2003年,第8期,類別:電子制作

    業余電子愛好者大都希望有一臺數字頻率計。目前,數字集成電路價格不斷下降,各種拆機保用件更是價廉物美,原來上百元一塊的微波分頻器MB506郵購價已降到4元左右,這給自制數字頻率計提供了很大方便。不久前,本人用郵購的數字集成電路自制了一臺2．4GHz數字頻率計,成本僅幾十元。該頻率計測頻范圍分10Hz~50MHz、50MHz~2．4GHz兩擋;輸入靈敏度達30mV;由于對晶振電路采取了簡易恒溫措施,故頻率穩定度可達10-6�，F將制作方法介紹如下:
    電路原理
    該頻率計的電路如圖所示,共由六部分組成。
    1． 八位計數器。 由4塊74HC390,8塊70LS247和8個共陽數碼管等構成,因本電路在其他電子報刊上多有介紹,故原理從略。該計數器計數頻率可達到50MHz(氣溫低時實測可達70MHz)。為簡化電路,八位數碼管共用一個限流電阻。另外,考慮到業余制作頻率計要求不高,本電路既未設置計數消隱,也未利用集成塊的無效零清隱功能。如果有的愛好者認為需要,可參考有關資料加上。
    2． 微波分頻電路。 由一塊MB506及外圍元件構成,MB506是一塊有64、128、256三種分頻比的微波分頻電路,最高工作頻率2．4GHz。改變③、⑥腳的接法,可得到不同分頻比,本電路中的接法為128分頻。由于MB506自帶放大、整形電路,故應用電路極為簡單。②腳為電源端,由K1-2控制,當使用50MHz~2．4GHz擋時接入+5V,不用時斷開,以減小干擾。④腳為輸出端,由K1-1控制其是否接入電路。
    3． 50MHz放大整形及閘門電路。 由一塊74HC00及外圍元件組成。74HC00是2輸入四與非門,其中兩個與非門接成非門形式,組成放大整形電路。電阻R5和R6為偏置電路,一些書刊介紹CMOS非門作放大器時應偏置到電源中點,但本人實驗證實,用1MΩ和1．3MΩ的電阻構成偏置電路靈敏度最高。另一與非門構成閘門電路,一輸入端接被測信號,另一輸入端接閘門控制信號。
    4． 時基產生電路。 由晶振電路、分頻電路和恒溫電路構成。74LS04的三個非門構成晶振和緩沖輸出電路,該部分電路單獨組成一體,用一金屬殼封閉起來,裝入簡易恒溫槽中。恒溫電路由LM324的一個運放和負溫度系數熱敏電阻R10、加熱電阻R9等組成,8050作開關三極管用,配合L324用于控制加熱電阻的通斷。發光管是加熱指示燈。按照圖中元件數值,恒溫槽溫度為40℃左右。熱敏電阻R10、加熱電阻R9均裝入恒溫槽內。方法是,在保證絕緣和導熱的情況下,把這兩個電阻貼在晶振電路金屬殼上。恒溫槽的制法是,找一塊硬質泡沫塑料,切成適當大小的立方體,在其中部挖一個洞,將上述電路和元件一起裝入洞中,再用泡沫塑料把洞口封閉,引出導線即可。但應給調整微調電容留個口,待調整完后再堵上。10MHz晶振產生的信號經4塊74HC390分頻,取出1Hz信號作為50MHz擋時基信號接入測量控制電路。同時,本分頻器可輸出從10MHz到0．1Hz的9個點頻信號供測試用。由于MB506的分頻比為128,不是十進制,當采用1Hz時基時,讀數需乘以128才是實際頻率,不太直觀。為此,使用二進制分頻電路CD4040,將74HC390輸出的100Hz信號進行128分頻,得到周期1．28s的時基信號,用于50MHz~2．4GHz擋作為時基,再用K1-4改變小數點位置,就可以直接讀數了,單位是MHz。
    5． 測量控制電路。 由一塊CD4017構成。其CP端輸入1s或1．28s時基信號,輸出Q0用于計數器清零,Q1用于計數測頻,Q2、Q3、Q4用于顯示,Q5用于4017復位。
    6． 電源電路。 未穩壓的10V輸出用于恒溫電路及數碼管顯示,5V穩壓輸出供數字電路使用。
    制作與校準
    上述電路的1、3、5部分及時基分頻電路可裝在一塊印刷板上,數碼管應裝在印制板一端便于顯示的位置。有條件者最好設計制作雙面印刷板,以得到更好的效果。微波輸入部分單獨用一塊印刷板,外面需加屏蔽罩,并注意接地點的選擇,以免造成干擾。電源和恒溫控制電路可安排在一塊板上。整個頻率計應裝入一個適當的金屬外殼中,全機電路應做到一點接機殼。安裝完畢試機正常即可進行校準,校準工作在開機十幾分鐘、恒溫槽進入恒溫狀態后進行,方法有二:一是用本頻率計測量已知標準頻率信號,微調本機電容C10,使顯示值與標準頻率相同。二是用標準頻率計測量本機10MHz晶振信號,微調C10,使標準頻率計顯示10MHz。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　山東  鄭茂欣