4 Выбор элементной базы

Частотомер будет выполнен на интегральных микросхемах, следовательно, необходимо определить какие серии интегральных микросхем надо использовать. Ниже приведены основные параметры микросхем структуры ТТЛ.

Таблица 1 – Основные характеристики цифровых интегральных схем различных серий ТТЛ структуры.

Серия	Icc, мА	tзд р, нс	Uвых0, В	Uвых1, В
К155	не более 25	10	0.4мах	2.4-3.5min
К131	не более 10	10	0.4мах	2.4-3.5min
К555	не более 160	9.5	0.4мах	2.7-3.4min

Так как в проектируемом частотомере из-за относительно низкой частоты входного сигнала нет особых требований к используемым микросхемам ,то в устройстве использованы микросхемы 155 серии.

Для разработки частотомера использованы цифровые интегральные схемы ТТЛ структуры следующих серии: К155; цифровые интегральные схемы ТТЛШ структуры КР514; знакосинтезирующие индикаторы серии АЛС.

5 Разработка и расчет схемы электрической принципиальной

5.1 Расчет входного устройства и формирующего устройства

Переменное или импульсное напряжение, частоту которого надо измерить, через гнездо XR1 и резистор R1 подается на вход формирователь импульсного напряжения, представляющего собой усложненный триггер Шмидта, собранный на микросхеме DD1 К155ЛД1. Резисторы R1 ограничивает входной ток, а диод VD1 защищает микросхему от перепадов входного напряжения отрицательной полярности. Подборкой резистора R3 устанавливают нижний предел напряжения входного сигнала и выбирается в пределах от 50 до 150 Ом.

5.2 Расчет блока образцовой частоты.

В блок образцовой частоты входит генератор на элементах DD2.1 – DD2.3 микросхемы К155ЛА3, частота импульсов которого стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1, и пятиступенчатый делитель частоты на микросхемах DD3 – DD7 К155ИЕ5. Частота на выходе блока образцовой частоты (вывод 5 микросхемы DD7) равно 1 Гц.

5.3 Расчёт устройства управления.

Устройство управления, работу которого иллюстрируют графики, показанные на рисунке 3, состоит из D-триггеров DD8.1 и DD8.2, инверторов DD9.3, DD9.4 и транзистора VT1, образующих усложненный одновибратор. На вход С D-триггера DD8.1 поступают импульсы с блока образцовой частоты (рис. 3, а). По фронту импульса образцовой частоты, устанавливаемой переключателем SА1, этот триггер, работающий в режиме счета на 2, переключается в .единичное состояние (рис. 3, б) и напряжением высокого уровня с прямого выхода (вывод 5) открывает электронный клапан DD9.1. С этого момента импульсы напряжения измеряемой частоты свободно проходят через электронный клапан, инвертор DD9.2 и поступают непосредственно на вход С1 (вывод 14) счетчика DD10. По фронту следующего импульса триггер DD8.1 принимает исходное состояние и переключает в единичное состояние триггер DD8.2 (рис 3, в). В свою очередь, триггер DD8.2 низким уровнем напряжения с инверсного выхода (вывод 8) блокирует вход управляющего устройства от воздействия им пульсов образцовой частоты, а высоким уровнем напряжения с прямого выхода (вывод 9) запускает одновибратор. Электронный клапан закрывается напряжением низкого уровня с .прямого выхода триггера DD8.1. С этого момента начинается индикация числа импульсов в пачке. поступивших на вход двоично-десятичного счетчика.

Рисунок 3 Диаграмма работы устройства управления.

Одновременно с появлением напряжения высокого уровня на прямом выходе триггера DD8.2 через резистор R9 начинает заряжаться конденсатор СЗ. По мере его зарядки увеличивается положительное напряжение на базе транзистора VT1 (рис. 3, г). Как только оно достигнет примерно 0,6 В, транзистор открывается и напряжение на его коллекторе уменьшается почти до нуля (рис. 3, д). Появляющееся при этом на выходе элемента DD9.3 напряжение высокого уровня воздействует на вход R0 микросхем DD10 - DD14, в результате, чего двоично-десятичный счетчик импульсов переключается в нулевое состояние, отчего показания индикатора обнуляются. Одновременно короткий импульс низкого уровня, появившийся на выходе инвертора DD9.4 (рис. 3, е), переключает триггер DD8.2 и одновибратор в исходное состояние, и конденсатор СЗ разряжается через диод VD2 и выход триггера DD8.2. С появлением на входе триггера DD8.1 очередного импульса образцовой частоты начинается следующий цикл работы прибора в режиме измерения.

Чтобы частотомер перевести в режим непрерывного счета импульсов, переключатель SА2 устанавливают в положение «Счет». В этом случае триггер DD10.1 по входу 5 переключается в единичное состояние — на его прямом выходе появляется напряжение высокого уровня. При этом электронный клапан DD11.1 оказывается открытым и через него на вход двоично-десятичного счетчика непрерывно поступают импульсы входного сигнала. Показания счетчика в этом случае прекращаются при нажатии на кнопку SA2 «Обнуление».