Любителски уред за проверка на кварцови резонатори
/kn34pc.com/конструкции/...

С уреда могат да се проверяват кварцови резонатори от 32768 Hz (за часовници) до 25 MHz. Състои се от две части: генератор, към който е свързан проверявания кварцов резонатор с интегрална схема CD4060 и честотомер на основата на микроконтролер ATtiny2313 с четириразряден 7-сегментен дисплей, управляван от ТМ1637.

Интегралната схема CD4060 е двоичен брояч с вграден осцилатор. С помощта на кварцов резонатор може да се генерира определена честота, която се подава на 14 D-тригера свързани последователно и с които се разделя генерираната честота. Изходите на 10 от тях са изведени на изводите на интегралната схема. От всеки един от тях може да се използва генерираната честота, разделена с определено число.

На схема 1 може да се види с колко е разделена генерираната честота на всеки един от изходите Q4 до Q14.

сх. 1

Използването на тази схема позволява честотомера да не бъде с изисквания за измерване на много високи честоти. В уреда е използван честотомер, публикуван тук: Частотомер на ATtiny2313 (Arduino IDE).

Схемата е с минимален брой елементи, с автоматична промяна на обхвата и е лесен за построяване. Показанието е в kHz. Измерваната честота може да се вземе от всеки един от изходите Q4-Q14 на CD4060.

За да се определи честотата на кварцовия резонатор, трябва показанието на честотомера да се умножи по числото, с което е разделена действително генерираната честота.

Схема на уреда:

Според каталожните данни интегралната схема CD4060 работи с напрежение от 3 до 15V, като с увеличаване на напрежението се увеличава и работната честота на схемата.

Констатирах, че при 3,3V успешно генерира с кварцов резонатор 32768 Hz, а при напрежение над 9,5V работи и с кварцови резонатори 20 до 25 MHz. Схемата на захранващите напрежения позволява избор на 4 напрежения, но на практика са достатъчни само 3,3V и 12V за CD4060, разбира се и 5V за честотомера.

Диодите D1-D4 са за защита на линейните стабилизатори и честотомера при погрешно включване на повече от един ключ на DIP превключвателя. Диодът D5 компенсира пада на напрежение в D1. Кондензаторите и съпротивлението в осцилаторната верига не се променят за целия обхват на работа на уреда. Възможно е да се наложи първоначална корекция на кондензатора към pin 10 за стабилна работа при по-ниски честоти.

Изборът на честота от изходите на CD4060 става с джъмпер, който се поставя на двуредова рейка свързана към съответните изходи на интегралната схема. Кварцовият резонатор се поставя в гнездо, изработено от част от цокъл за интегрална схема.

Уредът работи без буфер за съгласуване на CMOS към TTL нива.

Обикновено използвам Q12 за връзка към честотомера. Причината е, че 7-сегментния индикатор който имам, е предназначен за часовник и няма десетични точки. Така не се разбира на какъв обхват е честотомера. Например ако се използва Q5, показанията за кварцов резонатор 1 MHz и 10 MHz ще бъдат еднакви.

Q12 pin 1 на CD4060		Q5 pin 5 на CD4060
честотата е рaзделена на 4096		честотата е рaзделена на 32
кварцов резонатор	показание	кварцов резонатор	показание
32768 Hz	0008	32768 Hz	1024
1 MHz	0244	1 MHz	3125
10 MHz	2441	10 MHz	3125
20 MHz	4882	20 MHz	6250
25 MHz	6103	25 MHz	7812

Общата консумация при напрежение 15V е 92 mA. Грешка внасяна от уреда +/- 1 от най-младшия разряд.

Схемата е изпробвана с аналози на CD4060: MC14060BCP и HEF4060BT

MC14060BCP работи до 24 MHz при захранване 14-15V.

HEF4060BT е с работна честота до 30 MHz и работи без проблем дори при по-ниски напрежения.

Всички елементи са монтирани на платка с размери 5х7 cm.

Уредът може да се използва освен за проверка на кварцови резонатори и като два отделни прибора – за генериране на различни честоти или като честотомер с обхват до 5,5 MHz. Разделянето на двете части става с премахване на джъмпера.

hex фаил за ATtiny2313: на посочения по-горе интернет адрес.