6.4. Простой частотомер на микросхеме

Борисов В., Партин А. [27]

Этот частотомер собран всего на одной микросхеме и имеет три диапазона измерений: от 20 до 200 Гц, от 200 до 2000 Гц и от 2 до 20 кГц. Принципиальная схема частотомера приведена на рис. 33.

Рис. 33. Принципиальная схема частотомера на микросхеме

На входе устройства включен комбинированный ограничитель сигнала: конденсатор С1 препятствует прохождению постоянной составляющей входного напряжения, а резистор R1 с диодами VD1, VD2 вырезает сигнал между уровнями 0 и +5 В. Сигнал такой формы подается на триггер Шмитта, образованный элементами микросхемы DD1.1 и DD1.2 с резистором R3. С выхода триггера (вывод 6) положительные импульсы подаются на буферный инвертор DD1.3, после которого включен формирователь нормированных импульсов.

Пока на входах DD1.3 длится уровень логического нуля, на его выходе уровень единицы и через резистор R4 заряжается один из конденсаторов С2-С4. Через некоторое время он зарядится до уровня логической единицы и такой же уровень окажется на выводе 13 DD1.4. Однако на выводе 12, который соединен с входами DD1.3, еще сохраняется уровень логического нуля. Поэтому на выводе 11 продолжает оставаться уровень логической единицы, и через прибор РА1 ток не течет. Далее на входах DD1.3 появляется уровень логической единицы, а на его выходе — уровень логического нуля. Теперь на обоих входах DD1.4 оказывается уровень логической единицы, на выходе уровень логического нуля и появляется ток микроамперметра. Одновременно заряженный конденсатор начинает разряжаться через резистор R4 на выходное сопротивление элемента DD1.3. Когда его потенциал окажется ниже порога, который соответствует уровню логической единицы, элемент DD1.4 вновь опрокинется, на его выходе вновь установится уровень логической единицы и ток через микроамперметр прекратится. Таким образом, амплитуда импульсов тока через микроамперметр равна разнице между логическими уровнями, а их длительность — временем разряда конденсатора от уровня логической единицы до порогового. Значит, эти импульсы нормированы и их параметры, кроме частоты, не зависят от исследуемого сигнала. Тогда ток через стрелочный прибор будет пропорционален частоте входного сигнала.