K 245a

Układ wejściowy do mierników częstotliwości z wejściem TTL

Nowy Elektronik 245-K

Prezentowany układ wejściowy mimo prostej budowy charakteryzuje się dobrymi parametrami pracy. Sygnał wejściowy od 300mV do 30V. Rezystancja wejścia >1M. Sygnał wyjściowy TTL.

W ofercie NE jest kilka dobrych mierników częstotliwości, na przykład 379-K. Niestety w każdym z nich brakuje układu wejściowego dla pomiarów do 50MHz. Aby wypełnić lukę, opracowaliśmy prosty, tani, a przy tym skuteczny układ wejściowy. W rzeczywistości jest to prosty wzmacniacz zrealizowany na dwubramkowym tranzystorze MOS-FET. Regulację wzmocnienia ustawia się ręcznie przy pomocy potencjometru. W praktyce bardzo rzadko wymagana jest regulacja, tylko przy sygnałach o bardzo małej amplitudzie.

Budowa i działanie

Na rysunku 1 został przedstawiony chyba najprostszy schemat wzmacniacza wejściowego, jaki można sobie wyobrazić z użyciem tranzystorów MOSFET. Spróbujmy przeanalizować działanie układu.

Sygnał wejściowy podawany jest na kondensator C1, którego zadaniem jest oddzielenie składowej stałej. Następnymi elementami są rezystory R1 oraz R2. Rezystor R1 określa rezystancję wejściową naszego układu. Natomiast R2 ogranicza prąd płynący przez diody D1 i D2. Gdy poziom napięcia wejściowego jest wyższy od +5V, wówczas dioda D1 ścina wierzchołki tego sygnału do wartości +5V. Dioda D2 ścina ujemne połówki sygnału do wartości ok. 0,7V. Tak ukształtowany sygnał trafia na pierwszą bramkę tranzystora T1, którego zadaniem jest wstępne wzmocnienie. Wartość wzmocnienia zależy od wartości przyłożonego napięcia stałego do drugiej bramki T1. Im wyższa wartość napięcia, tym większe wzmocnienie T1. Oczywiście wartość tego napięcia jest ograniczona parametrami Tt i wynosi max 14V. W naszym układzie wartość ta nie przekracza 5V. Regulacja wzmocnienia odbywa się poprzez potencjometr P1. Kondensator C2 tłumi ewentualne trzaski, jakie mogą pojawić się na Pt. Natomiast rezystor R3 ogranicza prąd drenu tranzystora T1. Maksymalny dopuszczalny prąd, jaki może popłynąć przez T1 wynosi 30mA. Jak łatwo wyliczyć z prawa Ohma przy zasilaniu +5V i rezystorze 200ohm wartość prądu będzie około 25mA. Dochodzi jeszcze spadek napięcia na złączu dren-źródło, a co za tym idzie zmniejszenie prądu drenu do około 20mA.

Wzmocniony sygnał trafia na bramkę tranzystora T2, który go również wzmacnia i "przekazuje” dalej na dwa wejścia układu TTL 74LS132. Podobnie jak R3 rezystor R4 ogranicza prąd kolektora tranzystora T2. Maksymalny dopuszczalny prąd dla BF314 wynosi 25mA. Powtórnie korzystając z prawa Ohma można obliczyć prąd kolektora T2. Podobnie jak przy T1, tu również należy uwzględnić spadek napięcia na złączu kolektor-emiter.

Jak wcześniej zostało wspomniane wzmocniony sygnał trafia na dwa wejścia bramki NAND (U1D). Od tej pory sygnał ma postać cyfrową. Oznacza to, że na wyjściu bramki (U1D) pojawia się ‘1 ° łub "0". W zasadzie ta jedna bramka starczyłaby do pomiaru częstotliwości miernikiem z wejściem TTL, jednak projektanci układu 74LS132 umieścili w nim aż cztery jednakowe bramki NAND, a dokładniej ujmując cztery bramki NAND Schmitta. Zaletą bramek Schmitta jest poprawa sygnału wyjściowego do wejściowego. Po przepuszczeniu sygnału przez taką bramkę na wyjściu otrzymujemy sygnał zbliżony do ideału.

Sygnał z bramki U1D trafia do dwóch następnych bramek U1C i U1A. Z bramki U1C otrzymujemy nie zanegowany sygnał TTL, natomiast z bramki U1A przechodzi przez jeszcze jedną bramkę U1B, która go neguje. Na wyjściu otrzymujemy zanegowany sygnał w stosunku do sygnału wejściowego oraz do sygnału na wyjściu bramki UtC.

Jak widać z powyższego opisu działanie układu nie jest chyba zbyt skomplikowane.

Uruchomienie

Po sprawdzeniu płytki drukowanej pod względem