１０分周プリスケーラキット (Model Num. TG-15110003)

  • 汎用ロジック IC 使用
  • 入力範囲：10ＭＨz ～ 100MHz
  • 高感度 (入力 120mVpp 以上で動作)
  • Duty 50% の分周波形出力
prescaler








　税込価格 \5,200
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キットの概要

周波数カウンターの測定上限を超える周波数の信号を計測するには、プリスケーラ回路を使用して低い周波数に分周して測定します。
得られた測定値にプリスケーラの分周数を乗算すれば、測定信号の周波数を求めることが出来ます。
プリスケーラの分周数は１０や１００などキリのいい数字であれば乗算も簡単で暗算できるのですが、 一般的に入手可能なプリスケーラ IC は２のべき乗 (６４や１２８など)の物が多く、 また１０メガヘルツなど比較的低い周波数から動作するものは少ないようです。

そこで TGS Lab では、特殊なプリスケーラ専用 IC は使用せず、汎用のロジック ICを用いて １０メガヘルツから動作する分周数１０のプリスケーラキットを開発しました。
TGS Lab の LED 表示 高精度周波数カウンタキットおよび 液晶表示 高精度周波数カウンタキットの 測定周波数の上限は３０メガヘルツまでですが、この１０分周プリスケーラを使用すれば、１００メガヘルツまでの測定が可能となります。

仕様：

分周比 ：1 / 10
出力レベル ：C-MOS 5V
出力デューティー比：50%
出力インピーダンス：50 Ω
周波数入力範囲 ：10MHz ～ 100MHz (サイン波)
入力レベル ：サイン波 200mVrms 以上
電源電圧・電流 ：DC12V±0.5V　70mA max

技術解説

回路は、Ｄフリップフロップ４個とＮＯＲゲートで構成される分周部と、入力信号をＤフリップフロップが動作できるレベルまで増幅するプリアンプ部からなります。
ＤフリップフロップおよびＮＯＲゲートには７４ＡＣシリーズの標準ロジックである 74AC74 と 74AC02 をそれぞれ使用しています。
74AC シリーズは 74HC シリーズの高速版で、より高い周波数まで動作可能です。

74ac02_74ac74








   74AC02 / 74AC74
本キットの回路は 74HC4518 などのBCDカウンタを用いた１０分周器とは違い、Ｄフリップフロップを使用してデューティー５０％ の本当の分周動作をするものです。
Ｄフリップフロップによる１０分周動作部の回路を下記に示します。

divide_by_10

Ｄフリップフロップは、ＣＫの立上りエッジでデータＤをラッチします。
input に充分増幅して矩形波に近くなった信号を入力すると信号の立上りエッジ毎にＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ の状態が順に変化し、状態が１０種類の STATE をグルグル回ることにより１０分周動作となります。
一番最初 (電源ON直後)、この１０種類のＳＴＡＴＥに含まれない状態からＤフリップフロップがスタートしたとしても、最終的には必ずこの１０種類の STATE の中に収斂(しゅうれん)して１０分周動作となります。

例えば、電源ON直後、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ の状態がそれぞれ 1010 だったとすると次の遷移で 0100 となり、次に 0011 に遷移して、あとは１０種類の STATE を順番にグルグル回り始めます。
従ってＤフリップフロップは、どの状態からスタートしても良いので電源ＯＮ時のリセット動作は不要です。


プリアンプ部は 2SK241 で増幅後、2SC1923 によるエミッタフォロアで低インピーダンス出力として 74AC74 を駆動します。
2SC1923 には Ic を 約 7 mA 流していますが、 このときの fT は実測で約 600MHz あり、2SC1815 などよりも高周波動作に適しています。
fT の測定についてはこちらの HP を参照下さい

なお、トランジスタをエミッタフォロアで使用すると特に負荷が容量性の場合、異常発振しやすくなります。
そこで異常発振の防止としてベースに 10Ω の抵抗 (R02) を挿入してあります。
R02 とトランジスタのベース入力容量とでローパスフィルターが形成され、異常発振を防ぐことが出来ます。


この１０分周プリスケーラーを TGS Lab の LED 表示 高精度周波数カウンタキットに接続した場合の入力感度を示します。

graph
概ね 120mVrms (-5.4dBm) 以上の入力レベルがあれば分周が可能です。

下図は、１００メガヘルツを入力したときの分周波形です。(OUTPUT は 50Ω 終端)

waveform

Duty 50% で10MHz に分周されていることが判ります。

最後に本キットの１２ボルト電源消費電流を示します。

graph

消費電流は、入力周波数が高くなると増加し、１００メガヘルツでは約 60mA の電流を消費します。

TGS Lab の LED 表示 高精度周波数カウンタキットと共に使用する場合、１２ボルト電源には 200mA 以上流せるものを推奨します。