用ICM7216制作150MHz数字频率计

在制作高频电路时，会经常碰到频率测量的问题，实际上频率计(frequency counter)是一种比较容易自制的电子设备。以下将要制作的频率计，其性能并不逊色于一般厂商所制造的产品。
  所制作的频率计电气指标如下：
  (1)显示的位数：8位数LED
  (2)频率测试范围：10Hz~10MHz，利用预置分频器(Prescaler)做1/100分频，可达150MHz
  (3)基准时间稳定度：由於使用TCXO单元(温度补偿型晶体振荡电路)，温度特性±3PPm/-20~60℃aging rate±1ppm/年。
  以上指标参数达到甚至超过了一般厂商所生产的频率计指标参数。
   
  频率计方块图
  (主要电路为输入用放大器，Prescaler，显示器。除此之外，王要的控制电路，计数电路，显示电路等，都已经包括在频率计用LSI的内部。)
  
  频率计的构成
  
  
  准备制作的频率计电路原理图
  ▲计数用(计频用)；
  此制作使用ICM7216B(Intersil)公司。此一IC的内部含有8位数BCD计数器，BCD to 7 字节解码器segment decoder，控制电路等。再追加周边的宽频带放大器，LED躯动器等，便可以完成频率计。
  
  ▲基准时间信号产生电路
  TCXO单元主要参数指标，可以看出它具备了相当优异的频率稳定性能。TCXO的振荡频率为12.8MHz，利用分频用IC 74HC4060，做1/12 8分频，然后将基准频率100kHz供给频率计用LSI。
  
  温度补偿型晶体振荡器TCXO TCO·703A的特性(由於内藏有温度补偿电路，频率稳定度良好。振荡频率为12.8MHz，再利用分频用IC74HC4060做1/128分频，成为100kHz)
  TCXO TCO-703A性能指标参数
  输出频率 10MHz 12.8MHz或14.5MHz
  电源电压 5V±5%
  工作耗电 ≤5mA
  输出电平 1VP-P
  负载 20KΩ//5pF
  频率稳定度 温度特征 ±3ppm/-20~60℃
  电源变动特征 ±0.3ppm/5V±5%
  长期特征 ±1ppm/（年）
  频率可调范围 大于（内含修整电容）
  同系列产品可供频率选择 10MHz~24MHz
  ▲前置分频器电路
  由於ICM 7216B的频率上限为10MHz，利用前置分频器，可以提高频率的应用上限。图41所示的为前置分频器电路图，前置分频器为做1/100分频。
  
  l/100分频的前置分频电路
  (计频器IC最大输入频率仅为10MHz，因此，利用预置分频器做1/100分频，可以扩大测试的频率范围。)
  
  频率计的制作与调整
  
  频率计的零件配置与印刷电路基板图样
  在印刷电路基板上，包含有整流电路与稳压电路。
  数值显示用的LED使用八段共阴极型(Common Cathode) LED，尺寸大点可以得到良好的观察效果。当然如果无法得到此种规格的LED，也可以视所能取得LED规格，对印刷电路基板作必要的修改。
  
  基板完成后，利用宽频带放大器的VR 10k，将2SC2347的集电极电压调整为2.5V。其它没什么需要调整的地方，找个漂亮的外壳把整个电路装上，整个频率器的制作便算完成了。