מעגלי מד תדרים פשוטים - עיצובים אנלוגיים

ניתן להשתמש במעגלי מד התדרים האנלוגיים הפשוטים הבאים למדידת תדרים שעשויים להיות גל סינוס או גל מרובע. תדר הקלט אשר נמדד חייב להיות לפחות 25 mV RMS, לצורך זיהוי ומדידה אופטימליים.

התכנון מאפשר טווח רחב יחסית של מדידת תדרים, ממש בין 10 הרץ למקסימום של 100 קילוהרץ, תלוי בהגדרת מתג הבורר S1. כל אחת מההגדרות המוגדרות מראש של 20 k המשויכות ל- S1 a ניתנת לכוונון באופן אינדיבידואלי לקבלת טווחים אחרים של סיבוב בקנה מידה מלא בתדר על המידה, לפי הצורך.

הצריכה הכוללת של מעגל מד תדרים זה היא 10 mA בלבד.

הערכים של R1 ו- C1 מחליטים את הסטת המידה המלאה על המונים הרלוונטיים המשמשים, וניתן לבחור אותם בהתאם למונה המועסק במעגל. ניתן לתקן את הערכים בהתאם בעזרת הטבלה הבאה:

איך המעגל עובד

בהתייחס לדיאגרמת המעגל של מד התדרים הפשוט, 3 BJTs בצד הקלט עובדים כמו מגבר מתח להגברת תדר המתח הנמוך לגלים מלבניים של 5 V, כדי להזין את הקלט של IC SN74121

ה- IC SN74121 הוא רב-ויברטור מונו עם כניסות Schmitt-trigger, המאפשר לעבד את תדר הקלט לפולסים חד-ממדיים בממדים נכונים, שערכם הממוצע תלוי ישירות בתדר של אות הקלט.

הדיודות ורשת R1, C1 שבסיכת הפלט של ה- IC פועלים כמו אינטגרטור להמרת התפוקה הרוטטת של המונוסטבל לזרם זרם יציב באופן סביר שערכו פרופורציונלי ישירות לתדר אות הכניסה.

מכאן שככל שתדר הקלט עולה, גם ערך מתח המוצא עולה באופן פרופורציונלי, מה שמתפרש על ידי סטיה מקבילה על המד, ומספק קריאה ישירה של התדר.

רכיבי ה- R / C המשויכים למתג הבורר S1 קובעים את תזמון ההפעלה / כיבוי החד-פעמי החד-פעמי, וזה בתורו מחליט את הטווח אליו העיתוי הופך להיות המתאים ביותר, כדי להבטיח טווח התאמה על המטר ורעידות מינימליות על מחט מטר.

החלף טווח

• a = 10 הרץ הוא 100 הרץ
• b = 100 הרץ עד 1 קילוהרץ
• c = 1 קילו-הרץ עד 10 קילו-הרץ
• d = 10 קילוהרץ עד 100 קילוהרץ

מעגל מד תדרים מדויק רב טווח

גרסה משופרת של תרשים המעגל הראשון של מד התדרים מוצגת באיור לעיל. טרנזיסטור הקלט TR1 הוא a צומת שער FET ואחריו מגביל מתח. הרעיון מאפשר למכשיר בעל עכבת כניסה גדולה (בטווח של מגה אחד) ובטיחות מפני עומס יתר.

בנק הבורר S1 b פשוט מחזיק את מסוף ה- ME1 החיובי 'מקורקע' עבור 6 תצורות הטווח המיועדות ב- S1 a ובכך מספק את נתיב הפריקה של מעבה הטווח המתאים כפי שמפורט בהערות לאיור 1. שנאמר, בשביעית. מקום, המונה והתנגדות מוגדרת מראש, VR1, עוברים סביב דיודת הייחוס D7 של זנר.

הגדרה קבועה מראש זו משופצת במהלך ההגדרה כדי לספק סטיה בקנה מידה מלא של מטר אשר מכוילת במדויק עבור אותה רמת התייחסות ספציפית. זה חשוב מכיוון שדיודות זנר בפני עצמן מציעות סובלנות של 5%. כשתוקן, כיול זה נשלט לבסוף מלוח לוח המחוונים פוטנציומטר VR2 המספק את השליטה בכל טווחי התדרים.

המשרעת הגבוהה ביותר של תדר הקלט המונח על ה- f.e.t. השער מוגבל לכ -2.7 וולט בערך דרך דיודות זנר D1 ו- D2, יחד עם הנגד R1.

במקרה שאות הקלט גבוה מערך זה בשני הקוטביות, זנר המתאים יניח את המתח העודף המייצב אותו ל -2.7 V. קבלים C1 מאפשרים פיצוי בתדרים גבוהים מסוימים.

ה- FET מוגדר כמו עוקב מקור ועומס המקור R4 פועל כמצב שלב של תדר הקלט. טרנזיסטור TR2 מתפקד כמו מגבר בריבוע ישר שהפלט שלו גורם להפעלת הטרנזיסטור TR3 ולהתאם לפי ההסבר שסופק בעבר.

קבלים הטעינה לכל 6 טווחי תדרים בודדים נקבעים באמצעות בנק הבורר S1a. קבלים אלה חייבים להיות יציבים במיוחד ודרגה גבוהה כגון טנטלום.

אף על פי שהם מצויינים כקבלים בודדים בתרשים, ניתן היה להמציא אותם באמצעות כמה חלקים מקבילים. קבלים C5, למשל, בנויים באמצעות 39n ו- 8n2, קיבולת כוללת של 47n2, בעוד C10 מורכב מ- 100p וגוזם 5-65p.

פריסת PCB

תכנון מסלול ה- PCB וכיסוי הרכיב עבור מעגל מד התדרים המוצג לעיל מוצג באיורים הבאים

מד תדרים פשוט באמצעות IC 555

מכשיר מדידת התדרים האנלוגי הבא הוא ככל הנראה הפשוט ביותר ועם זאת כולל קריאת תדרים מדויקת למדי במונה המחובר.

המונה יכול להיות סוג הסליל הנע שצוין או מד דיגיטלי המוגדר בטווח 5 וולט DC

ה- IC 555 מחובר כסטנדרט מעגל מונוסטבל , שזמן ההפעלה שלו קבוע דרך רכיבי R3, C2.

עבור כל חצי מחזור חיובי של תדר הקלט, המונוטובול נדלק למשך הזמן הספציפי כפי שנקבע על ידי אלמנטים R3 / C2.

החלקים R7, R8, C4, C5 בפלט ה- IC פועלים כמו מייצב או אינטגרטור כדי לאפשר לפולסים מונו-טבולים ON / OFF להיות DC יציב למדי לקרוא אותו ללא תנודות.

זה גם מאפשר ליציאה לייצר Dc רציף ממוצע שהוא פרופורציונלי ישירות לקצב התדרים של פולסי הקלט המוזנים בבסיס T1.

עם זאת, יש לכוונן כראוי את ה- R3 הקבוע מראש לטווחי תדרים שונים כך שמחט המונה יציבה למדי ועלייה או ירידה בתדר הקלט גורם לכיוון הסטה יחסית של אותו טווח ספציפי.