Frequencímetro: Introdução, Tipos e Aplicações

Os frequencímetros são instrumentos de teste usados ​​para fornecer medições muito precisas da frequência de um sinal.

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Este tutorial sobre contadores de frequência inclui:

Frequencímetro: o que é | Como funciona um frequencímetro | Temporizador de intervalo | Como usar um contador | Especificações | Precisão

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Os contadores de frequência são instrumentos de teste usados ​​em muitas aplicações associadas à engenharia de radiofrequência para medir a frequência dos sinais com muita precisão.

Esses contadores de frequência e contadores de tempo são amplamente utilizados em diversas áreas do teste eletrônico para medir a frequência de sinais repetitivos e também para medir o tempo entre as bordas dos sinais digitais.

Embora os requisitos e aplicações reais dos contadores e temporizadores de RF sejam diferentes, eles usam o mesmo circuito básico, com algumas reconfigurações internas simples e, como resultado, algumas vezes os contadores de frequência RF também podem atuar como temporizadores.

Normalmente, os contadores de frequência de RF muito alto não incorporam a capacidade do temporizador.

Esses instrumentos de teste estão amplamente disponíveis e geralmente podem ser comprados por preços muito competitivos. No entanto, lembre-se de que o custo não é tudo, e um item de baixo custo do equipamento de teste pode apresentar um desempenho ruim.

INTRODUÇÃO AO FREQUENCÍMETRO DIGITAL

Antes da introdução do contador digital de frequências, a medição de frequências era significativamente mais envolvida e deveria ser menos precisa. O equipamento de teste de RF usado era muito mais rudimentar.

Várias abordagens foram usadas. O mais simples foi chamado de medidor de ondas de absorção. Esse equipamento de teste era apenas um circuito sintonizado no qual estava conectado um retificador de diodo e um medidor. Essencialmente, isso detectou as transmissões de alta potência e deu uma ampla indicação de sua frequência conforme o medidor se desviava.

Se fossem necessárias medições de frequência mais precisas, era usada uma unidade chamada medidor de frequência heterodino ou medidor de ondas.

Este é um equipamento de teste que usa um oscilador de cristal para fornecer um sinal de calibração – normalmente com cristais de 1 MHz e 100 kHz que permitem que o oscilador interno seja calibrado a cada 100 kHz.

O medidor de ondas pode ser usado para criar um sinal que pode verificar a frequência de um receptor.

Como alternativa, quando usado com um transmissor, o sinal transmitido será captado pelo medidor de ondas e ouvido como um heterodino nos fones de ouvido do medidor de ondas. Novamente, o oscilador preciso usado no medidor de ondas garante que a frequência do sinal seja conhecida com precisão.

Os primeiros contadores de frequência introduziram tubos nixie usados ​​como indicadores, mas foram capazes de fornecer um meio de medição de frequência muito mais rápido do que era anteriormente possível com os medidores de frequência heteródinos.

Os contadores digitais de frequência se desenvolveram rapidamente à medida que a tecnologia melhorou, aumentando a frequência máxima de operação, melhorando o disparo e fornecendo formas de exibição mais facilmente visíveis.

O QUE É UM FREQUENCÍMETRO DE RF: NOÇÕES BÁSICAS

Em essência, um frequencímetro é um instrumento de teste eletrônico que opera contando o número de vezes que um sinal passa em um determinado ponto de tensão – ponto de disparo – em um determinado tempo.

Alguns contadores de frequência terão pontos de gatilho que podem ser definidos, mas o gatilho é definido automaticamente – geralmente em torno do ponto de cruzamento zero.

Para ilustrar a operação, se o tempo em que o frequencímetro estiver configurado para contar for um segundo, ou seja, um tempo de porta de segundo e a forma de onda cruzar o ponto de disparo cem vezes, haverá cem repetições da forma de onda em um segundo, ou seja, sua frequência é de 100 Hertz.

Se a mesma forma de onda fosse usada, mas o tempo do gate fosse reduzido para um décimo de segundo, apenas dez repetições seriam vistas. O circuito pode acomodar isso facilmente e deduzir que, em um décimo de segundo, dez repetições são vistas, então a forma de onda tem uma frequência de 100 Hz.

Há um equilíbrio entre obter uma contagem precisa e a duração do gate. Com um décimo de segundo tempo de porta e um sinal de 100Hz, apenas dez passagens serão contadas, enquanto que com um tempo de porta de segundo 100 serão contadas.

Dependendo de onde o tempo do gate diminui em relação ao sinal recebido, pode-se ver que o tempo de gate mais longo será mais preciso.

O problema com o tempo de porta mais longo é que a taxa de atualização não é tão rápida, mas em muitas situações isso pode não ser um problema.

A duração do tempo do gate é crítica. Normalmente, o sinal para o gate é obtido de um oscilador controlado por cristal de alguma forma para garantir um tempo preciso.

Frequentemente, TCXOs (osciladores de cristal com temperatura controlada) ou OCXOs (osciladores de cristal com forno controlado) são usados ​​para garantir a melhor precisão.

Outro problema com esses contadores de frequência pode ser que o ruído no sinal fará com que as contagens falsas sejam registradas. Muitas vezes, o design cuidadoso do circuito de entrada pode ajudar a garantir que essas falsas contagens ocorram raramente.

APLICAÇÕES DE FREQUENCÍMETRO DE RF

Os contadores de frequência de RF são usados ​​em muitas aplicações em que as frequências de radiofrequência ou mesmo sinais de frequência de áudio devem ser medidos. Alguns aplicativos podem incluir:

• Medindo a frequência de uma portadora de transmissor.
• Medindo a frequência de um oscilador em um circuito.
• Meça a frequência de um sinal em uma linha
• Qualquer aplicação em que a frequência de um sinal repetitivo constante precise ser medida.

Para poder medir a frequência de um sinal de RF usando um frequencímetro, existem alguns pré-requisitos.

• A frequência deve ser constante, ou seja, não variando.
• O sinal não deve ter modulação aplicada, pois isso impedirá a contagem adequada.
• O sinal deve ter amplitude suficiente – normalmente os sinais acima de meio volt são adequados.
• Os sinais não devem ser tão grandes que sobrecarregam a entrada – verifique as especificações do fabricante em caso de dúvida.

TIPOS DE FREQUENCÍMETRO

Embora os contadores de frequência possam parecer muito diretos, existem vários tipos diferentes. Cada um é aplicável à sua própria situação e capaz de prestar um serviço muito bom.

• Frequencímetro de bancada: O frequencímetro de bancada é o formato mais comumente usado para esse tipo de equipamento de teste eletrônico.
• Frequencímetro PXI: Juntamente com muitos outros itens de equipamento de teste, é possível obter contadores de frequência no formato PXI. O sistema PXI fornece um sistema de rack para sistemas de teste e controle. Teste os instrumentos na forma de uma placa PXI e, nesse caso, um contador ou timer de frequência PXI pode ser encaixado no rack PXI. Dessa maneira, um frequencímetro PXI pode fazer parte de um sofisticado sistema de teste geral.
• Frequencímetrodo dispositivo portátil: A tecnologia do frequencímetro não precisa ser grande e vários frequencímetros portáteis estão disponíveis.
• Frequencímetro em um multímetro digital: Alguns multímetros digitais incorporam uma função de frequencímetro. Quando incluído em um DMM, normalmente será relativamente básico. Normalmente, nenhuma conexão de RF coaxial está disponível e isso significa que as sondas de teste precisarão ser usadas, o que pode resultar em gatilhos dispersos e falsos, o que tornará a leitura menos precisa. Além disso, não haverá uma base de tempo precisa dentro do DMM, e isso também significa que os resultados não são particularmente precisos. Dito isto, eles serão mais do que adequados para muitas leituras, especialmente quando encontrar falhas, ou geralmente desejando examinar leituras gerais de frequência.
• Medidor de painel: Contadores de frequência e temporizadores estão disponíveis nos módulos de montagem em painel. Eles podem ser incorporados a itens maiores de equipamento, onde podem ser usados ​​para contar a frequência ou intervalos de tempo. Esses contadores de frequência podem ser obtidos de forma relativamente barata.

Qualquer que seja o formato real do frequencímetro PXI, as mesmas técnicas básicas são usadas e o frequencímetro funcionará basicamente da mesma maneira.

Os contadores de frequência de RF são uma peça de instrumentação de teste eletrônica amplamente utilizada. Eles são usados ​​para muitas medições de RF.

Embora os analisadores de espectro também possam fazer medições de frequência, e os analisadores de hoje possam fazer leituras muito precisas, os contadores de frequência de RF são relativamente baratos e fornecem medições igualmente precisas ou mais precisas. Eles são amplamente utilizados como equipamento de teste de bancada.

Os contadores de tempo também são instrumentos de teste amplamente utilizados, usados ​​para medir intervalos e podem ser usados ​​para medições muito precisas.

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