豪華版晶體測試器 Part II

duke83

繼先前的豪華版晶體測試器套件已經完成了，現在要再增加石英或水晶震盪器與頻率計數器的功能。
原來的 PCB 上都已經有線路了只是原套件供應者沒有提供這些零件，要自己去採購再來安裝。

貼上這個部份的線路圖，清楚的圖看附件。

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2016-1-25 04:16 PM 上傳

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本篇基本上再分成兩個部份，石英晶體測試與計頻器輸入放大器。
全部改完後的圖片



石英晶體測試：

選單上有兩個選項 HF quartz 與 LF quartz，分頻點是 2MHz。
以前有人習慣將 Mhz 以下稱為水晶振盪器，MHz 以上的就稱石英震盪器。
本測試器有振盪晶體測試的功能再加上原有的電晶體測試才能稱為完整版的晶體測試器。

線路圖上的 IC4 4052（與 PCB 編號不同）是輸入選擇器，根據螢幕選單來切換 高/低 頻率的振盪器或計頻器輸入放大線路。
IC5 是漣波計數器或稱為預除器，MPU 無法接受太高頻率所以需要預除器來搭配才能算高頻，看這些 IC 的規格差不多可以到 100MHz 附近。
IC6 是預除選擇器，選擇無預除或 ÷16 還是 ÷32，2MHz 以下無預除 2MHz 以上預除 16 或 32，÷32 這個手動選擇開關用在頻率大於 32MHz 時才用（2x16）。

此版作者的線路有兩條線 Lay out 錯無法動作，還好還算容易修改，將 IC4 第 5 腳連接到 2 腳、第 14 腳連接到 15 腳，這樣高頻石英晶體就能動作了。如下圖的下側短跳線就是。

MPU 的 16MHz 石英振盪器為了可以微調修正頻率，多加了一顆 22P 可變電容，圖的上方紅色那顆。

再順手修改高低頻振盪器的輸入選擇，原來是用手動按鍵開關面板上要多挖一個孔，改成用繼電器讓線路自動選擇。
將原開關的六條線都引到繼電器上，再從 IC4 第 10 腳多加一顆電晶體去控制繼電器，如上圖中央部份的跳線。

測試器的正面，多加了一顆 5V信號用雙刀雙擲的繼電器。

黃色的測試按鍵下也多了一個除頻選擇按鍵，目前沒有比較高頻率測試要求也沒找到合適的按鍵帽所以外殼先不開孔以後再說。

各種振盪晶體的實測
32.768KHz


38KHz


6MHz 陶瓷振盪器


8MHz


10.240MHz




計頻器輸入放大電路：

這個電路看起來簡單其實花了我許多時間才弄到比較理想，原因是越簡單的線路越是挑零件與電阻數值。


測試過配好後的電路


T4 T5 構成一個差動放大器，VR 調整偏壓並對輸出波型產生影響。
T6 是輸出放大上頭的兩顆二極體形成 Baker Clamp 電路，用以改善電晶體開關速度。
第一次用普通電晶體 2N2222 與 2N2905 果然不行到幾 MHz 時波型就不能看了，改去買圖中編號的 BFT93 與 BFR93A。
但還是有後級電晶體 T4 關閉速度不足的問題，電壓從低電位回到 5V 要 100nS 的時間，找了一些資料後才知道要用更快速的蕭特基二極體。
蕭特基二極體我有幾種但就是沒有超低容量的，只好還是繼續用 1N4148，等過完年要買料時再進些低容量的信號用蕭特基二極體。
只好將 Ic 電流給提高，提高後改善了許多暫時還能夠接受，也改了增益讓此放大器的靈敏度可以達到 100mVp-p。
改變後的數值用紅字標在線路圖的旁邊，測試的接線圖如下探棒就接放大器的輸出。


這是 8MHz 的不乾淨方波信號

下面那軌是輸入每格 0.1V，上面軌是放大器輸出每格 2V。


1MHz 方波信號



靈敏度 100mV 頻寬估計幾十 MHz 也沒問題，目前手邊沒有高頻信號產生器下次有設備時再來補測。
這台我的設定目標就是簡單用不用拿出大體積的儀器就能簡單的測試，所以 10MHz 的信號能讀出就夠用了。
頻率準確度也不用要求太高，反正這台只能顯示 7 位數的數值。


頻率校正：

頻率還是需要校正一下才不會差太多，只要多裝一顆微調電容器在 MPU 的主振盪器上就能夠修正了。
這顆 22P 的微調電容器其實還是有方向性，焊接時要先用電錶確認哪隻腳是與調整金屬帽相通，相通的那隻腳要接地這樣才不會讓金屬調整棒影響到調整的程序。
還要有標準頻率產生器，我是用 GPS 馴服的振盪器 0.1Hz ~ 12MHz 可自由設定，頻率準確度在 0.01 PPM 以上拿來調這個是足夠了。
有銣原子鐘振盪器也是可以，德國原作者在文件中建議使用 GPS 模組中的 1Hz PPS 信號來校準，此 PPS 精確度也有 1 PPM 以上。
此頻率計如發現信號是低頻就會自動顯示低頻頻率的倒數週期值來，所以送 1Hz 看著週期值也能來調此微調電容。
我照片中的讀數都是已經過校正的頻率數值，看起來會比較爽。

如有說明不夠詳細之處歡迎提問，再來補充說明之。

專炸元件

等到後期開發穩定後也來入手一個

tom4318

高手. 超強 ,這測試器真不錯!還可以測石英頻率.