2002年,第48期,類別:智能電子

    本文介紹一款用89C51單片機制作的8位1000MHz頻率計。該頻率計兼具的晶振測試功能,除了測晶振外,還能測試大多數陶瓷振子、三端陶瓷濾波器、三端晶體濾波器等,可迅速判斷上述器件的好壞、穩定性及準確度。本儀器把高頻輸入插座、8位數碼管、直流電源插座全部裝在一塊7cm×12cm的電路板上,外接+9V直流電源即可工作,小巧實用。
    一、功能及技術指標
    頻率測試范圍分L、H兩擋(見附表),由K1切換。閘門控制時間由K2切換,S為慢速取樣,F為快速取樣。K3為頻率測試A擋和晶振測試B擋選擇開關,可配合K1與K2切換使用。
    二、電路原理
    電路如附圖所示。頻率測試電路的核心邏輯控制由89C51擔任,完成計數、二進制數轉十六進制數、LED數碼管掃描信號及測試信號產生、不同時間閘門定時控制信號產生等功能。CD4513將十六進制數譯成BCD碼送共陰極數碼管段驅動顯示。采用動態方式顯示,掃描信號由89C51的P24~P26輸出,經74LS138譯成8位掃描信號,7407驅動數碼管的位顯示。由于89C51片內計數器只有16位,所以擴展了一片74LS393將計數增至24位,這樣89C51可計頻率最大值為224=16．777216MHz,顯示為10MHz頻率時信號分辨率為1Hz。閘門定時控制信號由89C51內部定時產生,由{13}腳輸出至IC8的{13}腳進行定時閘門控制計數。
    被測信號放大電路分L擋和H擋。L擋放大電路輸入級T3采用絕緣柵型場效應管以提高電路輸入阻抗、減輕對被測試電路影響,后兩級T4、T5采用簡單放大電路。H擋放大電路還包括(10MHz~1000MHz)除以64分頻器電路,由IC1完成。其內部包含高頻信號放大電路,靈敏度可達100mV。本電路還預留了一級前置放大器,由T1貼片式微波三極管進行放大,可進行加裝實驗,以提高測試靈敏度。晶振測試電路由IC8的兩個與非門組成振蕩器,工作頻率范圍為500kHz~30MHz。經實際測試頻率在2MHz~200MHz范圍內的晶振(一般大于20MHz的晶振多數為泛音晶振)大多數都能順利起振,甚至兩端455、465、450等標稱陶瓷濾波器、三端10．7MHz陶瓷濾波器、三端晶體濾波器中的多數也能順利起振。對于泛音晶振,本電路顯示的是基頻值,從中可推算出是幾次泛音倍頻。因振蕩頻率范圍較寬,無法統一校準晶振頻率,所以顯示值與標稱值有一定偏差。另外振子本身也有一定偏差,所以可測量其一致性或與比較準確的振子進行對照測試。整機工作電流小于200mA。
    三、使用及注意事項
    1．電源電壓為直流7．5V~9V(不能超過+12V)。
    2．信號輸入端口的交直流電壓應小于20V,超過1MHz信號電壓應小于1V,10MHz~1000MHz信號最好采用感應法,即用一小段電線(長短視頻率而定)或并聯一電感(電感圈數由頻率或自行實驗測試掌握)進行與被測信號感應耦合測試,距離視被測試信號功率大小而定。
    3． 因本儀器無外殼,所以要注意板上焊盤、元器件不能短路。
    4． 晶振測試插座不能作為信號輸入或輸出端口用,以防止因電平不匹配造成本電路或被測試電路上的元器件損壞。
    5． 不可以將大功率的儀器、發射設備、電器的信號直接送至輸入口。需要測量時,應外加相應衰減器,將其衰減至正常測試電平值。
    6． 頻率計只適合測試穩定頻率,非穩定頻率值測試無意義。例如已調制的AM、FM、FSK等信號就不能準確測量。對于調制度小的信號可用快速取樣F擋測試,但不一定都能正常測量顯示,應根據實驗取得大量數據經驗再定量測試。
    7． 閘門控制取樣時間選擇由被測試電路穩定度決定。晶體振蕩電路或鎖相環電路可選擇S擋。RC和LC振蕩電路可選擇F擋。
    8． 本電路小于10MHz頻率的靈敏度是在輸入占空比為50％的方波下測定的,對于正弦波、三角波、鋸齒波等,靈敏度則相對要降低。
    9． 在測量3MHz以下的晶振時,有可能顯示為標稱值頻率的整倍數,這并不是晶振有問題,只要能穩定顯示頻率數值,也可判定其好壞。
    10． 測試晶振時,最好去掉輸入信號。
    11． 測試晶振時,K1必須切換至L擋,并配合K2使用。測試500kHz~10MHz晶振時,K1切換至L擋、K2切換至S擋。測試大于10MHz晶振時,K1切換至L擋,K2切換至F擋。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　天津  趙明安