「ＰＩＣ～の実験」の周波数カウンタを製作趣味のブログ/ウェブリブログ

「ＰＩＣ～の実験」の周波数カウンタを製作

<< 作成日時： 2009/01/05 21:06 >>

書籍「ＰＩＣを使った簡易測定器の実験」には、３種類の基板が付録でついていますが、その中の周波数カウンタの基板を製作しました。組み立ててそのまま使うよりも、動作させてみての問題点や利点をしっかり把握することで、自作機器などに周波数表示をつけるときに利用するとよいと思いました。回路も、ＰＩＣ、２０ＭＨｚ水晶、液晶表示などの少ない部品で実現できます。精度は使用する水晶の精度によるのですが、このままでも１０ｐｐｍ程度は得られるようで、下位桁を落とせば正確に表示するようです。

周波数カウンタは、タイムゲートを作る水晶発振器の精度がすべてです。精度の高い水晶発振器を使えば、測定精度も上がります。ここで使用しているのは、ＥＸＯ３の８ピンの発振器ですが、１０ｐｐｍ程度は得られているようです。
測定は、３ｐｐｍの１２．８ＭＨｚの水晶モジュールを測定し、１２８０００８００Ｈｚと表示されたので、３ｐｐｍの誤差としても、１２８０００３８４Ｈｚぐらいは誤差となることから、誤差を打ち消している場合もありますが、大体１０ｐｐｍではないかと見当をつけました。これなら、上位６桁はあっていることになります。

このカウンタの仕様は、測定する周波数が、４ＭＨｚ以下では１Ｈｚ単位の精度で測れ、最大３２ＭＨｚまでが測定可能です。タイムゲートは、１秒と、０．１秒が可能。プリスケーラにより１／８に分周できます。
付加機能として、中間周波数が４５５ｋＨｚの受信機で、局発が高い場合の受信周波数を表示することもできます。
すべては、液晶表示に表示されますが、それぞれの切り替えは、ＤＩＰスイッチによって行ないます。

液晶を取り付けるときに、液晶が基板を覆うようになるので、ＤＩＰスイッチの操作がやりにくくなっています。
プリント基板を設計するときに、配線が最短になるように配置決めをしたようで、組み立てたあとにうまい位置にならないようです。液晶を見る方向にあわせると、基板のシルク印刷はさかさまとなり、うまくできているとはいえません。
冒頭にも書いたように、少ない部品で構成できるので、自作機器などに組み込むためにその都度製作するのがいいのでしょう。この基板は、評価のためのものと思えば、配置が悪いのは我慢できます。

プログラムに関しては、タイマーの利用方法が適切であれば、精度が悪くならないことを確認しておけばよいでしょう。ゲートの開閉などの時の、ソフトウェアとしての遅れを注意することが大事のようです。

もし、（簡易でない）測定器を作るなら、１２．８ＭＨｚの水晶モジュール（３ｐｐｍ）を使い、ゲートの開閉にばらつきのない、全レンジにおいてＨｚ単位で測定できるようなことを考慮すれば良さそうです。
ラジオ受信周波数表示のように、４５５ｋＨｚ減らして表示するなどの付加機能は、他にどうゆう場合があるかを見直してみたほうがいいでしょう。

精度が思ったよりよかったので、ほっとしています。