zhuo6070

好东西，更难得的是楼主把芯片的连接都贴出来，责任心真强，建议加分

hatter

有成品么？