Конвейерный частотомер FC-171-vga

[Andrey_B]

Итак, по мере наличия свободного времени продолжаю работать над задумкой частотомера с конвейерным способом измерения, которая появилась ещё во время разработки FC-71. На той аппаратной платформе реализовать её не получилось, пришлось делать новую, на МК попроще, без 4х слоёв печатной платы. Решил отказаться от дисплея в пользу VGA-монитора, который у каждого в хламе, хоть один, но есть. Это позволит обойтись простым корпусом G738 или G706. За одно на новой платформе испытать новый входной формирователь, идея которого взята из Ч3-63
.
В качестве компаратора попробовать микросхему недорогого и доступного LVDS-приёмника, применение которых в таком качестве как-то не встречал.

Как ни пытался, но реализовать конвейерный режим используя только аппаратные возможности МК так и не смог. Задачу осложняет широкий диапазон частот входного сигнала, от 0.1Гц и менее, до 100МГц и более. Т.е. с одной стороны нельзя пропустить ни единого события, а с другой, эти события могут перегрузить любые программные костыли. Что-бы решить, по сути, главную задачу одновременного (атомарного) обращения к двум таймерам, сначала планировал сделать два набора регистров захвата и задействовать их по очереди, пока один работает, второй запрещён и его можно спокойно прочитать. Потом эта идея упростилась до запроса захвата перепада, для чего пришлось добавить внешний триггер 74LVC74.

Вот что получилось, (плата "вырублена" TopoR`ом)::

С оказией отправлю на изготовление. Потом приступлю к софту.

Некоторые возможности:
- интерфейс и сервис из FC-71.
- электронное управление всеми регулировками (AC/DC, делитель, ФНЧ, уровень компаратора).
- светодиоды, индикаторы активного уровня сигнала на входе.
- OCXO, режим калибровки от 1pps GPS/ГЛОНАСС.
- вход внешнего тактирования.
- выход опорной частоты (регулируемый).
- UART для прошивки и отладочной информации (при необходимости через него можно будет прикрутить MODBUS-RTU).

Последний раз редактировалось Andrey_B Ср ноя 08, 2023 23:19:32, всего редактировалось 1 раз.

[-=Andrey=-]

Добрый вечер!
Позволю пару замечаний:)
1. Может добавить на вход каждого канала токоограничительный резистор 50Ом для повышения надёжности, перед защитными диодами.
2. Применённый OCXO имеет высокую чувствительность по входу управления, и ТКН транзистора в линейном режиме будет вносить сдвиг 0.02Гц на каждый градус.
Гистерезис, как я понял в микросхеме преобразователе уровня есть, иначе на низких частотах много мусора может регистрировать.

[Andrey_B]

-=Andrey=-, спасибо за замечания.

В качестве токоограничительного сопротивления можно рассматривать цепь R8C7 (для канала А), которая включена последовательно с источником входного сигнала.

По OCXO. Да есть такое, нужно переделывать. Мне ещё не нравятся два момента, ненулевая пульсация ШИМ после фильтра и усечённый диапазон регулировки 0...2.7В, хотя OCXO допускает 0...5В.

Как себя проявит гистерезис, который есть в приёмнике, покажут эксперименты. Есть ещё момент с уменьшением на 0.7В отрицательного питания OPA356, не случится ли подвоха в таком решении.

ЗЫ: по переделке наверное как-то так. Идея взята здесь.

[linkov1959]

А что хорошего в Ч3-63? Он меня много раз подводил, именно по захвату, уже думал, что неисправен, но поверку проходит каждый год. Один оставил для поверки и ревизора, чисто, как калибратор. Все Ч3-63 и Ч3-64 перевел на длительное хранение, от них никакого толку, одни проблемы. Частоту измеряем мультиметрами RM113D и RLC-71. Может монитор поставить, у меня их есть?:)

[Andrey_B]

linkov1959, по сравнению с другими частотомерами, правильно настроенный формирователь из Ч3-63 работает наверно наиболее предсказуемо. Да и схемотехника у него кажется как-то более правильной. В любом случае нужны эксперименты. Кстати важнейший момент - трассировка. Думается получилось оптимально:

linkov1959 писал(а):

В моем конвейерном алгоритме ...

Под конвейерным алгоритмом я подразумеваю не просто счёт без остановки счётчиков, а более чем одно измерение в один момент времени, по аналогии с конвейерным выполнением инструкций в процессорах:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Вычислительный_конвейер

Это позволяет реализовать некоторые фишки на продолжительных интервалах измерения:

1. Получение грубого результата сразу, без длительного ожидания. И постепенное уточнение результата измерения при приближении к окончанию измерительного интервала.

2. Быстрое получение новых результатов измерения. Пример, получение результата каждую секунду с 5-ти секундным интервалом измерения:


3. Возможность отследить кратковременную (значительно короче интервала измерения) флуктуацию частоты, которую легко не заметить, особенно если период её появления кратен длительности интервала измерения.

[linkov1959]

Andrey_B, Мне больше нравится Ч3-38, если бы он меня подвел хоть один раз, уже давно пошел бы на драги. Там, действительно, надежный формирователь на транзисторах. Ч3-63, Ч3-64 создавали микросхемщики, они в транзисторах не разбираются. В Ч3-38 реализован частотно-периодный алгоритм на транзисторах без единой микросхемы, стабильность 8 полных разрядов! Обсчитывается не один период, а пакет за время измерения.

[Andrey_B]

Появились сложности с OPA356AIDBV, вместо него пришлось заказать OPA355NA.
Должен подойти, хоть у него на одну ногу и больше
Приехал текстолит.

[linkov1959]

Andrey_B, Я с понедельника тоже буду заниматься входной схемой частотомера. Оказалось, что четыре входа моего частотомера на GD критичны к такой схеме. При прямой подаче меандра есть нестабильность, через резистор 10к всё стабильно, но ограничена частота. Не всё так просто с этим GD.
Есть идея использовать пару копеечных TPH2501-TR вместо дорогих компараторов... но появились сложности, много лет лежали на витрине по 8грн сотнями и вдруг пропали.

[Andrey_B]

Медленно, но процесс продолжается. Наконец смонтировал пп.