ЦИФРОВАЯ ШКАЛА

Описываемое устройство может использоваться с трансивером или радиоприемником, частота которого определяется частотами одного, двух или трех генераторов.

Принцип работы шкалы в трансивере с тремя генераторами состоит в по­очередном счете импульсов с частотой диапазонного F1, плавного F2 и опор­ного F3 генераторов в реверсивном счетчике за строго определенные периоды времени.

Рассмотрим в качестве примера широко распространенный вариант вы­бора частот гетеродинов, использованный в трансивере UW3DI: частота F1 в зависимости от диапазона лежит в пределах от 8 до 23 МГц, частота F2 изменяется в диапазоне 5,5 — 6,0 МГц, частота F3 составляет 500 кГц. При этом выходная частота составляет F=F1 + F2+F3 для диапазонов 28, 21 и 14 МГц и F = F1 — F2 — F3 для диапазонов 7 и 3,5 МГц.

Рис. 75. Схема блока управления цифровой шкалы

Схема цифровой шкалы приведена на рис. 75 и 76. Измеряемые часто­ты поступают на входы Fl, F2, F3 и формируются в усилителях-ограничите­лях на транзисторах VT8, VT9, VT10. Их схемы идентичны, за исключением того, что емкость конденсатора, шунтирующего входной резистор в каналах F2 и F3, увеличена до 75 пФ. Частота F1 может превышать допустимую для ин­тегральных микросхем К155ИЕ6, использованных в реверсивном счетчике, па-этому она предварительно делится на два триггером DD5.2 серии К131.

Рис. 76. Кварцевый reнератор и счетчик цифро­вой шкалы

Сигнал эталонной частоты 1 МГц поступает на декадный делитель ча­стоты DD1 — DD4 (см. рис. 75), с его выхода сигнал с частотой 100 Гц по­дается на вход формирователя временных интервалов, выполненного на ИС DD5.1, DD6, DD9, DD11 и элементах DD10.3, DD10.4. Работа формирователя иллюстрируется рис. 77. Импульсы с частотой 20 Гц поступают с выходов триггеров DD5.1, DD6.1, DD6.2 (см. рис. 75) на входы элементов DD9.1, DD9.2 и DD9.3, выполняющих функции дешифраторов и клапанов. Элемент DD9.1 пропускает один из каждых пяти импульсов последовательности ТИ2 с выхода 11 DD4. Эти импульсы устанавливают исходное состояние ревер­сивного счетчика. Затем импульс В ^с выхода 6 DD6.1 длительностью 20 мс, поступая на вход R триггера DD5.2, разрешает деление частоты F1 в этом триггере и частота F1/2 проходит через элементы DD10.3 и DD10.4 на вход сложения реверсивного счетчика.

Рис. 77. Диаграмма работы формирователя временных интервалов

Рис. 78. Диаграмма работы устройства динамической индикации

Элемент DD9.2 разрешает прохождение на реверсивный счетчик в тече» ние 10 мс импульсов с частотой F2, элемент DD9.2 — импульсов с частотоШ F3. Эти импульсы поступают на вход сложения или вычитания реверсивного счетчика в зависимости от логического уровня сигнала, поступающего на вход Управление шкалы. Если на входе Управление логический 0, то включен логи­ческий элемент DD11.3 и импульсы частот F2 и F3 проходят на вход сложе­ния (диапазоны 14, 21, 28 МГц). Если на входе Управление 1, то включен DD11.1 и импульсы проходят на вход вычитания (диапазоны 3,5 и 7 МГц). Управляющий сигнал может определяться переключателем диапазонов тран-сивера — на диапазонах 28, 21 и 14 МГц вход управления должен быть со­единен с общим проводом, на остальных оставлен свободным.

В результате в реверсивный счетчик записывается число, в 100 раз мень­шее частоты трансивера, выраженной в герцах.

Коротким импульсом с выхода элемента DD10.2 производится перепись результата из счетчика DD15 — DD20 в сдвигающий регистр DD21 — DD26 (см. рис. 76). Индикация результата производится динамическим способом на ва­куумном восьмиразрядном люминесцентном индикаторе HG1 типа ИВ-21. Ра­бота элементов DD7, DD8, DD12, DD13 и транзисторов матриц VT11 — VT14, обеспечивающих динамический режим работы индикатора, иллюстрируется рис. 78. На входы элемента И — НЕ DD8.1 (см. рис. 75) подаются сигналы с частотами 100, 10, 5 и 1 кГц, в результате чего на выходе DD10.1 форми­руются пачки из четырех импульсов каждая, следующие друг за другом с ча­стотой 1 кГц. Частота повторения импульсов внутри пачки — 100 кГц. Сфор­мированные пачки подаются на вход сдвига сдвигающего регистра DD21 — DD26 (см. рис. 76), замкнутого в кольцо. На выходах последних четырех раз­рядов сдвигающего регистра (DD26) последовательно формируются коды, со­ответствующие цифрам, которые необходимо индицировать. Коды цифр по­даются через преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора DD12 (см. рис. 75) и транзисторы транзисторных матриц VT11, VT12 — на соответствующие аноды индикатора HG1. Одновременно с каждой подачей пачки из четырех импульсов на счетный вход счетчика DD7 подается импульс, переключающий его в новое состояние. Выходы счетчика соединены со входами дешифратора DD13, выходы дешифратора через тран­зисторы матриц VT13, VT14 управляют сетками индикатора HG1. В резуль­тате в индикаторе поочередно зажигаются необходимые цифры.

После установки в 0 счетчика DD7, происходящей одновременно с пере­писью информации из реверсивного счетчика в сдвигающий регистр, на вы­ходах DD26 формируется код цифры десятков мегагерц. Одновременно на сет­ку седьмой цифры индикатора ИВ-21 (счет цифр в нем ведется справа на­лево) подается положительное относительно катода напряжение, и загорается соответствующая цифра. Спустя 1 мс подается пачка импульсов, на выходе DD26 появляется код цифры единиц мегагерц, на сетку шестой цифры ин­дикатора подается положительное напряжение и т. д. Одновременно с зажи­ганием шестой цифры положительное напряжение подается и на анод запя­той, в результате чего на индикаторе цифры мегагерц от остальных цифр отделяются запятой.

Импульсы переписи информации имеют частоту 20 Гц, импульсы на сет­ках индикаторов — 167 Гц, в результате чего в каждом цикле измерения каж­дая цифра загорается 8 раз. Для исключения подсветки сегментов в момен­ты сдвига на вход гашения S преобразователя кода DD12 подаются гасящие импульсы с выхода DD8.2 с частотой 1 кГц.

Примененный способ динамической индикации по сравнению с исполь­зованием мультиплексеров требует меньшего количества ИС и значительно бо­лее прост в монтаже цепей.

Питание индикатора HG1 осуществляется от мостового выпрямителя на диодной матрице VD1 с конденсатором С1. Плюс выпрямленного напряжения соединен с плюсом источника 5 В, минус — через стабилитрон VD2 и диоды VD3, VD4 с катодом индикатора.

Диоды VD3 и VD4 образуют искусственную среднюю точку напряжения накала HG1, стабилитрон VD2 обеспечивает запирающее напряжение на сет­ках цифр, индикация которых в данный момент не производится.

В счетчике DD15 — DD20 (см. рис. 76), как указывалось выше, алгебраи-. чески суммируются результаты измерения трех частот. Из-за произвольного со­отношения фаз измеряемых частот и эталонной частоты 1 МГц каждая из ча­стот измеряется со случайной ошибкой в единицу младшего разряда. Полная ошибка может достигать трех единиц, причем величина ошибки для каждого цикла измерений случайна. В результате цифра сотен герц может хаотически изменяться 20 раз в секунду.

Для уменьшения этого явления триггер DD5.2 устанавливается в фикси­рованное состояние перед началом счета частоты F1, что уменьшает неопреде­ленность его начальной фазы. Кроме того, вход младшего разряда ИС DD21 соединен с общим проводом, в результате чего индицируемая цифра сотен герц всегда четная и диапазон хаотического изменения цифр сотен герц сни­жен до возможного минимума — одного знака. .

Конструктивно цифровая шкала выполнена на двух двусторонних печат­ных платах размером 85Xil30 мм из стеклотекстолита толщиной 1 мм.

На печатной плате с реверсивным счетчиком и сдвигающим регистром рас­положен также кварцевый генератор на ИС DD14. Платы соединены между собой четырьмя стойками высотой 22 мм. Выводы индикатора HG1 впаяны непосредственно в отверстия первой печатной платы, а сам индикатор уста­новлен в промежутке между печатными платами. Вся конструкция помещена в алюминиевый корпус с габаритными размерами 33x135x90 мм. Верхняя и нижняя стенки корпуса имеют вентиляционные отверстия. Передняя стенка корпуса изготовлена из зеленого органического стекла.

К трансиверу шкала подключается через разъем РШ5-15ГВ, установлен­ный на задней стенке корпуса. Для питания шкалы необходимы переменные напряжения 30 В 5 мА, 2,4 В 35 мА и стабилизированное постоянное напря­жения 5 В 1 А. Обмотки трансформатора 30 В и 2,4 В должны быть изолиро­ваны между собой и от других цепей.

Напряжения измеряемых частот Fl, F2, F3 могут находиться в пределах 0,2 — 5 В.

Частота кварцевого генератора может быть кратной 100 кГц в пределах от 100 кГц до 1 МГц, 1,2 или 1,6 МГц. Для получения на выходе делителя частоты 100 кГц следует использовать микросхемы К155ИЕ2, К155ИЕ4 или К.155ИЕ5 в режиме соответствующего коэффициента деления частоты, соединив выводы ИС в соответствии с табл. 2.

Если в трансивере производится вычитание только одной частоты, вы­ход 12 DD9.2 следует подключить к дополнительному входу DD10.3, в каче­стве которого необходимо установить трехвходовой элемент И — НЕ, а выходы 1 и 2 DD11.4 объединить. При таком изменении частота F2 всегда будет по­даваться только на вход сложения.

При использовании шкалы в радиовещательном приемнике .вместо уста­новки реверсивного счетчика перед началом счета в 0 необходима запись в счетчик числа, соответствующего промежуточной частоте. Если в приемнике один гетеродин, частота которого всегда выше принимаемой, а промежуточ­ная частота 465 кГц, в счетчик необходимо записать число 99 535 кГц. В этом случае при подаче сигнала с частотой гетеродина на вход F1 будет проис­ходить переполнение счетчика и на HG1 будет индицироваться частота приема.

Для предварительной записи в счетчик некоторого числа к общему про­воду необходимо подключать только часть входов Dl — D8 микросхем счет­чика. При промежуточной частоте 465 кГц необходимо записать число 99 535 кГц, для чего у ИС DD20 и DD19 соединить с общим проводом входы D2 и D4 (запись числа 9), у DD18 и DD16 — входы D2 и D8 (число 5), у DD17 — входы D4 и D8 (число 3), у DD15 — все входы D (число 0).

Поскольку при одном гетеродине входы F2 и F3 не нужны, элементы усилителей-ограничителей этих каналов можно не устанавливать, а выводы 1 и 5 DD9 соединить с общим проводом.

При отсутствии микросхемы К514ИД1 вместо нее можно использовать К514ИД2, включив транзисторы матриц VT11 и VT12 аналогично транзисто­рам VT13 и VT14, дополнительно установив между базами транзисторов и выходами микросхемы К514ИД2 резисторы с сопротивлением 1,5 кОм.

Интегральные микросхемы серии К155 можно заменить аналогичными ИС серии К133, ИС К131ТМ2 на К130ТМ2. В усилителях-ограничителях транзи­сторы КТ316А можно заменить на КТ316 с любыми буквенными индексами или другими импульсными транзисторами с временем рассасывания не более

15 не, диоды КД503А — любыми кремниевыми диодами. В качестве VDJ мож­но использовать любые диоды с рабочим напряжением не менее 50 В, в ка­честве VD2 любой стабилитрон на 6 — 10 В.

Индикатор ИВ-31 можно заменить на ИВ-18, увеличив напряжение на­кала до 5 В, или шестью любыми одноместными вакуумными люминесцент­ными индикаторами, установив соответствующее напряжение питания.

Рнс. 79. Схема устройства динамической индика­ции с использованием мультиплексеров

Транзисторные матрицы КТС622А можно заменить любы­ми кремниевыми р — n — р-транзи-сторами с допустимым напряже­нием коллектор — эмиттер не ме­нее 40 В.

При отсутствии ошибок в ис­правных деталях в шкале при на­стройке необходимо лишь устано­вить точно частоту кварцевого ге­нератора подбором емкости кон- денсаторов С14 и С15. Если даже при замене С15 перемычкой часто­ту генератора не удается снизить до необходимой, можно на место» С15 установить дроссель с индук­тивностью 5 — 20 мкГн.

На рис. 79 приведен вариант-схемы динамической индикации с использованием мультиплексеров КЦ55КП7. В этом случае сдвигаю­щий регистр заменяют статиче­ским регистром на микросхемах К155ТМ5 или К155ТМ7, можно сохранить К155ИР1. Вместо сдви­га используется опрос содержимо­го регистра памяти мультиплексерами DD27 — DD30. Микросхема DD8 и элемент-DD10.1 при этом не нужны, вход 5 DD12 надо оставить свободным.

Устройство динамической индикации с использованием мультиплексеров-. сложнее устройства со сдвигающим регистром, если необходим промежуточный-регистр хранения информации. Если же такой регистр не требуется, например-при индикации показаний электронных часов, схема с мультиплексерами тре­бует меньшего количества ИС. Поэтому в случае объединения цифровой шка- -лы и электронных часов, собранных, например, по схеме рис. 40, можно per комендовать схему динамической индикации с использованием мультиплексе­ров. В этом случае в качестве DD27 — DD30 (см. рис. 79) необходимо уста­новить мультиплексеры К156КП1, в качестве DD13 — дешифратор К.155ИДЗ,. включив дополнительно между его выходами и базами двенадцати ключевых транзисторов резисторы сопротивлением 1,5 кОм. Счетчик DD7 должен рабо­тать в режиме деления на 12. Индикация должна осуществляться на двух. индикаторах ИВ-21 или ИВ-18, аноды которых объединены. Между выхода­ми интегральных микросхем часов и входами мультиплексеров установки ре­гистра памяти не требуется.

При использовании в качестве DD27 — DD30 интегральных микросхем К155КП1 или К155КП5, имеющих только инверсные выходы, необходимо меж­ду их выходами и входами DD12 включить инверторы, например одну микро­схему К155ЛАЗ.

Фронты импульсов на выходах интегральных микросхем серии К155 име­ют малую длительность, что является источником заметных помех во входном тракте трансивера или радиоприемника. Для исключения помех все цепи пи­тания целесообразно вводить в корпус шкалы через Г-образные Z-C-фильтры с использованием дросселей на 20 — 100 мкГн и проходных конденсаторов ем­костью 4700 пФ, необходим также хороший электрический контакт между кор­пусами шкалы и прибора, в который она встроена.