Делители частоты на «нестандартное» число
Для деления частоты на 2, 4, 8, 16 и т.д. достаточно организовать цепочку, состоящую из нужного числа счетных, так называемых, D-триггеров. Для деления частоты в «нестандартное» число раз, к примеру, на 3 или 5, необходима специальная схема контроля, которая бы сбрасывала все триггеры при определенном их состоянии, чтобы счет начинался с нуля. Взглянем на схему ниже.
Благодаря элементу 3И-НЕ при состоянии триггеров 1-0-1 низкий уровень, появившийся на его выходе, сбросит все триггеры в ноль (входы R), и счетчик начнет считать сначала. Если перевести 101 в более привычную для нас десятичную систему счисления, получим 5, и это значит, что наш счетчик будет обнуляться после каждого пятого импульса. К нашим услугам делитель на 5.
Аналогичным образом можно организовать деление на любое число – вопрос лишь в количестве D-триггеров и сложности схемы управления. Впрочем, чтобы построить нечетный делитель до 10 (а точнее на 3, 5, 6, 7, 10) можно обойтись достаточно простой системой контроля, состоящей лишь из… одного конденсатора:
Делитель на 5 с использованием в схеме сброса конденсатора
Фокус этой схемы в том, что первый и второй триггеры сбросятся в тот момент, когда на инверсном выводе третьего произойдет переход с высокого логического уровня на низкий. Если вы разобрались в работе D-триггера, которую я описывал в предыдущих статьях, то без труда определите, что мы организовали все тот же счетчик-делитель на 5, но схема его гораздо проще рассмотренного выше.
Аналогично организуем счетчик-делитель на 3:
Обратите внимание на схему делителя на 6 — это тот же делитель на 3, перед которым стоит обычный счетный триггер-делитель на 2 (DD6). Ну а делитель на 10 — это делитель на 2 + делитель на 5. Несмотря на свою простоту, такие схемы при использовании микросхем ТТЛ применяются достаточно широко и вполне надежны.
Источник
Делители частоты на микросхемах ТТЛ и КМОП
Сразу оговорюсь, что схемотехника построения делителей частоты на ТТЛ и КМОП практически ничем не отличается (единственным отличием может быть существование того или иного счетчика в каждой из серий). Таким образом схемы, приведенные в статье, могут быть использованы для построения делителей как на КМОП, так и на ТТЛ логике.
Проще и нагляднее всего реализовать делитель частоты с помощью счетных триггеров (D-триггеров). Именно такие триггеры являются основой для построения счетчиков. Они работают в широком диапазоне частот (от 0 до граничной частоты переключения элементов серии), достаточно помехоустойчивы, не требуют дополнительных навесных элементов и просты в повторении. Еще один вариант – использование в качестве делителя JK-триггер. Поскольку такой триггер поистине универсальный, его несложно включить в счетном режиме. Ниже представлено две схемы-делителя на 2. Один из них собран на счетном триггере (1 элемент микросхемы ТМ2), второй на JK-триггере (рис.1).
Рис.1. Делитель на D и JK триггере
Соединив несколько делителей на 2 можно получить линейку с выходными частотами f/2, f/4, f/8, f/16 (выходы Q1, Q2, Q3, Q4 соответственно (рис.2).
Поскольку в одном корпусе ТМ2 находится 2 D-триггера, то на одной микросхеме несложно собрать делитель частоты на 3 (рис.3).
Для построения делителя на 5 на JK-триггерах в схему придется добавить логический элемент 2И-НЕ (рис.4).
Еще один корпус ТМ2 понадобится чтобы построить делитель частоты на 10 (рис.5).
Для большего коэффициента деления удобнее использовать микросхемы счетчиков:
Делитель на 1000
Особый интерес представляет микросхема серии ТТЛ – К155ИЕ2. Состоит она из двух блоков — делителя на 2 (вход С1) и делителя на 5 (C2). При соединении выхода первого делителя (вывод 12) с входом второго, легко получить делитель на 10 (рис.6 а). Еще один полезный узел микросхемы — 2 входа сброса, соединенных по «И» (выводы 2,3). Благодаря этому узлу и выводам выхода с каждого триггера счетчика (выводы 12,9,8,11) несложно собрать делитель с числом от 2 до 10 без использования дополнительных элементов. Для примера на рисунке 6 б изображен делитель на 6, а на рис. 6 в – делитель на 8.
Источник
СВЧ делители частоты
Большинство частотомеров, собранных на микросхемах дискретной логики или микроконтроллерах, не позволяют измерять частоты выше 40. 50 мГц. Для измерения частот выше этого значения необходимо использовать предварительный СВЧ делитель. Существует большое количество микросхем, на которых можно собрать такой предварительный делитель частоты, но, к сожалению, в магазинах их выбор довольно ограничен. Это объясняется тем, что в новых серийных разработках частотомеров и другой измерительной техники используются микросхемы все большей и большей степени интеграции — однокристальные синтезаторы, частотомеры и др. Отдельно микросхемы делителей частоты используются относительно редко, поэтому их стоимость высока и они довольно дефицитны. Но, к счастью для радиолюбителей, выбор пока еще есть.
Предлагаю несколько вариантов схем делителей для СВЧ измерений. Определяющий критерий при выборе элементной базы — простота схемы и доступность комплектующих. Конструктивно СВЧ делители частоты выполняются в виде выносного пробника, в качестве корпуса хорошо подходят металлические корпуса от внешних делителей напряжения, которые широко использовались в старых отечественных осциллографах.
Все схемы делителей частоты можно использовать совместно с частотомерами, описания которых есть на этом сайте. Сигнал с выхода делителя подается по кабелю длиной до 1 м на входной формирователь частотомера. Коэффициент деления учитывается в программе частотомера, поэтому на индикатор будет выводиться истинная частота измеряемого сигнала.
На этой страничке описано, как сделать СВЧ делитель частоты на микросхемах К193ИЕ2, К193ИЕ3, LB3500, SAB6456, TD6359, TD6380, TD6381, TD6382, TD7614.
Серия 193 была освоена отечественной промышленностью в девяностые годы прошлого века на основе разработок фирмы «Plessey Semiconductors». Для предварительных делителей частоты можно использовать К193ИЕ2 и К193ИЕ3. Но эти отечественные микросхемы не полные аналоги импортных. Отличия в данном случае в расположении выводов и особенностях подачи напряжения питания.
Микросхема К193ИЕ2 является аналогом SP8685A, имеет диапазон рабочих частот от 40 до 500 мГц, коэффициент деления 10. Двойная амплитуда выходного напряжения около 0,8 В, чувствительность 100. 200 мВ. Потребляемый ток около 50 мА. Схема делителя показана на рисунке.
К193ЕИ3 функциональный аналог SP8690. Схема ее включения имеет незначительные отличия от К193ИЕ2. Диапазон рабочих частот этого делителя несколько уже — от 30 до 200 мГц, но у него есть выход с TTL уровнями, сигнал с которого можно непосредственно, без входного формирователя, подать на логику частотомера. И потребляемый ток меньше — около 20 мА. Коэффициент деления равен10, чувствительность 100. 200 мВ.
Хороший выбор для ВЧ делителя — микросхема LB3500 фирмы «Sanyo». Согласно datasheet, диапазон рабочих частот 30. 150 мГц, но имеющийся у меня экземпляр устойчиво работает до 350 мГц. Коэффициент деления 8, чувствительность 100 мВ, двойная амплитуда выходного сигнала 0,9 В. Потребляемый ток около 20 мА. Простое и дешевое решение!
Особо следует отметить SAB6456 фирмы «Philips Semiconductors». Это делитель с диапазоном рабочих частот от 70 до 1000 мГц. Потребляемый ток около 20 мА, а заявленная чувствительность 10мВ! Двойная амплитуда выходного сигнала 1 В. Коэффициент деления равен 64 или 256.
Как уже упоминалось, микросхемы делителей частоты малой степени интеграции постепенно снимаются с производства. Иногда проще и дешевле приобрести микросхему синтезатора частоты, чем микросхему делителя. К счастью для радиолюбителей, в некоторых типах синтезаторов разработчики предусмотрели тестовый режим, при котором на один из выводов микросхемы подается входной сигнал после делителя с фиксированным коэффициентом деления. Тестовый режим включается определенной комбинацией уровней напряжения на управляющих входах синтезатора.
Один из таких синтезаторов TD6359 фирмы «Toshiba». Микросхема выпускается в корпусе DIP20. Схема делителя с ее использованием в тестовом режиме показана рисунке. Диапазон рабочих частот 80. 1000 мГц. Коэффициент деления 256, выход с открытым коллектором. Чувствительность около 100. 200 мВ, но потребляемый ток довольно значительный — 60. 80 мА.
Аналогичную схему включения и параметры имеют синтезаторы TD6380, TD6381 и TD6382, которые также можно использовать в схеме СВЧ делителей. Цоколевка для DIP корпусов TD6380P и TD6380N совпадает с TD6359.
Еще один синтезатор, который может работать в тестовом режиме как СВЧ делитель — это TD7614F «Toshiba». Он выпускается в корпусе SOP20. Частотный диапазон 80. 1300 мГц, чувствительность 100. 200 мВ, потребляемый ток до 75 мА, двойная амплитуда выходного сигнала около 0,8 В. Коэффициент деления 128.
На практике я использую схемы на К193ИЕ3, LB3500 и TD7614. Планирую приобрести и испытать SAB6456.
Источник
Схемы делителей частоты
Схема пробника-делителя частоты для частотомера.
Схема пробника-делителя ( Рис.1 ) хорошо подходит для измерения высокочастотных сигналов в схемах, где требуется малое вмешательство из-за возможного ухода частоты. Предлагаемый пробник-делитель к частотомеру предназначен для измерения частоты в диапазоне 60 – 2300 МГц. Входной сигнал через ФВЧ С2L1 с частотой среза Fc = 55 МГц поступает на вход СВЧ усилителя на VT1. Его исток заземлён по переменному току конденсаторами С7, С8.
Диоды VD1, VD2 защищают вход VT1 от перегрузки по напряжению. Усиленный сигнал подаётся на первый счётчик-делитель DD1 (коэффициент деления 4), второй делитель DD2 (4) и на третий делитель DD 3 (10). Далее сигнал через преобразователь ЭСЛ/ТТЛ на транзисторах VT2, VT3 поступает на выход (ХР2).
Катушка L1 – бескаркасная, имеет 8 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм и наматывается на оправке 5 мм. В качестве DD2 можно применить микросхему К193ИЕ7. Если в качестве DD1 использовать К193ИЕ5, верхний диапазон измеряемых частот снизится до 1,5 – 1,7 ГГц.
Отдельные экземпляры ИМС К193ИЕ7 устойчиво работают на частотах 2,7 – 2,9 ГГц. Делитель выполнен поверхностным монтажом и заключён в латунный экран, однако возможно применение обычного монтажа. При использовании фольгированного текстолита (е = 4,7) ширина печатных дорожек входных сигнальных цепей (сток-исток VT1, вход DD1) должна быть примерно 1,5 мм, а для фольгированного фторопласта (е = 2,9) – 3 мм (при толщине материала подложки 1 мм).
Делитель рассчитан на низкоомную нагрузку и имеет низкое входное сопротивление (50 ом). Для измерения сигналов высокоомных источников элементы R1, R2, C1, VD1, VD2 необходимо исключить, а ёмкость С2 – уменьшить до 1 пФ. При этом во избежание пробоя VT1 не рекомендуется измерять СВЧ колебания большой амплитуды. Делитель для удобства работы можно оснастить съёмными низкоомным и высокоомным зондами.
Данная схема хорошо демонстрирует построение высокочастотного делителя. В ней можно применять в качестве первых делителей микросхемы:
*К193ИЕ5 ( на 4 с максимальной частотой 1 – 1,5 ГГц );
SP8610 ( на 4 предел 1 ГГц );
*К193ИЕ7 ( на 4 предел 2 – 2,5 ГГц );
*К193ИЕ2 ( на 10 предел 500 МГц );
*SP8685 ( на 10 предел 600 МГц ).
В качестве последующих делителей могут быть применены следующие микросхемы:
К500ИЕ137 ( на 10 предел 125 МГц );
К500ИЕ136 ( на 16 предел 125 МГц );
К531ИЕ14 ( на 10 предел 80 МГц ).
Их следует компоновать для получения требуемого коэффициента деления и максимальной частоты счёта. Только необходимо при соединении каскадов на ЭСЛ микросхемах с каскадами на ТТЛ и КМОП после ЭСЛ включить буферный каскад, подобный каскаду на VT2 ( Рис.1 ) для согласования логических уровней.
Схема высококачественного пробника-делителя.
Ещё лучшим вариантом для высокочастотного делителя будет применение специализированной микросхемы фирмы Phillips SAB 6456 ( Рис.2 ).
Этот делитель имеет следующие параметры:
* коэффициент деления …. 64/256;
* напряжение питания .…. 4,5 – 5,5В;
* ток потребления … 21 мА;
* входная частота … 70 – 1000 МГц;
* чувствительность … 1 В;
Если оставить вывод 5 микросхемы SAB6456 свободным, её коэффициент деления будет 64, при заземлённом выводе – 256.
Делитель обладает очень высокой чувствительностью, частотомер с этим делителем можно также использовать как индикатор частоты для обнаружения ВЧ передатчиков, принимая сигнал на телескопическую антенну.
В. Г. Белолапотков, А. П. Семьян «500 схем для радиолюбителей ШПИОНСКИЕ ШТУЧКИ И НЕ ТОЛЬКО» Наука и техника, Санкт-Петербург, 2007г, стр. 240 – 243.
Источник