Frequency Multiplier X100 with Noise Rejection for low frequency

Frequency_multiplier.gif (10617 bytes)

    Η μέτρηση σημάτων χαμηλής συχνότητας είναι αρκετά δύσκολη σε αρκετές περιπτώσεις. Οι περισσότεροι μετρητές συχνότητας έχουν προδιαγραφές, για μέτρηση συχνότητας έως 50 ή 100ΗΖ και η απεικόνιση ,εάν οδηγηθούν με σήματα χαμηλής συχνότητας, δεν θα έχει καμία ακρίβεια. Για να πετύχουμε ικανοποιητική ακρίβεια, η πύλη του μετρητή πρέπει να έχει χρόνο 10 sec ή μεγαλύτερο, αφού χρόνος 10sec μας δίνει ακρίβεια ενός δεκαδικού ψηφίου (0.1ΗΖ). Ένας χρόνος πύλης 10sec σημαίνει ότι το display, θα αλλάξει ένδειξη μόνον έξη φορές το λεπτό, πράγμα που κάνει τις μετρήσεις και ρυθμίσεις κυκλωμάτων , εκνευριστικές. Στο κύκλωμα έχουμε ένα απλό , αλλά πολύ χρήσιμο πολλαπλασιαστή συχνότητας. Εάν τα σήματα που έχουμε να μετρήσουμε έχουν θόρυβο ή μικρό χρόνο ανύψωσης και πτώσης , είναι αναγκαίο να τα επεξεργαστούμε και να τα φέρουμε στην κανονική μορφή τετραγωνικού παλμού , πριν να οδηγηθούν στην είσοδο του PLL . Αυτό γίνεται με το IC1, που είναι ένας συγκριτής , που μπορεί να επεξεργαστεί σήματα έως 50ΚΗΖ. Με τον S1 μπορούμε να βάλουμε το κύκλωμα εντός ή εκτός. Το σήμα κατόπιν οδηγείται στη είσοδο ενός διαιρέτη δια 100, ανάμεσα στον VCO και στον συγκριτή φάσης IC2 4046 CMOS PLL(Phase Locked Loop-Βρόχος κλαδώματος φάσης). Με τις τιμές που υπάρχουν στο κύκλωμα , θα πολλαπλασιάζει σήματα συχνότητας μικρότερης του 1ΗΖ έως μερικές εκατοντάδες ΗΖ, φθάνοντας τα σε περιοχές τέτοιες ,που μπορούν άριστα να μετρηθούν από οποιαδήποτε όργανο μέτρησης.

Πως δουλεύει;

Οι παλμοί εφαρμόζονται στην είσοδο του IC1 . Ο βρόχος παράγει ένα σήμα σφάλματος , το οποίο περνάει από ένα κατωδιαβατό φίλτρο (R3-4, C5) και εφαρμόζεται στην είσοδο του VCO, αρχίζοντας την διαδικασία σύλληψης. Επειδή ανάμεσα στην έξοδο του VCO και στην δεύτερη είσοδο του συγκριτή παρεμβάλλεται ο διαιρέτης δια 100 (IC1), η συχνότητα του VCO, θα είναι ακριβώς Χ100 της συχνότητας εισόδου, όταν ο βρόχος κλειδώσει. Ο χρόνος σύλληψης του PLL, (ο χρόνος δηλαδή που απαιτείται ώσπου να επιτευχθεί το κλείδωμα του βρόχου στο σήμα εισόδου), είναι μερικά δευτερόλεπτα και μεγαλώνει όσο μικραίνει η συχνότητα του σήματος. Οι εφαρμογές του κυκλώματος είναι πολλές , όπου χρειαζόμαστε πολλαπλασιασμό σήματος χαμηλής συχνότητας, όπως η μέτρηση βιολογικών σημάτων , clock, κινητήρων χαμηλής περιστροφής , τροχών ποδηλατών κ.α.

    The measurement of signals of low frequency is enough difficult in enough cases. Most meters of frequency have specifications, for measurement of frequency until 50 HZ or 100HZ and the depiction, if they are drive with signals of low frequency, it does not have no precision. In order to we achieve satisfactory precision, the gate of meter should have time 10 sec or bigger, after time 10sec us gives precision of decimal digit (0.1HZ). Time of gate 10sec means that the display, will only change clue six times per minute, that makes the measurements and regulations of circuits, maddeningly. In the circuit we have a simple, but very useful multiplier of frequency. If the signals that we have we measure have noise or small time rise and dip, are necessary him we process and him we bring in the regular form of square pulse, before they are drive to the entry of PLL. This becomes with the IC1, that is a comparator, that can process signals until 50KHZ.. With the S1 we can put the circuit IN or OUT. The signal then is drive to the entry of divider via 100, between to the VCO and to the phase comparator IC2 4046 CMOS PLL(phase locked loop). With the prices that exist in the circuit, it will multiply signals of frequency, smaller of 1hZ until certain hundreds of HZ, reaching him in such regions, that can excellently be measured from any instrument.

How it works?

The pulses are applied in the entry of IC1. It produces a signal of fault, which passes from a low pass filter (R3-4, C5) and is applied in the entry of VCO, beginning the process of arrest. Because between in the exit of VCO and in the second entry of comparator is interfered divider via 100 (IC1), the frequency of VCO, will be precisely X100 of frequency of entry, when it locks. The time apprehend of PLL, (the time that is to say that is required until is achieved the locking in the signal of entry), they are certain seconds and aggrandize as long as minimizes the frequency of signal. The applications of circuit are many, where we needed proliferation of signal of low frequency, as the measurement of biological signals, clock, engines of low rotation, ect.

Part List

R1-3= 1Mohm C1= 100nF 100V C7= 47uF 25V
R2= 68Kohm C2-6= 47nF 100V IC1= CA3130
R4= 100Kohm C3= 100pF IC2= 4046
R5= 47 ohm C4= 10nF 100V IC3= 4518
TR1= 50Kohm  trimmer C5= 2.2uF 25V S1= 2X2 Switch

 

Sam Electronic Circuits 8/01