Речь пойдёт о популярном генераторе сигналов Uni-T UTG932e который я прокачал до UTG962e и сделал к нему формирователь импульсов который значительно расширил возможности его частотомера.
Входной формирователь частотомера
Печатная плата
В генераторе сигналов есть частотомер от 0,1 Гц до 100 МГц, но его вход поддерживает только TTL-совместимый сигнал. Таким частотомером не получится измерить слабый сигнал или сигнал который симметричен относительно нуля.
Чтобы обойти это ограничение собрал входной формирователь который усиливает слабый сигнал и формирует на выходе прямоугольные импульсы с амплитудой 5 В. На генераторе выбран режим синусоидального сигнала амплитудой 35 мВ и частотой 30 МГц который подаётся на вход формирователя, а его выход подключён на вход частотомера.
Формирователь будет работать до 100 МГц, но чем выше частота сигнала тем выше требования к минимальной амплитуде входного сигнала. На частоте 200 Гц он начинает работать от 25 мВ, но на частоте 30 МГц для устойчивой работы нужно уже 35 мВ.
Схему формирователя взял из темы на форуме radioscanner.ru и перерисовал её в Kicad.
В схему добавлен стабилизатор на 5 В и диод для защиты от неправильной полярности. Напряжение питания может быть от 7,5 В до 12 В (для AMS1117 максимум это 15 В, но лучше не превышать 12 В).
Сопротивление R6 нужно подобрать чтобы на коллекторе Q2 было 2,5 В. Я временно ставил многооборотный потенциометр на 100 кОм и подбирал сопротивление - вышло 74,6 кОм что очень близко к номиналу 75 кОм.
Печатная плата размером 80х50 мм, но её размер можно значительно уменьшить отказавшись от BNC разъёмов в пользу SMA. Рисунок печатной платы переносил с помощью смеси ацетона и изопропилового спирта (описание есть тут), но перенести рисунок получилось только с четвёртого раза - первый раз вообще ничего не растворилось и текстолит был чистый. Далее было несколько попыток разной степени паршивости, в основном не переносились мелкие элементы в центре. Для сравнения рядом лежат отпечатанный вариант для следующей попытки и результат предыдущей.
В итоге потратив два часа я стал использовать чистый ацетон вместо смеси и получился приемлемый вариант, который позже поправил перманентным маркером.
Причина неудач скорее всего связана с холодом на балконе, т.к. ацетон испарялся не слишком быстро и растворял тонер очень неохотно. Травление платы в растворе перекиси водорода с лимонной кислотой заняло около 25 минут. Картридж в принтере уже "уставший" и сплошные полигоны вышли в виде сита.
Залудил плату паяльником и установил SMD компоненты. Отмывка в смеси бензина калоша с изопропиловый спиртом - моет отлично, но может смывать маркировку с некоторых элементов. После этого финишная промывка платы в чистом изопропиловом спирте (скучаю по временам когда этиловый спирт покупался без особых проблем).
После запаивания выводных компонентов.
Для измерения выходного сигнала использовал щуп осциллографа с делителем на 10 и пружинкой.
Для начала синус 35 мВ с частотой 1 МГц
Далее синус 35 мВ с частотой 30 МГц
Выходной сигнал выглядит вполне пристойно и хорошо распознаётся частотомером.
Корпус
Корпус состоит из двух П-образных половинок со стойками для печатной платы
Снизу сделаны углубления чтобы винты не царапали поверхность стола. Для боковых панелей сделаны пазы в которые они вставляются.
Верх корпуса аналогичен низу, но в нём сделаны две стойки для стягивания двух половинок корпуса. Для этого в нижней части две стойки сделаны сквозными, а ещё две "глухие" и предназначены только для крепления печатной платы. В места вкручивания винтов вплавлены резьбовые втулки для винтов М3.
В боковых панелях сделаны отверстия для BNC разъёмов и дополнительные для индикатора включения и разъёма для подключения внешнего блока питания.
Печать заняла около двух часов и ещё около получаса чтобы вплавить втулки под винты и собрать всё вместе.
Корпус получился небольшим и достаточно прочным.
Изначально планировалось сделать по четыре стойки на нижней и верхней частях корпуса, но когда начал собирать все детали в сборку, то стало ясно что стойка мешает разъёму питания. Делать корпус больше или выносить на другую грань не хотелось и просто убрал две стойки по диагонали. Оставшихся хватает чтобы корпус плотно стянулся и не скрипел.
Превращение в UTG962e
Перед покупкой этого генератора проштудировал форумы и выяснил что нет смысла переплачивать за версию на 60 МГц, т.к. с точки зрения железа они ничем не отличаются. Получить старшую модель можно редактированием одного байта в микросхеме EEPROM.
Пока не было необходимости в частотах выше 30 МГц, то не было и смысла лезть внутрь генератора. Когда игрался с самодельным частотомером и входным формирователем, то захотелось проверить их на более высоких частотах чем 30 МГц.
Первым делом съездил в магазин электроники за программатором на базе CH341A.
В описании товара было указано "CH341A-MOD" и в нём реализовано питание микросхемы CH341A от 3,3 В стабилизатора а также 9 ножка (V3) подключена к 3,3В. В этом случае прошиваемые микросхемы питаются от 3,3В и уровень сигнала соответствующий. Без каких либо переделок этим программатором можно прошивать микросхемы EEPROM/FLASH 24-й (I2C) и 25-й (SPI) серий на 5В и 3,3В. Если понадобится прошить микросхему на 1,8 В, то потребуется отдельный переходник.
Под Linux есть хорошая программа IMSProg (огромное спасибо @big-mdm за его труд), которая присутствует в репозитарии Debian. Для проверки программатора поставил в переходник микросхему 25Q41BT от GigaDevice (это SPI FLASH на 512 КБ от какой-то ESP8266) и считал прошивку несколько раз сохраняя её в разные файлы. Потом проверил контрольную сумму этих файлов и она сошлась - можно переходить к доработке генератора сигналов.
Перед началом перечитал пост генератор сигналов UNI-T UTG932E и его апгрейд до UTG962E и разобрал корпус генератора.
Сначала пропаял выводы микросхемы свинцовосодержащим припоем чтобы снизить температуру плавления и не перегреть микросхему. Температуру фена ставил на 290 градусов а после подготовил контакты для установки микросхемы обратно.
Прошивка из 24LC64 прочиталась и первым делом сохранил её на диск. Далее нужно заменить один байт по адресу 1F0B с "3" на "6" (это символ а не код и он выделен на снимке экрана ниже).
После записывается обновленная прошивка - для этого нужно нажать кнопку "Старт!" и микросхема будет стёрта, записана новая прошивка а затем она будет прочитана обратно для сравнения.
Если всё прошло успешно, то можно ставить микросхему обратно и переходить к тестированию. Я каждый раз используя фен прикрывал разъём фольгой чтобы случайно не оплавить его.
В моём случае всё прошло успешно с первого раза и генератор сигналов теперь позволяет задать частоту синусоидального сигнала до 60 МГц и меандра до 20 МГц (до обновления это было 30 МГц и 15 МГц соответственно).
Итог
Что в сухом остатке? Потратив некоторое количество времени и немного денег можно заметно расширить возможности младшей модели этого генератора.
Формирователь импульсов даёт возможность измерять частоту сигналов, которые ранее были недоступны встроенному частотомеру. Причём он может быть использован и с другими моделями генераторов у которых есть TTL вход частотомера.
